如何在在HK32F030MF4P6上移植RT-Thread Nano
这是一个航顺 hk32f030 的 rt-thread nano 移植示例，记录了在 keil 裸机工程的基础上进行 rt-thread nano 移植的全过程。在按文档中心的指导进行移植的过程中基本没有遇到问题，只是由于 hk32f030 的ram 较小，无法启用 finsh。移植工程已经分享在gitee rt-thread-nano-hk32f030。
开源地址：https://gitee.com/crazttnspt/rt-thread-nano-hk32-f030
（请复制至外部浏览器打开）
硬件信息：
mcu： 航顺 hk32f030mf4p6 ， ram： 2kb， rom:16kb
开发板：hk32f030 - 立创eda （https://lceda.cn/whj4674672/hk32f030）由 @whj467467222 设计
参考文档
rt-thread nano 简介与下载（https://docs.rt-thread.org/#/rt-thread-version/rt-thread-nano/an0038-nano-introduction）
0.准备移植
在移植 rt-thread nano 之前，需要准备一个能正常运行的裸机工程。航顺的库文件包 hk32f030mxx_library_v1.1.4.7z 中提供了 hk32f030 的标准库、启动文件等，还有一个裸机工程模板，整理后得到这里移植使用的裸机工程。
编译后烧录，看到led闪烁，裸机程序正常运行。实测可以使用jlink 或 cmsis-dap 烧录调试，而使用 st-link 无法识别到 hk32f030。
之后就可以开始 rt-thread nano 的移植了。
1.nano pack 安装
nano pack 可以在 keil mdk ide 内进行安装，也可以手动安装。这里选择手动安装pack，从官网下载安装文件：rt-thread nano 离线安装包，下载结束后双击文件进行安装。
然后将 rt-thread nano 添加到工程中。点击 manage run-time environment
在 manage rum-time environment 内打开 rtos 栏，勾选 kernal，点击 ok 后就将 rt-thread 内核加入到工程中了。
现在能在 keil 的 project 栏看到 rtos，展开后可以看到 rt-thread nano 的文件已经加入了工程。
2.适配 rt-thread nano
中断与异常处理
rt-thread 会接管异常处理函数 hardfault_handler（） 和悬挂处理函数 pendsv_handler（），这两个函数已由 rt-thread 实现，所以需要删除工程里中断服务例程文件 drivers/hk32f030m_it.c 中的这两个函数，避免在编译时产生重复定义。如果此时对工程进行编译，没有出现函数重复定义的错误，则不用做修改。
系统时钟配置
现在需要在 rtos/board.c 中实现 系统时钟配置（为 mcu、外设提供工作时钟）与 os tick 的配置 （为操作系统提供心跳 / 节拍）。
1void rt_hw_board_init（）
2{
3 /* system clock update */ 4 systemcoreclockupdate（）;
5 6 /* system tick configuration */ 7 _systick_config（systemcoreclock / rt_tick_per_second）;
8 9 /* call components board initial （use init_board_export（）） */10#ifdef rt_using_components_init11 rt_components_board_init（）;
12#endif1314#if defined（rt_using_user_main） && defined（rt_using_heap）15 rt_system_heap_init（rt_heap_begin_get（）， rt_heap_end_get（））;
16#endif17}
上面的代码中，systemcoreclockupdate（） 对系统时钟进行更新，_systick_config（） 配置了 os tick。此处 os tick 使用滴答定时器 systick 实现，需要在 board.c 中实现 systick_handler（） 中断服务例程，调用 rt-thread 提供的 rt_tick_increase（） ，如下：
1void systick_handler（void）
2{
3 /* enter interrupt */ 4 rt_interrupt_enter（）;
5 6 rt_tick_increase（）;
7 8 /* leave interrupt */ 9 rt_interrupt_leave（）;
