手把手教你丨小熊派移植華為 LiteOS-M

華為雲開發者社群發表於2022-01-26
摘要：本文詳細講解如何移植 LiteOS 到小熊派。

本文分享自華為雲社群《小熊派移植華為 LiteOS-M（基於MDK）》，作者： JeckXu666。

前言

之前使用小熊派實現了鴻蒙動畫的開機介面，具體使用的技術棧為 STM32 + LiteOS + LVGL + FATFS +DMA 方式實現，重新整理效率非常高，預覽視訊如下：

hom

 

關於這個的實現過程我會寫一系列的教程分享出來，主要分為下面幾個部分，本節為第一部分，移植 LiteOS 到小熊派上

  • [x] 小熊派移植華為 LiteOS-M（基於MDK）：連結；
  • [ ] 小熊派基於 LiteOS 移植 LVGL 顯示介面：連結；
  • [ ] 小熊派基於 LiteOS 移植 LVGL 檔案系統：連結；
  • [ ] 小熊派實現鴻蒙開機介面（LiteOS+LVGL）：連結；

一、軟硬體介紹

1.1 小熊派開發板

開發板外貌：

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小熊派引數如下：

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1.2 LiteOS介紹

LiteOS 是華為面向物聯網領域開發的一個基於實時核心的輕量級作業系統。屬於華為物聯網作業系統 Huawei LiteOS 原始碼，鴻蒙體系的核心之一，本質上就是一個 RTOS，現有基礎核心支援任務管理、記憶體管理、時間管理、通訊機制、中斷管理、佇列管理、事件管理、定時器等作業系統基礎元件，更好地支援低功耗場景，支援tickless機制，支援定時器對齊

同時 LiteOS 提供端雲協同能力，整合了 LwM2M、CoAP、mbedtls、LwIP 全套 IoT 互聯協議棧，且在 LwM2M 的基礎上，提供了 AgentTiny 模組，使用者只需關注自身的應用，而不必關注 LwM2M 實現細節，直接使用 AgentTiny 封裝的介面即可簡單快速實現與雲平臺安全可靠的連線

1.3 移植前言

LiteOS 軟體開發框架按照下面的框架來進行，其中 LiteOS排程核心我們移植官方提供的程式碼即可，而 BSP 外設軟體庫我們則通過 STM32CubeMX 來配置生成 HAL 庫，當這兩方面準備好之後，我們只需要在任務層進行開發即可，開發效率極高

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LiteOS 的移植一般也分為兩種移植方法，一種移植的時候將晶片的中斷也關聯到 LiteOS 方便呼叫，另外一種則不關聯中斷，使用微控制器自己的中斷管理，這裡 STM32 的 NVIC 中斷管理很棒，我們不需要接管中斷

二、CubeMX 配置

我們通過 STM32CubeMX 來配置小熊派的一些基本介面，比如配置時鐘樹，開啟 SystemTick定時器，方便移植 LiteOS

配置時鐘樹：

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設定 HAL庫定時器為TIM1，防止和 LiteOS 使用的 Systemtick 衝突

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配置 LED 的 GPIO 口，方便我們點燈操作

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配置工程名稱，選擇生成 MDK

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配置程式碼生成選項

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生成程式碼

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程式碼生成後開啟工程，下一步進入移植操作

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三、獲取原始碼

LiteOS 的老版本有對 MDK 的支援，新版本暫時還沒有更新，所以這裡我使用老版本的程式碼，倉庫地址如下：

Github 倉庫

我們把老版本的倉庫 Down 到本地，Git 指令如下：

git clone -b develop https://github.com/LiteOS/LiteOS.git

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程式碼拉取後如下：

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沒有 Git 工具的話可以上 GitHub 網頁把 ZIP Downloade 下來再解壓也可以

下面就是程式碼移植階段

四、原始碼移植

在 MDK 工程目錄下新建 LiteOS 移植目錄，按如下新建資料夾

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這幾個資料夾的作用如下：

  • ARCH：編譯器啟動檔案
  • CMSIS：存放 CMSIS-RTOS 介面檔案
  • Config：存放核心配置檔案，用於配置和裁剪核心
  • Kernel：存放 LiteOS 核心原始碼

下面我們從原始碼資料夾拷貝程式碼到移植目錄下面

4.1 ARCH

移植 檔案路徑\LiteOS\arch\arm 架構資料夾到 ARCH 下，arm 下檔案包含了各個 arm 架構的支援檔案

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M 架構下面的檔案主要有三個 GCC、IAR、KEIL 三個，適配不同整合開發環境的編譯器，因為小熊派是 M4 核心，所以我們主要關注的就是 cortex-m4 下面的 keil 資料夾下的啟動檔案，這裡我把所有的都複製進去了

至於 include 和 src 資料夾，則是存放了 LiteOS 的一些核心介面程式碼，比如中斷介面、Systemtick 定時器介面函式等等

4.2 CMSIS

移植 檔案路徑\LiteOS\LiteOS-M-Develop\LiteOS\osdepends\liteos\cmsis CMSIS 系統介面資料夾到 CMSIS 下，CMSIS 資料夾下存放的是 CMSIS-RTOS 介面資料夾，RTOS核心支援的操作就那麼些，CMSIS-RTOS 對這些操作提供了統一的 RTOS 介面，連線系統底層與 RTOS層，方便我們移植不同的 RTOS：

