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【LiteOS】STM32F103-LiteOS移植教程（详细篇）

llb90 发表于 2019/09/30 09:34:05 2019/09/30

【摘要】本文基于STMF103C8，详细讲解华为LiteOS移植教程。LiteOS代码为官方代码仓develop分支目前最新代码。

总览

本文基于STM32F103C8T6，详细讲述华为LiteOS的移植过程。开发工具是MDK5。LiteOS官方已经适配过cortex M系列内核的单片机，因此移植过程非常简单。

LiteOS有两种移植方案：OS接管中断和非接管中断方式。接管中断的方式，是由LiteOS创建很管理中断，需要修改stm32启动文件，移植比较复杂。STM32的中断管理做的很好，用不着由LiteOS管理中断，所以我们下边的移植方案，都是非接管中断的方式的。中断的使用，跟在裸机工程时是一样的。

在target_config.h 中将 LOSCFG_PLATFORM_HWI 宏定义为 NO，即为不接管中断方式。该值默认为NO 。

移植的主要步骤如下：

1、添加内核文件

2、配置头文件

3、移除systick和pendsv中断

4、修改target_config.h

5、重定向printf函数（一般在裸机工程中就会实现）

说明：内核运行过程中会通过串口打印一些错误信息。如果日志功能开启、而又没有重定向printf函数的话，则会导致日志打印出错，程序异常卡死。之前我就是没有重定向printf函数，结果出了莫名其妙的问题，程序异常卡死在创建任务的地方。

下边我们通过新建一个裸机工程，一步步讲解如何进行移植。以下是详细过程。

一、创建裸机工程

我们这次使用的是一个STM32F103C8T6的最小系统板，板载有三个LED、一个串口。LED连接引脚为（PB5\PB6\PB7），低电平点亮；串口为USART1(PA9，PA10)，采用DMA+空闲中断的方式接收数据。我们利用STM32CubeMX来生成裸机工程（STM32CubeMX的使用本文不详细描述），设置如下：

1、引脚配置

配置PB5\PB6\PB7为推挽输出方式；
配置PA9\PA10为USART1复用功能；
配置PA13为SWDIO功能，PA14为SWCLK功能（下载及调试）
使能串行调试功能

2、时钟配置

3、串口配置

4、生成代码

勾选生成对应外设驱动的‘.c/.h’文件，生成代码。

打开工程，加入LED开关状态的宏定义和串口空闲中断接收的代码，具体如下（当然，如果你不使用DMA+空闲中断的方式，也可以不进行下边2中的修改，但是一定要重定向printf函数）：

1、在main.h中加入LED宏定义代码。

#define LED1_ON()  HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, LED1_Pin, GPIO_PIN_RESET)
#define LED1_OFF() HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, LED1_Pin, GPIO_PIN_SET)
 
#define LED2_ON()  HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, LED2_Pin, GPIO_PIN_RESET)
#define LED2_OFF() HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, LED2_Pin, GPIO_PIN_SET)
 
#define LED3_ON()  HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, LED3_Pin, GPIO_PIN_RESET)
#define LED3_OFF() HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, LED3_Pin, GPIO_PIN_SET)

2、实现串口空闲中断接收

在usart.h中加入如下代码：

#define UART1_BUFF_SIZE     256 //串口接收缓存区长度
typedef struct  
{  
  uint8_t  RxFlag;            //空闲接收标记  
  uint16_t RxLen;             //接收长度  
  uint8_t  *RxBuff;           //DMA接收缓存  
}USART_RECEIVETYPE;  
extern USART_RECEIVETYPE Uart1Rx;
void USART1_ReceiveIDLE(void);
void UART_SendData(USART_TypeDef * Uart,uint8_t *buff,uint16_t size);
在usart.c中加入如下代码
static uint8_t Uar1tRxBuff[UART1_BUFF_SIZE+1]; //定义串口接收buffer
USART_RECEIVETYPE Uart1Rx = {
                     .RxBuff = Uar1tRxBuff,
                   };
 
