【经验分享】STM32H7 RTX5操作系统移植（MDK AC5）

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STMCU小助手发布时间：2021-12-30 14:32

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文章简介:	当前RTX5可以移植到GCC，MDK和IAR三大平台，考虑到仅MDK平台下有RTX5的调试组件，我们这里仅提供了MDK的移植说明。 STM32H7使用MDK RTE环境添加RTX5，需要强制运行一次STM32CubeMX，因为H7已经没有配套RTE经典添加方式，而STM32F4是支持经典方式的，所以无需运行STM32CubeMX，详情可以看我们STM32F4开发板对应的RTX5教程。

4.1 初学者重要提示
  当前RTX5可以移植到GCC，MDK和IAR三大平台，考虑到仅MDK平台下有RTX5的调试组件，我们这里仅提供了MDK的移植说明。
  STM32H7使用MDK RTE环境添加RTX5，需要强制运行一次STM32CubeMX，因为H7已经没有配套RTE经典添加方式，而STM32F4是支持经典方式的，所以无需运行STM32CubeMX，详情可以看我们STM32F4开发板对应的RTX5教程。
4.2 移植RXT5内核整体说明
移植之前，有必要对移植过程有个整体的认识：

  第1步，准备一个工程模板。
  第2步，移植RTX5。
  移植RTX5是采用MDK的RTE环境直接添加。当前H7芯片使用RTX5强制运行STM32CubeMX，所以需要大家提前安装好STM32CubeMX V5.4或者以上版本。
  第3步，处理HAL库时间基准，MPU配置等。
  第4步，创建应用。

总的来说，这4步就可以完成移植，下面将STM32H7的移植步骤和注意事项为大家做个说明。

4.3 了解RTX5内核模板框架设计
移植RTX5前，我们优先了解下移植好的RTX5内核模板，方面大家后面移植：

框图如下：

4.4 第1步，安装指定的MDK软件包版本
移植新版RTX5需要大家下载当前最新的MDK软件包版本（如果有最新版，推荐大家用最新版）：

  CMSIS 软件包使用当前最新的：V5.7.0
  STM32H7使用当前最新的：V2.6.0
  STM32F4使用当前最新的：V2.6.0
  STM32CubeMX使用当前最新的：V6.0.x
  ARM_Compiler使用当前最新的：V1.6.1

不管以后MDK的软件包版本如何升级，当前的软件包版本和以后的新版是可以同时安装的，也就是说可以安装多个不同版本，在这里可以选择指定版本：

4.5 第2步，准备一个工程模板
首先准备好一个简单的裸机工程模板，已经为大家做好：V7-400_Base Template，准备好的工程模板如下图所示（大家也可以制作其它任意的工程模板，不限制）：

4.6 第3步，添加RTX5并配置
RTX5可以方便的通过MDK的RTE环境添加进来。对于H7版本，MDK会强制运行一次CubeMX，并添加很多H7的HAL库文件，这些库文件我们可以使用，也可以不使用。教程配套的工程文件是不使用这些，因为前面的工程模板里面已经添加了。所以要将这些文件全部隔离出来。

4.6.1 添加RTX5源码

点击OK按钮后，弹出如下界面：

点击Start STM32CubeMX，这里需要大家电脑上已经安装了STM32CubeMX，并且为其安装了H7的软件包。

打开后，用户仅需配置如下地方即可：

然后点击右上角的GENERATE CODE：

然后弹出如下对话框，点击Close即可，然后关闭STM32CubeMX。

重新回到MDK，会有一个对话框，点击是即可：

最后就可以看到RTX5源码已经添加到工程里面了：

4.6.2 将自动添加的库文件隔离出来
添加的所有文件中，仅RTX5和文件stm32h7xx_hal_msp.c留下，其它文件全部隔离出来，隔离方法也比较简单，比如隔离生成的main.c函数，鼠标右击此文件选择Options for file ‘main.c’

然后取消掉include Target Build前的对勾，点击OK：

看到main.c文件上有个红色横杠，就表示已经隔离出来了：

同样的方法，将stm32h7xx_it.c文件也隔离出来，文件stm32h7xx_it.h不用管。

Device下面的这些文件也是同样的隔离方法：

只是鼠标右击弹出的界面有些不同：

注意stm32h7xx_hal_msp.c无需隔离，其它所有的文件全部隔离，stm32h7xx_hal_msp.c对应的隔离配置是STM32CubeMX，如果也隔离了，编译会有问题：

