RT-Thread移植到织女星开发板及功能测试

NXP管管 · 发表于 2019-12-5 09:40:12

上个学期天津大学的吕卫老师，在他《微处理器系统》课程的实验环节上，让研究生们使用织女星开发板做了一些项目。

本文是其中一份工作，由国际工程师学院，电子与通信工程的徐扬扬和张千依同学共同完成的实验报告，呈现给大家作为参考。

织女星开发板简介

织女星开发板是一款基于无线MCU RV32M1的RISC-V的评估开发板。
RV32M1集成了可工作在2.36GHz到2.48GHz频率范围，支持FSK/GFSK和O-QPSK调制的无线收发器。
RV32M1是一颗异构四核MCU芯片，包括一个RISC-V RI5CY核、一个RISC-V ZERO_RISCY核、一个Arm Cortex-M4F核和一个Cortex-M0+核。
织女星开发板包括主芯片RV32M1、32MHz参考晶振、RF射频电路（包括PCB 天线）、32-Mbit的外部SPI串行Flash和支持标准的Freedom板接口。
www.open-isa.cn提供支持RV32M1的RISC-V核的GNU GCC工具链、SDK软件开发包和其它相关文档和软件的下载链接。

RT-Thread移植步骤

1首先下载RT-Thread官方发布的最新版本并解压到某个目录。

2安装env工具 Env 是 RT-Thread 推出的开发辅助工具，针对基于 RT-Thread 操作系统的项目工程，提供编译构建环境、图形化系统配置及软件包管理功能。其内置的 menuconfig 提供了简单易用的配置剪裁工具，可对内核、组件和软件包进行自由裁剪，使系统以搭积木的方式进行构建。

3安装并使用riscv-embed-gcc工具链（添加环境变量）。

4使用env工具编译项目

a)首先进入到工程目录下（bsp目录下找到对应的板级支持包）

b)设置使用riscv-embed-gcc工具链(这是设置使用自己的GCC工具链)

在我的电脑上就是使用如下命令：

set RTT_EXEC_PATH=D:\GNU MCU Eclipse\RISC-V Embedded GCC\8.2.0-2.2-20190521-0004\bin

c)调试程序
在官方包中，编译时遇到错误，修改项目文件中D:\rt-thread-master\include\libc\libc_signal.h文件，将其中的sigval, sigevent, siginfo定义注释掉（两处定义有重复，需要注释掉其中一个文件中的定义）

d)在env工具命令行输入scons进行编译，编译成功后产生rtthread.elf文件，即是可以烧进板子中的文件。

5使用openocd+gdb连接开发板并进行调试

a)首先连接板子和电脑

b)打开一个cmd窗口，使用如下指令连接到目标板
openocd -f F:\MCU\kaifabanziliao\Release\rv32m1_sdk_riscv\rv32m1_sdk_riscv\boards\rv32m1_vega\rv32m1_ri5cy.cfg

c)打开一个新的cmd，进入到之前生成的.elf文件所在目录

d)输入如下指令来运行gdb调试
riscv32-unknown-elf-gdb rtthread.elf

e)输入如下指令来连接gdb到openocd
target remote localhost:3333

f)输入load命令将二进制文件加载到flash当中去

g)打开设备管理器找到串口号如COM3，打开串口调试程序putty将connection type选择成serial，将波特率设置为115200

h)输入monitor reset重启一下，就能看到RT-Thread启动的logal信息，如下：

i)输入help，可以看到该系统提供的各种指令

j)通过env工具可以对软件包进行管理，根据需求进行增减。（RT-Thread官方提供的工具，可以很方便的对系统进行裁剪和应用的添加，更多使用教程参见）

利用板上LED和按键开发程序

在移植RT-Thread系统后，利用开发板上的LED和按键实现按键对LED开关及颜色的控制。
一、LED及按键使用简介
LED的亮灭控制
织女星开发板上有一个RGB三色LED灯，可以供应用程序作为指示信息使用。还提供了一个红色的LED指示灯(D2)，可以用来作为一般的状态指示灯。
下图为这些LED电路图：

LED由VTGT_MCU供电，灯的开关是由Q1和Q2控制。通过Q1和Q2，即使GPIO的电压小于VTGT_MCU，LED灯也可以正常被控制。RGB三色LED灯中的蓝色灯和绿色灯，如果VTGT_MCU供电电压太小，则它们有可能无法点亮。
首先定义LED的管脚，通过查阅开发资料，不同的颜色对应的管脚分别为：
#define LED_BLUE 23
#define LED_GREEN 24
#define LED_RED 25
然后通过RT-Thread系统封装的函数rt_pin_mode()将管脚设置为输出模式：
// 设置管脚为输出模式
rt_pin_mode(LED_BLUE, PIN_MODE_OUTPUT);
接下来通过向管脚写入电平值来控制LED的亮灭。
// 输出低电平，红灯亮
rt_pin_write(LED_RED, PIN_HIGH);