10}
由于 systick_handler（） 中断服务例程由用户在 board.c 中重新实现，作为系统 os tick，所以还需要删除工程里中原本已经实现的 systick_handler（） ，避免在编译时产生重复定义。如果此时对工程进行编译，没有出现函数重复定义的错误，则不用做修改。
内存堆初始化
系统内存堆的初始化在 board.c 中的 rt_hw_board_init（） 函数中完成，内存堆功能是否使用取决于宏 rt_using_heap 是否开启，rt-thread nano 默认不开启内存堆功能，这样可以保持一个较小的体积，不用为内存堆开辟空间。开启系统 heap 将可以使用动态内存功能，如使用 rt_malloc、rt_free 以及各种系统动态创建对象的 api。若需要使用系统内存堆功能，则打开 rt_using_heap 宏定义即可，此时内存堆初始化函数 rt_system_heap_init（） 将被调用。
3.编写第一个应用
移植好 rt-thread nano 之后，则可以开始编写第一个应用代码验证移植结果。此时 main（） 函数就转变成 rt-thread 操作系统的一个线程，现在可以在 main（） 函数中实现第一个应用：板载 led 指示灯闪烁。
首先在文件首部增加 rt-thread 的相关头文件 《rtthread.h》 。
在 main（） 函数中（也就是在 main 线程中）实现 led 闪烁代码：初始化 led 引脚、在循环中点亮 / 熄灭 led。
将延时函数替换为 rt-thread 提供的延时函数 rt_thread_mdelay（）。该函数会发起系统调度，切换到其他线程运行，体现了线程的实时性。
此时可以看到 led 闪烁，虽然现象与裸机程序一致，但 rt-thread 已经在 hk32f030 上成功运行。
使用 rtos 造成固件变大后，通过cmsis-dap 烧录程序可能出现失败现象
将 cmsis-dap 的 sw 调试速度调低为 500khz 后烧录成功
4.移植控制台 finsh
由于 ram 的大小有限，这里 finsh 的移植未能完成
在 nano 上添加 uart 控制台
在 rt-thread nano 上添加 uart 控制台打印功能后，就可以在代码中使用 rt-thread 提供的打印函数 rt_kprintf（） 进行信息打印，从而获取自定义的打印信息，方便定位代码 bug 或者获取系统当前运行状态等。实现控制台打印（需要确认 rtconfig.h 中已使能 rt_using_console 宏定义），需要完成基本的硬件初始化，以及对接一个系统输出字符的函数，本小节将详细说明。
实现串口初始化
使用串口对接控制台的打印，首先需要初始化串口，如引脚、波特率等。 uart_init（） 需要在 board.c 中的 rt_hw_board_init（） 函数中调用。
1static int uart_init（void）;
示例代码：如下是基于 hk32 库的 hk32f030 串口初始化程序，参考航顺例程编写。实现了串口的发送并配置了串口中断接收。
1#define usart1_tx_port gpioa 2#define usart1_tx_pin gpio_pin_3 3#define usart1_tx_io_clk_en（） rcc_ahbperiphclockcmd（rcc_ahbperiph_gpioa， enable） 4 5#define usart1_rx_port gpiod 6#define usart1_rx_pin gpio_pin_6 7#define usart1_rx_io_clk_en（） rcc_ahbperiphclockcmd（rcc_ahbperiph_gpiod， enable） 8 9static void usart_gpio_configurature（void）;
10static void usart_nvic_configurature（void）;
11static int uart_init（void）;
1213static int uart_init（void）
14{
15 usart_inittypedef m_usart;
1617 usart_gpio_configurature（）;
1819 rcc_apb2periphclockcmd（rcc_apb2periph_usart1， enable）;
20 m_usart.usart_baudrate = 115200;
21 m_usart.usart_hardwareflowcontrol = usart_hardwareflowcontrol_none;
22 m_usart.usart_mode = usart_mode_rx | usart_mode_tx;
23 m_usart.usart_parity = usart_parity_no;