隔离后的效果如下：

4.6.3 RTX5配置
剩下就是配置RTX5，设置RTX_Config.h文件即可，移植阶段先按照如下设置配置好，后面章节会专门为大家讲解每个参数的配置含义：

4.7 第4步，MPU和Cache配置文件bsp.c
这个bsp.c文件也比较重要，移植阶段，直接将我们移植好的模板内容复制过去即可，这里把相关的内容为大家做个说明。

4.7.1 函数System_Init
系统初始化，主要是MPU，Cache和系统时钟配置，需要在RTX5初始化之前调用。

/*
*********************************************************************************************************
* 函数名: System_Init
* 功能说明: 系统初始化，主要是MPU，Cache和系统时钟配置
* 形参：无
* 返回值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void System_Init(void)
{
/* 配置MPU */
MPU_Config();
/* 使能L1 Cache */
CPU_CACHE_Enable();
/*
STM32H7xx HAL 库初始化，此时系统用的还是H7自带的64MHz，HSI时钟:
- 调用函数HAL_InitTick，初始化滴答时钟中断1ms。
- 设置NVIV优先级分组为4。
*/
HAL_Init();
/*
配置系统时钟到400MHz
- 切换使用HSE。
- 此函数会更新全局变量SystemCoreClock，并重新配置HAL_InitTick。
*/
SystemClock_Config();
/*
Event Recorder：
- 可用于代码执行时间测量，MDK5.25及其以上版本才支持，IAR不支持。
- 默认不开启，如果要使能此选项，务必看V7开发板用户手册第8章
*/
#if Enable_EventRecorder == 1
/* 初始化EventRecorder并开启 */
EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U);
EventRecorderStart();
#endif
}

复制代码

4.7.2 函数bsp_Init
硬件外设的初始化，这个函数在RTX5的启动任务里面调用。

/*
*********************************************************************************************************
* 函数名: bsp_Init
* 功能说明: 初始化所有的硬件设备。该函数配置CPU寄存器和外设的寄存器并初始化一些全局变量。只需要调用一次
* 形参: 无
* 返回值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void bsp_Init(void)
{
bsp_InitDWT(); /* 初始化DWT时钟周期计数器 */
bsp_InitKey(); /* 按键初始化，要放在滴答定时器之前，因为按钮检测是通过滴答定时器扫描 */
bsp_InitUart(); /* 初始化串口 */
bsp_InitExtIO(); /* 初始化FMC总线74HC574扩展IO. 必须在 bsp_InitLed()前执行 */
bsp_InitLed(); /* 初始化LED */
bsp_InitTimer(); /* 初始化滴答定时器 */
}

复制代码

4.7.3 函数SystemClock_Config
这个函数主要是完成系统时钟配置。

/*
*********************************************************************************************************
* 函数名: SystemClock_Config
* 功能说明: 初始化系统时钟
* System Clock source = PLL (HSE)
* SYSCLK(Hz) = 400000000 (CPU Clock)
* HCLK(Hz) = 200000000 (AXI and AHBs Clock)
* AHB Prescaler = 2
* D1 APB3 Prescaler = 2 (APB3 Clock 100MHz)
* D2 APB1 Prescaler = 2 (APB1 Clock 100MHz)
* D2 APB2 Prescaler = 2 (APB2 Clock 100MHz)
* D3 APB4 Prescaler = 2 (APB4 Clock 100MHz)
* HSE Frequency(Hz) = 25000000
* PLL_M = 5
* PLL_N = 160
* PLL_P = 2
* PLL_Q = 4
* PLL_R = 2
* VDD(V) = 3.3
* Flash Latency(WS) = 4
* 形参: 无
* 返回值: 无
*********************************************************************************************************
*/
static void SystemClock_Config(void)
{
省略未写
/* AXI SRAM的时钟是上电自动使能的，而D2域的SRAM1，SRAM2和SRAM3要单独使能 */
#if 1
__HAL_RCC_D2SRAM1_CLK_ENABLE();
__HAL_RCC_D2SRAM2_CLK_ENABLE();
__HAL_RCC_D2SRAM3_CLK_ENABLE();
__HAL_RCC_BKPRAM_CLKAM_ENABLE();
__HAL_RCC_D3SRAM1_CLKAM_ENABLE();
#endif
}