void USART1_ReceiveIDLE(void)  
{  
    uint32_t temp;  
    if((__HAL_UART_GET_FLAG(&huart1,UART_FLAG_IDLE) != RESET))  
    {
        __HAL_UART_CLEAR_FLAG(&huart1,UART_FLAG_IDLE); 
        temp = huart1.Instance->SR;
        temp = huart1.Instance->DR;
        HAL_UART_DMAStop(&huart1);  
        temp = huart1.hdmarx->Instance->CNDTR;  
        Uart1Rx.RxLen =  UART1_BUFF_SIZE - temp;   
        Uart1Rx.RxFlag=1; 
        Uart1Rx.RxBuff[Uart1Rx.RxLen] = 0;
        HAL_UART_Receive_DMA(&huart1,Uart1Rx.RxBuff,UART1_BUFF_SIZE);  
    } 
}
void UART_SendByte(USART_TypeDef * Uart,uint8_t data)
{     
    Uart->DR = data;
while((Uart->SR&UART_FLAG_TXE)==0);
while((Uart->SR&UART_FLAG_TC)==0);       
}
void UART_SendData(USART_TypeDef * Uart,uint8_t *buff,uint16_t size)
{
    while(size--)
{
Uart->DR = *(buff++);
while((Uart->SR&UART_FLAG_TXE)==0);
}
    while((Uart->SR&UART_FLAG_TC)==0);       
}
///重定向c库函数printf到USART1
int fputc(int ch, FILE *f)
{
    /* 发送一个字节数据到USART1 */
    UART_SendByte(USART1, (uint8_t) ch);
    return (ch);
}
 
///重定向c库函数scanf到USART1
int fgetc(FILE *f)
{
    /* 等待串口1输入数据 */
    while((USART1->SR&UART_FLAG_RXNE)==0);
    return (int)USART1->DR&0xff;
}

修改void MX_USART1_UART_Init(void)，在最后加入以下代码：

//add for DMA.Idle interrupt
  __HAL_UART_CLEAR_FLAG(&huart1,UART_FLAG_IDLE); 
  __HAL_UART_CLEAR_FLAG(&huart1,UART_FLAG_TC); 
  HAL_UART_Receive_DMA(&huart1, Uart1Rx.RxBuff, UART1_BUFF_SIZE); //开启DMA接收 
  __HAL_UART_ENABLE_IT(&huart1, UART_IT_IDLE);               //使能空闲中断

在stm32f1xx_it.c中声明USART1_ReceiveIDLE，并在串口中断中调用该函数：

void USART1_ReceiveIDLE(void);
 
void USART1_IRQHandler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN USART1_IRQn 0 */
  USART1_ReceiveIDLE();
  /* USER CODE END USART1_IRQn 0 */
  HAL_UART_IRQHandler(&huart1);
  /* USER CODE BEGIN USART1_IRQn 1 */
 
  /* USER CODE END USART1_IRQn 1 */
}

3、在main.c的main中添加代码验证裸机工程

 while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */
 
    /* USER CODE BEGIN 3 */
      LED1_ON();
      LED2_ON();
      LED3_ON();
      HAL_Delay(300);
      LED1_OFF();
      LED2_OFF();
      LED3_OFF();
      HAL_Delay(300);
      printf("This is the uart test!\r\n");
      if(Uart1Rx.RxFlag){
          Uart1Rx.RxFlag = 0;
          UART_SendData(USART1,Uart1Rx.RxBuff,Uart1Rx.RxLen);
      }
  }

编译下载代码，程序正常运行，LED闪烁，同时打印字符串。

经过上述操作，我们已经完成了裸机工程的准备工作。

二、内核移植

1、下载LiteOS

LiteOS 开源代码路径：https://github.com/LiteOS/LiteOS

注：LiteOS 最新特性都存放在 develop 分支中，建议取该分支代码进行学习。本文的代码即为 develop分支代码。

点击链接进入LiteOS代码仓库首页，切换至develop分支，点击右侧“Clone or download”按钮，选择Download ZIP，下载代码，如下图所示：