24 m_usart.usart_stopbits = usart_stopbits_1;
25 m_usart.usart_wordlength = usart_wordlength_8b;
26 usart_init（usart1， &m_usart）;
27 usart_cmd（usart1， enable）;
2829 usart_itconfig（usart1， usart_it_rxne， enable）;
3031 usart_nvic_configurature（）;
3233 return 0;
34}
35//init_board_export（uart_init）;3637static void usart_gpio_configurature（void）
38{
39 gpio_inittypedef m_gpio;
4041 usart1_tx_io_clk_en（）;
42 usart1_rx_io_clk_en（）;
4344 m_gpio.gpio_mode = gpio_mode_af;
45 m_gpio.gpio_otype = gpio_otype_pp;
46 m_gpio.gpio_pin = usart1_tx_pin;
47 m_gpio.gpio_pupd = gpio_pupd_nopull;
48 m_gpio.gpio_speed = gpio_speed_10mhz;
49 gpio_init（usart1_tx_port， &m_gpio）;
50 gpio_pinafconfig（usart1_tx_port，gpio_pinsource3，gpio_af_1）;
5152 m_gpio.gpio_pin = usart1_rx_pin;
53 gpio_init（usart1_rx_port， &m_gpio）;
54 gpio_pinafconfig（usart1_rx_port，gpio_pinsource6，gpio_af_1）;
55}
56static void usart_nvic_configurature（void）
57{
58 nvic_setpriority（usart1_irqn，0）;
59 nvic_enableirq（usart1_irqn）;
60}
实现 rt_hw_console_output
实现 finsh 组件输出一个字符，即实现 uart 输出一个字符：
注：注意：rt-thread 系统中已有的打印均以 结尾，而并非 ，所以在字符输出时，需要在输出 之前输出 ，完成回车与换行，否则系统打印出来的信息将只有换行。
示例代码：如下是基于hk32 库实现的串口驱动对接 rt_hw_console_output（）
1void usart1_sendbyte（uint8_t ch）
2{
3 while（（usart1-》isr & usart_isr_txe） == 0）;
4 usart1-》tdr = ch;
5}
6void rt_hw_console_output（const char *str）
7{
8 rt_size_t i = 0， size = 0;
9 char a = ‘
’;
1011 size = rt_strlen（str）;
12 for （i = 0; i 《 size; i++）
13 {
14 if （*（str + i） == ‘
’）
15 {
16 usart1_sendbyte（（uint8_t）a）;
17 }
18 usart1_sendbyte（*（str + i））;
19 }
20}
将对应代码加入 board.c ，编译并烧录后，可以看到终端（或串口助手中输出的rtt logo）：
至此就可以使用 rt_kprintf（） 打印调试信息了。
在 nano 上添加 finsh 组件
rt-thread finsh 是 rt-thread 的命令行组件（shell），提供一套供用户在命令行调用的操作接口，主要用于调试或查看系统信息。它可以使用串口 / 以太网 / usb 等与 pc 机进行通信。这里使用串口方式，在 nano 上实现 finsh 功能。
keil 添加 finsh 源码
打开 manage run-environment。
勾选 shell 然后点击ok，将 finsh 组件的源码到工程。
这时看到 rtos group 中加入了以下 finsh 文件。
实现 rt_hw_console_getchar（）
要实现 finsh 组件功能（既可以打印也能输入命令进行调试），需要在 board.c 中对接控制台输入函数，实现字符输入：
rt_hw_console_getchar（）：控制台获取一个字符，即在该函数中实现 uart 获取字符，可以使用查询方式获取（注意不要死等，在未获取到字符时，需要让出 cpu），也可以使用中断方式获取。
示例代码：（未实现）
1char rt_hw_console_getchar（void）
2{
3 int ch = -1;
4 // 接收一个字符5 。。.