复制代码

这里的RAM时钟初始化比较重要，这几个RAM的时钟都要单独使能。

4.7.4 函数MPU_Config
RTX5例子默认采用AXI SRAM作为主RAM空间，因为空间比较大，方便我们后制作综合例子使用：

/*
*********************************************************************************************************
* 函数名: MPU_Config
* 功能说明: 配置MPU
* 形参: 无
* 返回值: 无
*********************************************************************************************************
*/
static void MPU_Config( void )
{
MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct;
/* 禁止 MPU */
HAL_MPU_Disable();
/* 最高性能，读Cache和写Cache都开启 */
#if 1
/* 配置AXI SRAM的MPU属性为Write back, Read allocate，Write allocate */
MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE;
MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x24000000;
MPU_InitStruct.Size = MPU_REGION_SIZE_512KB;
MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_CACHEABLE;
MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER0;
MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL1;
MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
/* 最低性能，读Cache和写Cache都关闭 */
#else
/* 配置AXI SRAM的MPU属性为NORMAL, NO Read allocate，NO Write allocate */
MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE;
MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x24000000;
MPU_InitStruct.Size = MPU_REGION_SIZE_512KB;
MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_NOT_BUFFERABLE;
MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;
MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER0;
MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL1;
MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
#endif
/* 配置FMC扩展IO的MPU属性为Device或者Strongly Ordered */
MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE;
MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x60000000;
MPU_InitStruct.Size = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB;
MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;
MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER1;
MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL0;
MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
/* 使能 MPU */
HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT);
}

复制代码

4.7.5 函数bsp_RunPer10ms
这个函数里面默认有个按键扫描，如果大家移植的程序里面没有按键初始化，务必要把这个按键扫描函数注释掉。

/*
*********************************************************************************************************
* 函数名: bsp_RunPer10ms
* 功能说明: 该函数每隔10ms被Systick中断调用1次。详见 bsp_timer.c的定时中断服务程序。一些处理时间要求
* 不严格的任务可以放在此函数。比如：按键扫描、蜂鸣器鸣叫控制等。
* 形参: 无
* 返回值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void bsp_RunPer10ms(void)
{
bsp_KeyScan10ms();
}

复制代码

4.8 第5步，更新bsp_timer.c和bsp.h文件
更新bsp_timer.c文件是因为此文件跟RTX5都要使用滴答定时器，有冲突。所以大家直接将我们工程模板里面此文件覆盖移植的这个文件即可。

bsp.h文件里面要添加一个宏定义，因为bsp_timer.c文件里面做了些条件编译：

#define USE_RTX 1

另外，bsp.h文件将大部分头文件都添加进来了，大家可以根据需要，用到那些头文件，使能那些，用不到的，可以注释掉。当然，不注释也是没问题的：

/* 通过取消注释或者添加注释的方式控制是否包含底层驱动模块 */
//#include "bsp_msg.h"
//#include "bsp_user_lib.h"
#include "bsp_timer.h"
#include "bsp_led.h"
#include "bsp_key.h"
#include "bsp_dwt.h"
//#include "bsp_cpu_rtc.h"
//#include "bsp_cpu_adc.h"
//#include "bsp_cpu_dac.h"
#include "bsp_uart_fifo.h"
//#include "bsp_uart_gps.h"
//#include "bsp_uart_esp8266.h"
//#include "bsp_uart_sim800.h"
//#include "bsp_spi_bus.h"
//#include "bsp_spi_ad9833.h"
//#include "bsp_spi_ads1256.h"
//#include "bsp_spi_dac8501.h"
//#include "bsp_spi_dac8562.h"
//#include "bsp_spi_flash.h"
//#include "bsp_spi_tm7705.h"
//#include "bsp_spi_vs1053b.h"
//#include "bsp_fmc_sdram.h"
//#include "bsp_fmc_nand_flash.h"
//#include "bsp_fmc_ad7606.h"
//#include "bsp_fmc_oled.h"
#include "bsp_fmc_io.h"
//#include "bsp_i2c_gpio.h"
//#include "bsp_i2c_bh1750.h"
//#include "bsp_i2c_bmp085.h"
//#include "bsp_i2c_eeprom_24xx.h"
//#include "bsp_i2c_hmc5883l.h"
//#include "bsp_i2c_mpu6050.h"
//#include "bsp_i2c_si4730.h"
//#include "bsp_i2c_wm8978.h"
//#include "bsp_tft_h7.h"
//#include "bsp_tft_429.h"
//#include "bsp_tft_lcd.h"
//#include "bsp_ts_touch.h"
//#include "bsp_ts_ft5x06.h"
//#include "bsp_ts_gt811.h"
//#include "bsp_ts_gt911.h"
//#include "bsp_ts_stmpe811.h"
#include "bsp_beep.h"
#include "bsp_tim_pwm.h"
//#include "bsp_sdio_sd.h"
//#include "bsp_dht11.h"
//#include "bsp_ds18b20.h"
//#include "bsp_ps2.h"
//#include "bsp_ir_decode.h"
//#include "bsp_camera.h"
//#include "bsp_rs485_led.h"
//#include "bsp_can.h"