LiteOS内核代码目录结构如下图所示：

2、拷贝内核代码

在工程目录下新建LiteOS文件夹(文件夹名称个人自定义)，从上一步下载的LiteOS内核源码中，将arch、kernel、targets\STM32F103VET6_NB_GCC\OS_CONFIG 拷贝至LiteOS文件夹内，如下图所示：

arch 中是CPU架构相关的代码；kernel是LiteOS内核代码；OS_CONFIG中是配置内核功能的头文件，可用于裁剪内核功能，我们从官方提供的例程中拷贝过来（可从target文件夹给出的例子中任意拷贝一个）。

3、向MDK工程添加内核文件

打开MDK工程，打开Mange Project Items。

添加arch分组

在Groups添加 LiteOS/Arch分组，添加以下文件：

arch\arm\arm-m\src 目录下的全部文件：
    los_hw.c
    los_hw_tick.c
    los_hwi.c
arch\arm\arm-m\cortex-m3\keil 目录下的：
    los_dispatch_keil.S

如下图所示：

注：点击AddFiles时，MDK默认添加.c类型的文件。los_dispatch_keil.S是汇编文件，因此在添加时，需要将文件类型选择为All files。

添加kernel分组

在Groups添加 LiteOS/kernel分组，添加以下文件：

kernel\base\core  下面全部 .c 文件
kernel\base\ipc   下面全部 .c 文件
kernel\base\mem\bestfit_little 下面全部 .c 文件
kernel\base\mem\common 下面全部 .c 文件
kernel\base\mem\membox 下面全部 .c 文件
kernel\base\misc 下面全部 .c 文件
kernel\base\om 下面全部 .c 文件
kernel\extended\tickless 下面全部 .c 文件 （如不使用tickless，可不添加）
kernel 下面的 los_init.c

说明：liteos提供三套动态内存算法，位于kernel/base/mem目录下，分别为bestfit、bestfit_little、tlsf，我们本次移植的是bestfit_little.可根据需求移植其他的算法。kernel\base\mem\membox目录下是 LiteOS 提供的静态内存算法，与动态内存算法不冲突。

4、配置头文件

如下图所示，依次点击1、2、3，打开头文件配置窗口：

头文件配置如下图所示：

需要添加的头文件路径为：

arch\arm\arm-m\include
 
kernel\include
 
kernel\base\include
 
kernel\extended\include
 
OS_CONFIG

5、移除Systick和pendsv中断

打开stm32f1xx_it.c，找到 SysTick_Handler 和 PendSV_Handler

将这两个中断处理函数屏蔽掉。否则会出现如下编译错误。

说明：liteos内核使用到了systick和pendsv这两个中断，并在内核代码中有对应实现

6、修改target_config.h

OS_CONFIG/target_config.h 文件，该文件主要用于配置MCU驱动头文件、RAM大小、内核功能等，需要根据自己的环境进行修改。

我们主要需要修改以下两处：

MCU驱动头文件

根据使用的MCU，包含对应的头文件。

SRAM大小

根据使用的MCU芯片SRAM大小进行修改。

这里我们使用的是STM32F103C8T6，其SRAM为20KB。

不接管中断

设置LOSCFG_PLATFORM_HWI 宏定义为 NO（该值默认为NO，一般无需修改，出于谨慎，移植过来还是要检查下）

target_config.h 文件还有很多其他宏定义，主要是配置内核的功能。比如是否使用队列、软件定时器、是否使用时间片、信号量等。

经过以上的操作，LiteOS的移植就完成了。点击编译。

7、创建一个任务

经过前面的操作，移植工作就完成了，这里我们可以创建一个任务，使用LiteOS。在下边的例子中，我们创建了两个任务，一个任务按照2S的周期点亮LED1，另外一个任务按照400毫秒的周期点亮LED2。以下是代码实现：

/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h"
#include "dma.h"
#include "usart.h"
#include "gpio.h"
 
/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "los_sys.h"
#include "los_task.ph"
#include "los_memory.ph"
/* USER CODE END Includes */
/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
void SystemClock_Config(void);
/* USER CODE BEGIN PFP */
 