6 return ch;
7}
加入 finsh 后 ram 空间不足
这时编译会出现报错：
看编译输出应该是存储空间不足，超出ram大小154 bytes，尝试将编译器优化等级调高至 level2 ，但仍会报错。
然后尝试在 rtconfig.h 中调小 rt_consolebuf_size 与 finsh_thread_stack_size ，编译成功。可以看此时的内存占用：program size： code=9458 ro-data=922 rw-data=144 zi-data=1832 ，rom占用为 code+ro+rw=10524 byte，ram 占用为 rw+zi=1976 byte，ram即将耗尽。同时因为调小了线程运行栈，程序运行时会产生 hard fault，因此不再考虑将 finsh 移植至nano上。
为了正常使用，应当关闭 finsh 组件，在rte_components.h中注释 rte_using_finsh，此时程序大小为：program size： code=5756 ro-data=572 rw-data=120 zi-data=1264 ，rom占用为 code+ro+rw=6448 byte，ram 占用为 rw+zi=1384 byte，剩余空间较为充裕。也可以通过在 manage run-environment 中关闭 shell，移除 finsh 组件。
至此，在 hk32f030mf4p6 上的 rt-thread nano 移植工作就完成了。
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开源地址：https://gitee.com/crazttnspt/rt-thread-nano-hk32-f030
（请复制至外部浏览器打开）
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0.准备移植
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编译后烧录，看到led闪烁，裸机程序正常运行。实测可以使用jlink 或 cmsis-dap 烧录调试，而使用 st-link 无法识别到 hk32f030。
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1.nano pack 安装
nano pack 可以在 keil mdk ide 内进行安装，也可以手动安装。这里选择手动安装pack，从官网下载安装文件：rt-thread nano 离线安装包，下载结束后双击文件进行安装。
然后将 rt-thread nano 添加到工程中。点击 manage run-time environment
在 manage rum-time environment 内打开 rtos 栏，勾选 kernal，点击 ok 后就将 rt-thread 内核加入到工程中了。
现在能在 keil 的 project 栏看到 rtos，展开后可以看到 rt-thread nano 的文件已经加入了工程。
2.适配 rt-thread nano
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rt-thread 会接管异常处理函数 hardfault_handler（） 和悬挂处理函数 pendsv_handler（），这两个函数已由 rt-thread 实现，所以需要删除工程里中断服务例程文件 drivers/hk32f030m_it.c 中的这两个函数，避免在编译时产生重复定义。如果此时对工程进行编译，没有出现函数重复定义的错误，则不用做修改。
系统时钟配置
现在需要在 rtos/board.c 中实现 系统时钟配置（为 mcu、外设提供工作时钟）与 os tick 的配置 （为操作系统提供心跳 / 节拍）。
1void rt_hw_board_init（）
2{
3 /* system clock update */ 4 systemcoreclockupdate（）;
5 6 /* system tick configuration */ 7 _systick_config（systemcoreclock / rt_tick_per_second）;
8 9 /* call components board initial （use init_board_export（）） */10#ifdef rt_using_components_init11 rt_components_board_init（）;
12#endif1314#if defined（rt_using_user_main） && defined（rt_using_heap）15 rt_system_heap_init（rt_heap_begin_get（）， rt_heap_end_get（））;
16#endif17}
上面的代码中，systemcoreclockupdate（） 对系统时钟进行更新，_systick_config（） 配置了 os tick。此处 os tick 使用滴答定时器 systick 实现，需要在 board.c 中实现 systick_handler（） 中断服务例程，调用 rt-thread 提供的 rt_tick_increase（） ，如下：
1void systick_handler（void）
2{
3 /* enter interrupt */ 4 rt_interrupt_enter（）;
5 6 rt_tick_increase（）;
7 8 /* leave interrupt */ 9 rt_interrupt_leave（）;
10}