用户按键控制
织女星开发板提供了四个按钮可以完成某些作为人机互动(HMI)操作。开关按钮的电路图如下所示：

SW2提供了一个外部上拉电阻，然后连接到RV32M1的NMI引脚。这使得可以使用这个按钮作为NMI信号或者设备唤醒源，ROM bootloader的启动选项源，或者作为一个通用的输入中断源。

SW3、SW4和SW5可以作为普通输入信号，可以作为中断或唤醒源。使用这些信号时，必须使能这些引脚内部的上拉电阻。
开关的控制原理同LED类似，也是通过：定义管脚，设置管脚模式，检测电平，来判断按键是否按下。

二、程序实现

程序1：LED闪烁程序
首先定义线程体：

在线程体内定义好要进行的操作，比如我在线程体内定义了LED的开关，实现闪烁。
其次通过rt_thread_create()函数来创建线程，并设置好各项参数，

最后将命令导出到控制台，使用

程序2：按键控制
按键控制的原理类似于LED，在线程体内，首先将按键的管脚设置为上拉输入，然后通过另外一个函数rt_pin_read()来检测电平变化，若检测到低电平则按键按下，考虑到人手按键的持续时间，检测到低电平后延时500ms，此时通过向控制台打印信息说明成功，说明按键可以使用了。

程序3：线程间通信
创建两个线程，分别为按键线程和LED线程声明一个信号量，在按键线程中检测到按键按下后，通过信号量告知LED线程点亮LED，从而实现按键控制LED的亮灭和颜色变化。

代码

程序1：
#include <rtthread.h>
#include <rtdevice.h>
#include <stdlib.h>
#define LED_BLUE 23
#define LED_GREEN 24
#define LED_RED 25
//static int pin_num;
static void led_thread_entry(void* parameter)
{
//设置管脚为输出模式
rt_pin_mode(LED_BLUE, PIN_MODE_OUTPUT);
//设置管脚为输出模式
rt_pin_mode(LED_GREEN, PIN_MODE_OUTPUT);
//设置管脚为输出模式
rt_pin_mode(LED_RED, PIN_MODE_OUTPUT);
while (1)
{
//红色
//输出低电平，红灯亮
rt_pin_write(LED_RED, PIN_HIGH);
//挂起 500ms
rt_thread_delay(rt_tick_from_millisecond(500));
//输出高电平，红灯灭
rt_pin_write(LED_RED, PIN_LOW);
//挂起 500ms
rt_thread_delay(rt_tick_from_millisecond(500));

//绿色
//输出低电平，绿灯亮
rt_pin_write(LED_GREEN, PIN_HIGH);
//挂起 500ms
rt_thread_delay(rt_tick_from_millisecond(500));
//输出高电平，绿灯灭
rt_pin_write(LED_GREEN, PIN_LOW);
//挂起 500ms
rt_thread_delay(rt_tick_from_millisecond(500));

//蓝色
//输出低电平，蓝灯亮
rt_pin_write(LED_BLUE, PIN_HIGH);
//挂起 500ms
rt_thread_delay(rt_tick_from_millisecond(500));
//输出高电平，蓝灯灭
rt_pin_write(LED_BLUE, PIN_LOW);
//挂起 500ms
rt_thread_delay(rt_tick_from_millisecond(500));

//黄色=红+绿
//输出低电平，红灯亮
rt_pin_write(LED_RED, PIN_HIGH);
//输出低电平，绿灯亮
rt_pin_write(LED_GREEN, PIN_HIGH);
//挂起 500ms
rt_thread_delay(rt_tick_from_millisecond(500));
//输出高电平，红灯灭
rt_pin_write(LED_RED, PIN_LOW);
//输出高电平，绿灯灭
rt_pin_write(LED_GREEN, PIN_LOW);
//挂起 500ms
rt_thread_delay(rt_tick_from_millisecond(500));

//青色=蓝+绿
//输出低电平，蓝灯亮
rt_pin_write(LED_BLUE, PIN_HIGH);
//输出低电平，绿灯亮
rt_pin_write(LED_GREEN, PIN_HIGH);
//挂起 500ms
rt_thread_delay(rt_tick_from_millisecond(500));
//输出高电平，蓝灯灭
rt_pin_write(LED_BLUE, PIN_LOW);
//输出高电平，绿灯灭
rt_pin_write(LED_GREEN, PIN_LOW);
//挂起 500ms
rt_thread_delay(rt_tick_from_millisecond(500));

