怎么在樹莓派2上移植rt-thread操作系統(tǒng)

1.準備工作

硬件

1.樹莓派2開發(fā)板(如果沒有,可以直接用qemu替代)。

軟件

1.window上可以采用rt-thread提供的env工具。

2.Ubuntu上需要裝scons，因為rt-thread操作系統(tǒng)是通過scons組織的。

3.git工具,進行代碼管理

4.qemu,模擬開發(fā)板

5.arm gcc版本gcc-arm-none-eabi-5_4-2016q3

以下文章的實驗都是在Ubuntu16.04下進行，用qemu仿真樹莓派2。實際硬件也進行過測試，效果一樣。

2.移植思路

樹莓派2的啟動上電流程是先啟動gpu，從sd卡中讀取kernel固件。所以如果要自己實現(xiàn)kernel，也需要做類似的處理，編譯一個kernel7.img的固件放在sd卡中。如果直接用qemu操作，那么就不需要這么多復雜的操作，直接本地模擬就可以了。

如果要實現(xiàn)移植rt-thread操作系統(tǒng)到樹莓派上，要點是什么？

2.1.啟動代碼

當樹莓派的gpu加載kernel7.img到sdram開始執(zhí)行的時候，首先需要做必要的初始化工作。所以鏈接地址0x00008000需要正確的給予。初始化必要的設備，由于前期沒有分配棧，只能使用匯編進行初始化。簡而言之，進行必要的操作。那么這些必要的操作有那些？由于樹莓派2的芯片采用bcm2835，里面有4個核在工作，所以只能讓一個核工作，其他三個核睡眠。然后關閉mmu，分配?？臻g，清除bss段。此時可以跳轉(zhuǎn)到C語言去執(zhí)行相關的邏輯操作了。畢竟C語言的操作比匯編看起來讓人清晰。

2.2.中斷向量初始化

這里需要指定中斷向量表，指定中斷函數(shù)的處理函數(shù)。根據(jù)armv7的體系架構，整理中斷向量表的偏移。然后初始化rt-thread中斷向量表的初始化。當然，這些已經(jīng)在操作系統(tǒng)里面完成了。

2.3.tick

rt-thread操作系統(tǒng)需要有時鐘tick，也就是定時中斷。對于這部分來說，需要自己實現(xiàn)一個timer中斷。在實體硬件上，我們可以采用的是樹莓派內(nèi)部自帶的一個名為SP802的時鐘模塊產(chǎn)生的中斷，但是qemu并沒有實現(xiàn)，只實現(xiàn)gtimer。所以為了保證硬件和qemu都能運行，實驗中采用的是gtimer。

2.4.上下文切換

如果要實現(xiàn)中斷現(xiàn)場的返回和線程切換現(xiàn)場的返回，少不了上下文切換的邏輯，也就是context。這部分主要完成的是切換上下文前保存狀態(tài)寄存器，切換完成后恢復寄存器的內(nèi)容。這樣就能夠恢復上次的現(xiàn)場了。

2.5.uart

如果要調(diào)試rt-thread程序，當然少不了串口打印，rt-thread操作系統(tǒng)的一大特色就是支持shell?？梢酝ㄟ^命令來操作系統(tǒng)，查看信息。樹莓派有兩個串口，一個是直接通過內(nèi)部時鐘驅(qū)動的mini uart。另外一個是pl011串口模塊，兩者操作的寄存器地址不一樣。

以上5點也是整個最小系統(tǒng)移植關鍵?，F(xiàn)在筆者已經(jīng)將這個樹莓派rt-thread最小系統(tǒng)移植上去了。有興趣的自己可以玩一下。

https://github.com/bigmagic123/raspi-littlevgl。

這個項目的是為了在樹莓派上移植littlevgl。初代版本就是最小系統(tǒng)。

3.操作步驟

首先需要將代碼clone下來。

git@github.com:bigmagic123/raspi-littlevgl.git

然后進入到工程目錄/bsp/raspi2。這里需要修改的是rtconfig.py文件中的GCC路徑。

這里需要改成自己的gcc路徑。

然后打開vscode上的Terminal --> new  Terminal可以看到控制臺窗口的出現(xiàn)。

輸入scons進行編譯。現(xiàn)象如下則表示成功。

QEMU運行

如果此時電腦上已經(jīng)裝了qemu，那么直接啟動腳本即可正常運行了。

此時表示系統(tǒng)正常運行成功。

樹莓派2硬件運行

連接樹莓派用USB轉(zhuǎn)TTL模塊。然后將剛才編譯好的文件放到SD卡目錄中。

SD卡文件只留下這三個文件就可以了，其中kernel7.img就是我們剛才用scons編譯出來的rtthread固件。

4.代碼分析

相關的內(nèi)核代碼可以在rt-thread的官方網(wǎng)站上進行下載。筆者只是改了一些bsp文件。

CPU相關

與cpu相關的在bsp/raspi2/cpu目錄下。

啟動從start_gcc.S開始。上下文切換在context_gcc.S文件中。

外設相關

外設相關的代碼在driver目錄下。目前只有實現(xiàn)uart和tick。

用戶操作代碼

用戶操作代碼在applications文件中，其中啟動的第一個線程就是在main函數(shù)中

int main(int argc, char** argv)
{
   rt_kprintf("Hello RT-Thread!\n");
   while(1)
   {
       rt_kprintf("cur tick is %d\n",rt_tick_get());
       rt_thread_delay(1000);
   }
   return 0;
}