由于 systick_handler（） 中断服务例程由用户在 board.c 中重新实现，作为系统 os tick，所以还需要删除工程里中原本已经实现的 systick_handler（） ，避免在编译时产生重复定义。如果此时对工程进行编译，没有出现函数重复定义的错误，则不用做修改。
内存堆初始化
系统内存堆的初始化在 board.c 中的 rt_hw_board_init（） 函数中完成，内存堆功能是否使用取决于宏 rt_using_heap 是否开启，rt-thread nano 默认不开启内存堆功能，这样可以保持一个较小的体积，不用为内存堆开辟空间。开启系统 heap 将可以使用动态内存功能，如使用 rt_malloc、rt_free 以及各种系统动态创建对象的 api。若需要使用系统内存堆功能，则打开 rt_using_heap 宏定义即可，此时内存堆初始化函数 rt_system_heap_init（） 将被调用。
3.编写第一个应用
移植好 rt-thread nano 之后，则可以开始编写第一个应用代码验证移植结果。此时 main（） 函数就转变成 rt-thread 操作系统的一个线程，现在可以在 main（） 函数中实现第一个应用：板载 led 指示灯闪烁。
首先在文件首部增加 rt-thread 的相关头文件 《rtthread.h》 。
在 main（） 函数中（也就是在 main 线程中）实现 led 闪烁代码：初始化 led 引脚、在循环中点亮 / 熄灭 led。
将延时函数替换为 rt-thread 提供的延时函数 rt_thread_mdelay（）。该函数会发起系统调度，切换到其他线程运行，体现了线程的实时性。
此时可以看到 led 闪烁，虽然现象与裸机程序一致，但 rt-thread 已经在 hk32f030 上成功运行。
使用 rtos 造成固件变大后，通过cmsis-dap 烧录程序可能出现失败现象
将 cmsis-dap 的 sw 调试速度调低为 500khz 后烧录成功
4.移植控制台 finsh
由于 ram 的大小有限，这里 finsh 的移植未能完成
在 nano 上添加 uart 控制台
在 rt-thread nano 上添加 uart 控制台打印功能后，就可以在代码中使用 rt-thread 提供的打印函数 rt_kprintf（） 进行信息打印，从而获取自定义的打印信息，方便定位代码 bug 或者获取系统当前运行状态等。实现控制台打印（需要确认 rtconfig.h 中已使能 rt_using_console 宏定义），需要完成基本的硬件初始化，以及对接一个系统输出字符的函数，本小节将详细说明。
实现串口初始化
使用串口对接控制台的打印，首先需要初始化串口，如引脚、波特率等。 uart_init（） 需要在 board.c 中的 rt_hw_board_init（） 函数中调用。
1static int uart_init（void）;
示例代码：如下是基于 hk32 库的 hk32f030 串口初始化程序，参考航顺例程编写。实现了串口的发送并配置了串口中断接收。
1#define usart1_tx_port gpioa 2#define usart1_tx_pin gpio_pin_3 3#define usart1_tx_io_clk_en（） rcc_ahbperiphclockcmd（rcc_ahbperiph_gpioa， enable） 4 5#define usart1_rx_port gpiod 6#define usart1_rx_pin gpio_pin_6 7#define usart1_rx_io_clk_en（） rcc_ahbperiphclockcmd（rcc_ahbperiph_gpiod， enable） 8 9static void usart_gpio_configurature（void）;
10static void usart_nvic_configurature（void）;
11static int uart_init（void）;
1213static int uart_init（void）
14{
15 usart_inittypedef m_usart;
1617 usart_gpio_configurature（）;
1819 rcc_apb2periphclockcmd（rcc_apb2periph_usart1， enable）;
20 m_usart.usart_baudrate = 115200;
21 m_usart.usart_hardwareflowcontrol = usart_hardwareflowcontrol_none;
22 m_usart.usart_mode = usart_mode_rx | usart_mode_tx;
23 m_usart.usart_parity = usart_parity_no;
24 m_usart.usart_stopbits = usart_stopbits_1;
25 m_usart.usart_wordlength = usart_wordlength_8b;
26 usart_init（usart1， &m_usart）;
27 usart_cmd（usart1， enable）;
2829 usart_itconfig（usart1， usart_it_rxne， enable）;
3031 usart_nvic_configurature（）;
3233 return 0;
34}
35//init_board_export（uart_init）;3637static void usart_gpio_configurature（void）
38{
39 gpio_inittypedef m_gpio;
4041 usart1_tx_io_clk_en（）;