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4.3 Config

Config 資料夾下存放系統的配置檔案，這個配置檔案我們從示例工程下面拷過來，示例工程目錄位置 目錄\LiteOS\targets\STM32F103VET6_NB_GCC\OS_CONFIG，目錄下檔案如下：

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其中 los_builddef.h 用於設定構建的定義，los_printf.h 用於設定串列埠列印配置，target_config.h 可以用於裁剪系統核心，設定系統執行引數等等

4.4 Kernel

kernel 資料夾用於存放核心原始碼，原始碼位置在 目錄\LiteOS\kernel 下面

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base 是系統的基礎核心原始碼

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  • core 是核心原始碼，包括佇列、task排程、軟timer、時間片計算等功能，全部複製
  • OM 是與錯誤處理相關的檔案，全部複製
  • include 是 LiteOS內 核內部使用的標頭檔案，全部複製
  • ipc 是 LiteOS 中 task 間通訊的相關介面，包括事件、訊號量、訊息佇列、互斥鎖等，全部複製
  • mem 是LiteOS中的核心記憶體管理的相關程式碼，我們只需要複製其中一部分就行，記憶體分配方式選擇適合小記憶體的分配方式（bestfit_little）

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  • misc 是記憶體對齊功能以及毫秒級休眠sleep功能，全部複製

extended 是系統擴充套件核心的程式碼，目前裡面有個支援低功耗的核心，我們順便也複製進去

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include 存放核心的呼叫標頭檔案，我們全部複製進去

kernel 下面還有一個 los_init.c 檔案，存放初始化程式碼，也複製進去

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複製完成的資料夾如下：

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五、MDK 配置

程式碼移植完成了，下面就是配置一下 MDK

5.1 檔案匯入

進入 MDK 進行檔案管理，配置資料夾，匯入檔案：

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  • config 匯入 Config 下面 所有 .h 檔案
  • kernel 匯入 Kernel 下面 所有 .c 檔案
  • cmsis 匯入 CMSIS 下 cmsis_liteos.c 檔案
  • arch 匯入 ARCH\arm\arm-m\cortex-m4\keil 下 los_dispatch_keil.S檔案，以及 ARCH\arm\arm-m\src 下 所有 .c 檔案

5.2 路徑匯入

檔案匯入後下一步就是路徑匯入，在 C/C++ 配置中依次新增標頭檔案路徑

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新增的路徑如下，這裡我的工程目錄是 BearPi_LiteOS：

BearPi_LiteOS\Middlewares\LiteOS\Config
BearPi_LiteOS\Middlewares\LiteOS\Kernel\base\include
BearPi_LiteOS\Middlewares\LiteOS\Kernel\extended\include
BearPi_LiteOS\Middlewares\LiteOS\Kernel\include
BearPi_LiteOS\Middlewares\LiteOS\ARCH\arm\arm-m\include
BearPi_LiteOS\Middlewares\LiteOS\CMSIS\cmsis

到這基本差不多了，下面就是編譯工程

5.3 編譯工程

先編譯一下工程，發現報錯，缺少 #include “stm32f1xx.h” 檔案，是因為我的小熊派開發板是 stm32l431 的晶片，修改這個工程標頭檔案為 #include "stm32l4xx.h"

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修改完再編譯，當然還會有報錯，因為 STM32CubeMX 生成的程式碼裡面有

void PendSV_Handler(void)
void SysTick_Handler(void)

兩個中斷，這兩個中斷在 LiteOS 的核心原始碼裡面有定義，一個用作系統時鐘，一個用作上下文切換，所以我們要把 STM32CubeMX 生成的這部分中斷處理程式碼註釋掉

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註釋完後編譯，編譯通過：

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到此係統移植基本完成了，下一步寫個程式碼測試系統有沒有移植成功

六、點燈實驗

標頭檔案包含 cmsis 介面

/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "cmsis_os.h"
/* USER CODE END Includes */

建立一個任務控制程式碼，以及任務實體和初始化函式

osThreadId_t led_taskHandle;
const osThreadAttr_t led_task_attributes = {
  .name = "led_task",
  .stack_size = 512 * 4,
  .priority = (osPriority_t) osPriorityNormal,
};
void Led_Task(void *argument);

void Led_Task(void *argument)
{
    while(1)
    {
        HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC,GPIO_PIN_13);
        osDelay(1000);
    }
}

在系統初始化的程式碼新增系統初始化程式碼，同時建立任務，建立完成後啟動系統

/* USER CODE BEGIN 2 */
    osKernelInitialize();
  /* creation of uart_task */
  led_taskHandle = osThreadNew(Led_Task, NULL, &led_task_attributes);
    osKernelStart();
  /* USER CODE END 2 */

編譯下載程式，觀察現象：

liteos

 

 

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