//品红色=蓝+红
//输出低电平，蓝灯亮
rt_pin_write(LED_BLUE, PIN_HIGH);
//输出低电平，红灯亮
rt_pin_write(LED_RED, PIN_HIGH);
//挂起 500ms
rt_thread_delay(rt_tick_from_millisecond(500));
//输出高电平，蓝灯灭
rt_pin_write(LED_BLUE, PIN_LOW);
//输出高电平，红灯灭
rt_pin_write(LED_RED, PIN_LOW);
//挂起 500ms
rt_thread_delay(rt_tick_from_millisecond(500));
}
}

static int led_sample(void* parameter)
{
rt_thread_t tid;//线程句柄
rt_err_t ret = RT_EOK;
/*创建led线程*/
tid = rt_thread_create("led",
   led_thread_entry,
   RT_NULL,
   1024,
   3,
   10);
/*创建成功则启动线程*/
if (tid != RT_NULL)
{
rt_thread_startup(tid);
}
else
{
ret=RT_ERROR;
}
return ret;
}
MSH_CMD_EXPORT(led_sample, led sample);

程序2：

#include <rtthread.h>
#include <rtdevice.h>
#include <stdlib.h>
#define LED_BLUE 23
#define LED_GREEN 24
#define LED_RED 25
#define LED_YELLOW 26
#define LED_CHING 27
#define LED_MAGENTA 28
#define LED_WHITE 29
#define KEY_PIN 1

static void key_thread_entry(void* parameter)
{
//SW2设置上拉输入
rt_pin_mode(KEY_PIN, PIN_MODE_INPUT_PULLUP);
//设置LED输入
rt_pin_mode(LED_BLUE, PIN_MODE_OUTPUT);
rt_pin_mode(LED_GREEN, PIN_MODE_OUTPUT);
rt_pin_mode(LED_RED, PIN_MODE_OUTPUT);
//定义FLAG用于切换按键效果
static rt_uint8_t FLAG = PIN_HIGH;
static rt_uint8_t color = 23;
static int count = 0;
while (1)
{
if (rt_pin_read(KEY_PIN) == PIN_LOW)
{
rt_thread_mdelay(300);
rt_kprintf("检测到按键按下\n");
count = count + 1;
switch(color){
case LED_BLUE:rt_pin_write(LED_BLUE, FLAG);break;
case LED_GREEN:rt_pin_write(LED_GREEN, FLAG);break;
case LED_RED:rt_pin_write(LED_RED, FLAG);break;
case LED_YELLOW:rt_pin_write(LED_RED, FLAG),rt_pin_write(LED_GREEN, FLAG);break;
case LED_CHING:rt_pin_write(LED_BLUE, FLAG),rt_pin_write(LED_GREEN, FLAG);break;
case LED_MAGENTA:rt_pin_write(LED_RED, FLAG),rt_pin_write(LED_BLUE, FLAG);break;
case LED_WHITE:rt_pin_write(LED_RED, FLAG),rt_pin_write(LED_GREEN, FLAG),rt_pin_write(LED_BLUE,FLAG);break;
//default:rt_pin_write(LED_BLUE, FLAG);
}
if (count%2 == 0)//每按两次实现一种颜色的亮灭，之后换一种颜色
{
color = color + 1;
if (color > 29)
{
color = 23;
}
}

//改变下一次按键的作用
if(FLAG == PIN_HIGH)
{
rt_kprintf("亮灯！\n");
FLAG = PIN_LOW;
}else
{
rt_kprintf("灭灯！\n");
FLAG = PIN_HIGH;
}
rt_kprintf("********************************\n");
}
}
//挂起 10ms
//rt_thread_delay(rt_tick_from_millisecond(10));
}
static int key_sample(void* parameter)
{
rt_thread_t tid;//线程句柄
rt_err_t ret = RT_EOK;
/*创建led线程*/
tid = rt_thread_create("key",
   key_thread_entry,
   RT_NULL,
   1024,
   3,
   10);
/*创建成功则启动线程*/
if (tid != RT_NULL)
{
rt_thread_startup(tid);
}
else
{
ret=RT_ERROR;
}
return ret;
}
MSH_CMD_EXPORT(key_sample, key sample);

程序3：

#include <rtthread.h>
#include <rtdevice.h>
#include <stdlib.h>
#define LED_BLUE 23
#define LED_GREEN 24
#define LED_RED 25
#define LED_YELLOW 26
#define LED_CHING 27
#define LED_MAGENTA 28
#define LED_WHITE 29
#define KEY_PIN 1
#define THREAD_PRIORITY 25
#define THREAD_TIMESLICE 5