42 usart1_rx_io_clk_en（）;
4344 m_gpio.gpio_mode = gpio_mode_af;
45 m_gpio.gpio_otype = gpio_otype_pp;
46 m_gpio.gpio_pin = usart1_tx_pin;
47 m_gpio.gpio_pupd = gpio_pupd_nopull;
48 m_gpio.gpio_speed = gpio_speed_10mhz;
49 gpio_init（usart1_tx_port， &m_gpio）;
50 gpio_pinafconfig（usart1_tx_port，gpio_pinsource3，gpio_af_1）;
5152 m_gpio.gpio_pin = usart1_rx_pin;
53 gpio_init（usart1_rx_port， &m_gpio）;
54 gpio_pinafconfig（usart1_rx_port，gpio_pinsource6，gpio_af_1）;
55}
56static void usart_nvic_configurature（void）
57{
58 nvic_setpriority（usart1_irqn，0）;
59 nvic_enableirq（usart1_irqn）;
60}
实现 rt_hw_console_output
实现 finsh 组件输出一个字符，即实现 uart 输出一个字符：
注：注意：rt-thread 系统中已有的打印均以 结尾，而并非 ，所以在字符输出时，需要在输出 之前输出 ，完成回车与换行，否则系统打印出来的信息将只有换行。
示例代码：如下是基于hk32 库实现的串口驱动对接 rt_hw_console_output（）
1void usart1_sendbyte（uint8_t ch）
2{
3 while（（usart1-》isr & usart_isr_txe） == 0）;
4 usart1-》tdr = ch;
5}
6void rt_hw_console_output（const char *str）
7{
8 rt_size_t i = 0， size = 0;
9 char a = ‘
’;
1011 size = rt_strlen（str）;
12 for （i = 0; i 《 size; i++）
13 {
14 if （*（str + i） == ‘
’）
15 {
16 usart1_sendbyte（（uint8_t）a）;
17 }
18 usart1_sendbyte（*（str + i））;
19 }
20}
将对应代码加入 board.c ，编译并烧录后，可以看到终端（或串口助手中输出的rtt logo）：
至此就可以使用 rt_kprintf（） 打印调试信息了。
在 nano 上添加 finsh 组件
rt-thread finsh 是 rt-thread 的命令行组件（shell），提供一套供用户在命令行调用的操作接口，主要用于调试或查看系统信息。它可以使用串口 / 以太网 / usb 等与 pc 机进行通信。这里使用串口方式，在 nano 上实现 finsh 功能。
keil 添加 finsh 源码
打开 manage run-environment。
勾选 shell 然后点击ok，将 finsh 组件的源码到工程。
这时看到 rtos group 中加入了以下 finsh 文件。
实现 rt_hw_console_getchar（）
要实现 finsh 组件功能（既可以打印也能输入命令进行调试），需要在 board.c 中对接控制台输入函数，实现字符输入：
rt_hw_console_getchar（）：控制台获取一个字符，即在该函数中实现 uart 获取字符，可以使用查询方式获取（注意不要死等，在未获取到字符时，需要让出 cpu），也可以使用中断方式获取。
示例代码：（未实现）
1char rt_hw_console_getchar（void）
2{
3 int ch = -1;
4 // 接收一个字符5 。。.
6 return ch;
7}
加入 finsh 后 ram 空间不足
这时编译会出现报错：
看编译输出应该是存储空间不足，超出ram大小154 bytes，尝试将编译器优化等级调高至 level2 ，但仍会报错。
然后尝试在 rtconfig.h 中调小 rt_consolebuf_size 与 finsh_thread_stack_size ，编译成功。可以看此时的内存占用：program size： code=9458 ro-data=922 rw-data=144 zi-data=1832 ，rom占用为 code+ro+rw=10524 byte，ram 占用为 rw+zi=1976 byte，ram即将耗尽。同时因为调小了线程运行栈，程序运行时会产生 hard fault，因此不再考虑将 finsh 移植至nano上。
为了正常使用，应当关闭 finsh 组件，在rte_components.h中注释 rte_using_finsh，此时程序大小为：program size： code=5756 ro-data=572 rw-data=120 zi-data=1264 ，rom占用为 code+ro+rw=6448 byte，ram 占用为 rw+zi=1384 byte，剩余空间较为充裕。也可以通过在 manage run-environment 中关闭 shell，移除 finsh 组件。
至此，在 hk32f030mf4p6 上的 rt-thread nano 移植工作就完成了。
全面讲解⾯向对象编程三⼤特性 2
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