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4.9 第6步，修改文件stm32h7xx_it.c
删除此文件里面带的如下函数，RTX5要使用，冲突了。

/**
* @brief This function handles SVCall exception.
* @param None
* @retval None
*/
void SVC_Handler(void)
{
}
/**
* @brief This function handles PendSVC exception.
* @param None
* @retval None
*/
void PendSV_Handler(void)
{
}

复制代码

4.10 第7步，添加头文件的汇总文件includes.h
在User文件夹下添加文件incudes.h，直接从本章节教程配套例子的User文件夹复制即可。此文件主要用于RTX5的各种头文件汇总。

4.11 第8步，HAL库时间基准stm32h7xx_hal_timebase_tim.c
由于RTX5和HAL库需要一个时间基准，而且默认都是用的滴答定时器，所有要有一个选用其它的时间基准。当前的处理方案是为HAL库提供一个时间基准文件stm32h7xx_hal_timbase_tim.c。此文件

里面做了两套方案，一个是使用TIM7做时间基准，另一个是使用RTX5的API做时间基准，通过条件编译做选择。默认是采用RTX5的API做时间基准。

/*
*********************************************************************************************************
* 函数名: HAL_Delay
* 功能说明: 重定向毫秒延迟函数。替换HAL中的函数。因为HAL中的缺省函数依赖于Systick中断，如果在USB、SD
* 卡中断中有延迟函数，则会锁死。也可以通过函数HAL_NVIC_SetPriority提升Systick中断
* 形参: 无
* 返回值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void HAL_Delay(uint32_t Delay)
{
bsp_DelayMS(Delay);
}
HAL_StatusTypeDef HAL_InitTick (uint32_t TickPriority)
{
return HAL_OK;
}
uint32_t HAL_GetTick (void)
{
static uint32_t ticks = 0U;
uint32_t i;
if (osKernelGetState () == osKernelRunning)
{
return ((uint32_t)osKernelGetTickCount ());
}
/* 如果RTX5还没有运行，采用下面方式 */
for (i = (SystemCoreClock >> 14U); i > 0U; i--)
{
__NOP(); __NOP(); __NOP(); __NOP(); __NOP(); __NOP();
__NOP(); __NOP(); __NOP(); __NOP(); __NOP(); __NOP();
}
return ++ticks;
}

复制代码

4.12 第9步，添加BSP驱动文件bsp_dwt.c
添加bsp_dwt.c文件和bsp_dwt.h文件主要是因为第8步中的stm32h7xx_hal_timebase_tim.c文件里面的函数bsp_DelayMS要使用，此函数是基于DWT系统时钟周期计数器实现。

4.13 第10步，创建应用任务（重要，注意启动任务）
应用程序比较简单，大家可以直接复制本章教程配置例子的main.c文件中的内容到自己工程里面测试。主要创建了如下几个任务：