/* USER CODE END PFP */
 
/* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 */
static void Led1Task(void)
{
    while(1) {
        LED1_ON();
        LOS_TaskDelay(1000);
        LED1_OFF();
        LOS_TaskDelay(1000);
    }
}
static void Led2Task(void)
{
    while(1) {
        LED2_ON();
        LOS_TaskDelay(200);
        LED2_OFF();
        LOS_TaskDelay(200);
    }
}
UINT32 RX_Task_Handle;
UINT32 TX_Task_Handle;
static UINT32 AppTaskCreate(void)
{
UINT32 uwRet = LOS_OK;
    TSK_INIT_PARAM_S task_init_param;
 
task_init_param.usTaskPrio = 4;
task_init_param.pcName = "RxTask";
task_init_param.pfnTaskEntry = (TSK_ENTRY_FUNC)Led1Task;
task_init_param.uwStackSize = 512;
uwRet = LOS_TaskCreate(&RX_Task_Handle, &task_init_param);
    if (uwRet != LOS_OK)
    {
        printf("Led1Task create failed,%X\n",uwRet);
        return uwRet;
    }
    
    task_init_param.usTaskPrio = 4;
task_init_param.pcName = "TxTask";
task_init_param.pfnTaskEntry = (TSK_ENTRY_FUNC)Led2Task;
task_init_param.uwStackSize = 512;
uwRet = LOS_TaskCreate(&TX_Task_Handle, &task_init_param);
    if (uwRet != LOS_OK)
    {
        printf("Led2Task create failed,%X\n",uwRet);
        return uwRet;
    } 
return LOS_OK;
}
/* USER CODE END 0 */
 
/**
  * @brief  The application entry point.
  * @retval int
  */
int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */
    UINT32 uwRet = LOS_OK;
 
  /* USER CODE END 1 */
  
 
  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/
 
  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();
 
  /* USER CODE BEGIN Init */
 
  /* USER CODE END Init */
 
  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();
 
  /* USER CODE BEGIN SysInit */
 
  /* USER CODE END SysInit */
 
  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_DMA_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
  LOS_KernelInit();
  uwRet = AppTaskCreate();
  if(uwRet != LOS_OK) {
      printf("LOS Creat task failed\r\n");
      //return LOS_NOK;
  }
  LOS_Start();
  /* USER CODE END 2 */
 
  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */
 
    /* USER CODE BEGIN 3 */
      //code below are used to verify the hardware.
      LED1_ON();
      LED2_ON();
      LED3_ON();
      HAL_Delay(300);
      LED1_OFF();
      LED2_OFF();
      LED3_OFF();
      HAL_Delay(300);
      printf("This is the uart test!\r\n");
  }
  /* USER CODE END 3 */
}
 
/**
  * @brief System Clock Configuration
  * @retval None
  */
void SystemClock_Config(void)
{
  RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
  RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};
 
  /** Initializes the CPU, AHB and APB busses clocks 
  */
  RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSI;
  RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;
  RCC_OscInitStruct.HSICalibrationValue = RCC_HSICALIBRATION_DEFAULT;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSI_DIV2;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLMUL = RCC_PLL_MUL16;
  if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  /** Initializes the CPU, AHB and APB busses clocks 
  */
  RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
                              |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
  RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
  RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;
  RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
 
  if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_2) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
}
 
/* USER CODE BEGIN 4 */
 
/* USER CODE END 4 */
 
/**
  * @brief  This function is executed in case of error occurrence.
  * @retval None
  */
void Error_Handler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug */
  /* User can add his own implementation to report the HAL error return state */
 
  /* USER CODE END Error_Handler_Debug */
}
 
#ifdef  USE_FULL_ASSERT
/**
  * @brief  Reports the name of the source file and the source line number
  *         where the assert_param error has occurred.
  * @param  file: pointer to the source file name
  * @param  line: assert_param error line source number
  * @retval None
  */
void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line)
{ 
  /* USER CODE BEGIN 6 */
  /* User can add his own implementation to report the file name and line number,
     tex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) */
  /* USER CODE END 6 */
}
#endif /* USE_FULL_ASSERT */

附件为移植好的工程代码。

（代码中有串口空闲中断+DMA的样例代码，可参考。利用串口空闲中断，可以很好的实现数据分帧）

LiteosPorting.rar

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