/* 指向信号量的指针 */
static rt_sem_t dynamic_sem = RT_NULL;
//定义计数决定开关
static int count = 0;
//定义起始颜色为蓝色
static rt_uint8_t color = 23;

ALIGN(RT_ALIGN_SIZE)
static char thread1_stack[1024];
static struct rt_thread thread1;
static void rt_thread1_entry(void *parameter)
{
//SW2设置上拉输入
rt_pin_mode(KEY_PIN, PIN_MODE_INPUT_PULLUP);

while (1)
{
if (rt_pin_read(KEY_PIN) == PIN_LOW)
{
//延时
rt_thread_mdelay(300);
rt_kprintf("按键按下,释放信号量.\n");
//释放信号量
rt_sem_release(dynamic_sem);
}
}
}

ALIGN(RT_ALIGN_SIZE)
static char thread2_stack[1024];
static struct rt_thread thread2;
static void rt_thread2_entry(void *parameter)
{
//定义电平标志
static rt_uint8_t FLAG = PIN_HIGH;
static rt_err_t result;
//设置LED输入模式
rt_pin_mode(LED_BLUE, PIN_MODE_OUTPUT);
rt_pin_mode(LED_GREEN, PIN_MODE_OUTPUT);
rt_pin_mode(LED_RED, PIN_MODE_OUTPUT);
while (1)
{
/* 永久方式等待信号量，获取到信号量，则执行操作 */
result = rt_sem_take(dynamic_sem, RT_WAITING_FOREVER);
if (result != RT_EOK)
{
rt_kprintf("thread2 take a dynamic semaphore, failed！.\n");
rt_sem_delete(dynamic_sem);
return;
}
else
{
rt_kprintf("LED线程拿到信号量.做出操作\n");
switch(color){
case LED_BLUE:rt_pin_write(LED_BLUE, FLAG);break;
case LED_GREEN:rt_pin_write(LED_GREEN, FLAG);break;
case LED_RED:rt_pin_write(LED_RED, FLAG);break;
case LED_YELLOW:rt_pin_write(LED_RED, FLAG),rt_pin_write(LED_GREEN, FLAG);break;
case LED_CHING:rt_pin_write(LED_BLUE, FLAG),rt_pin_write(LED_GREEN, FLAG);break;
case LED_MAGENTA:rt_pin_write(LED_RED, FLAG),rt_pin_write(LED_BLUE, FLAG);break;
case LED_WHITE:rt_pin_write(LED_RED, FLAG),rt_pin_write(LED_GREEN, FLAG),rt_pin_write(LED_BLUE,FLAG);break;
//default:rt_pin_write(LED_BLUE, FLAG);
}

count = count + 1;
if (count%2 == 0)//每按两次实现一种颜色的亮灭，之后换一种颜色
{
color = color + 1;
if (color > 29)
{
color = 23;
}
}

//改变下一次按键的作用
if(FLAG == PIN_HIGH)
{
rt_kprintf("亮灯！\n");
FLAG = PIN_LOW;
}else
{
rt_kprintf("灭灯！\n");
FLAG = PIN_HIGH;
}
rt_kprintf("********************************\n");
}
}
}

/* 信号量示例的初始化 */
int semaphore_sample()
{
/* 创建一个动态信号量，初始值是0 */
dynamic_sem = rt_sem_create("dsem", 0, RT_IPC_FLAG_FIFO);
if (dynamic_sem == RT_NULL)
{
rt_kprintf("create dynamic semaphore failed.\n");
return -1;
}
else
{
rt_kprintf("create done. dynamic semaphore value = 0.\n");
}

rt_thread_init(&thread1,
"thread1",
rt_thread1_entry,
RT_NULL,
&thread1_stack[0],
sizeof(thread1_stack),
THREAD_PRIORITY, THREAD_TIMESLICE);
rt_thread_startup(&thread1);

rt_thread_init(&thread2,
"thread2",
rt_thread2_entry,
RT_NULL,
&thread2_stack[0],
sizeof(thread2_stack),
THREAD_PRIORITY - 1, THREAD_TIMESLICE);
rt_thread_startup(&thread2);

return 0;
}
/* 导出到 msh 命令列表中 */
MSH_CMD_EXPORT(semaphore_sample, semaphore sample);

文章出处：恩智浦MCU加油站

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guoyuli · 发表于 2019-12-5 10:07:41

这是wifi使用的么，好高级的样子

RT-Thread移植到织女星开发板及功能测试

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