AppTaskUserIF任务 : 按键消息处理。

AppTaskLED任务 : LED闪烁。

AppTaskMsgPro任务 : 消息处理，暂未使用。

AppTaskStart任务 : 启动任务，也是最高优先级任务，这里实现按键扫描。

osRtxTimerThread任务: 定时器任务，暂未使用。

任务栈大小和任务控制块定义如下：

/*
**********************************************************************************************************
变量
**********************************************************************************************************
*/
/* 任务的属性设置 */
const osThreadAttr_t ThreadStart_Attr =
{
/* 未使用 */
// .cb_mem = &worker_thread_tcb_1,
// .cb_size = sizeof(worker_thread_tcb_1),
// .stack_mem = &worker_thread_stk_1[0],
// .stack_size = sizeof(worker_thread_stk_1),
// .priority = osPriorityAboveNormal,
// .tz_module = 0
.name = "osRtxStartThread",
.attr_bits = osThreadDetached,
.priority = osPriorityHigh4,
.stack_size = 2048,
};
const osThreadAttr_t ThreadMsgPro_Attr =
{
.name = "osRtxMsgProThread",
.attr_bits = osThreadDetached,
.priority = osPriorityHigh3,
.stack_size = 1024,
};
const osThreadAttr_t ThreadLED_Attr =
{
.name = "osRtxLEDThread",
.attr_bits = osThreadDetached,
.priority = osPriorityHigh2,
.stack_size = 512,
};
const osThreadAttr_t ThreadUserIF_Attr =
{
.name = "osRtxThreadUserIF",
.attr_bits = osThreadDetached,
.priority = osPriorityHigh1,
.stack_size = 1024,
};

复制代码

任务创建：

/*
*********************************************************************************************************
* 函数名: main
* 功能说明: 标准c程序入口。
* 形参: 无
* 返回值: 无
*********************************************************************************************************
*/
int main (void)
{
/* HAL库，MPU，Cache，时钟等系统初始化 */
System_Init();
/* 内核开启前关闭HAL的时间基准 */
HAL_SuspendTick();
/* 内核初始化 */
osKernelInitialize();
/* 创建启动任务 */
ThreadIdStart = osThreadNew(AppTaskStart, NULL, &ThreadStart_Attr);
/* 开启多任务 */
osKernelStart();
while(1);
}
/*
*********************************************************************************************************
* 函数名: AppTaskCreate
* 功能说明: 创建应用任务
* 形参: 无
* 返回值: 无
*********************************************************************************************************
*/
static void AppTaskCreate (void)
{
ThreadIdTaskMsgPro = osThreadNew(AppTaskMsgPro, NULL, &ThreadMsgPro_Attr);
ThreadIdTaskLED = osThreadNew(AppTaskLED, NULL, &ThreadLED_Attr);
ThreadIdTaskUserIF = osThreadNew(AppTaskUserIF, NULL, &ThreadUserIF_Attr);
}

复制代码

这里我们重点看下启动任务，主要做了四个工作：

  外设初始化bsp_Init。
  任务创建AppTaskCreate。
  需要周期性处理的程序bsp_ProPer1ms，对应裸机工程调用的SysTick_ISR。这个的实现非常重要，这样之前裸机里面使用的API，就可以直接在RTX5里面直接调用。

/*
*********************************************************************************************************
* 函数名: AppTaskStart
* 功能说明: 启动任务，这里用作BSP驱动包处理。
* 形参: 无
* 返回值: 无
* 优先级: osPriorityHigh4
*********************************************************************************************************
*/
void AppTaskStart(void *argument)
{
const uint16_t usFrequency = 1; /* 延迟周期 */
uint32_t tick;
/* 初始化外设 */
HAL_ResumeTick();
bsp_Init();
/* 创建任务 */
AppTaskCreate();
/* 获取当前时间 */
tick = osKernelGetTickCount();
while(1)
{
/* 需要周期性处理的程序，对应裸机工程调用的SysTick_ISR */
bsp_ProPer1ms();
/* 相对延迟 */
tick += usFrequency;
osDelayUntil(tick);
}
}

复制代码

4.14 常见移植错误总结
常见的移植错误主要有下面几种情况：

  编译后提示如下两种错误：
Error: L6200E: Symbol PendSV_Handler multiply defined (by irq_cm4f.o and stm32h7xx_it.o).

Error: L6200E: Symbol SVC_Handler multiply defined (by irq_cm4f.o and stm32h7xx_it.o).

解决办法：这是函数重定义了，直接将stm32h7xx_it.c文件里面的PendSV_Handler和SVC_Handler删掉。

  提示如下错误
Error: L6218E: Undefined symbol bsp_DelayMS (referred from bsp_fmc_io.o).

解决办法：打开bsp_dwt.C文件中的条件编译。

4.15 实验例程
本章节配套了如下几个例子供大家移植参考：

  V7-400_Base Template
裸机模板，方便大家添加RTX5内核源码。

  V7-401_Threadx Kernel Template

ThreadX内核模板。

MDK进入调试状态后，选择周期更新：