教你动手移植RT-Thread到国产MCU

摘要

• 现在芯片价格不断上涨，国内很多厂商也在不断的找替换方案。以ST为例，一个芯片涨了十几倍。蛋疼。。。。
• 最近刚好有机会拿到国产芯片MCU--兆易创新的评估板(GD32350R)。板载资源如下：

• 拿到这个板子，首先肯定是去看看RT-THREAD是否已经包含这个BSP了，答案：没有这个GD32F350系列的BSP。那必须把他移植个RTT，然后PR一个BSP上去才行。

• 移植M系列的BSP还是比较简单的，我主要分为六个步骤：

1. 环境搭建
2. BSP基础工程
3. 系统时钟
4. 串口驱动
5. 验证工程
6. 完成BSP总结。

环境搭建

• GD-Link编程器：
• 板载有GD-Link适配器。
• GD-Link编程器软件(GD Link Programmer)，官网下载链接：http://www.gd32mcu.com/cn/download/7
• 因为GD-Link，其实就是一个CMSIS DAP Debugger，所以我在移植过程中直接使用KEIL IDE进行调试，没有GD Link Programmer。
• 安装KEIL5。
• 安装GD32350的pack：GigaDevice.GD32F30x_DFP.2.1.0.pack，官网下载链接：http://www.gd32mcu.com/cn/download/7
• 串口助手 - XShell。

BSP基础工程

• 其实移植RT-THREAD到一些比较通用的内核还是比较方便的，因为可以投机取巧。那接下来告诉你怎么投机取巧移植RT-Thread到国产MCU。
• 本文只适配KEIL5的环境，GCC、KEIL4和IAR环境不做讲解。

1. 基础模板：首先看看RT-Thread代码仓库中已有的BSP已存在GD的多款芯片，Cortex-M3内核，Cortex-M4内核，RISC-V内核。而我要移植的是Cortex-M4内核。在原有的BSP中，gd32450z-eval就是一个Cortex-M4内核，所以只需要把它复制一份，并修改文件名为：gd32350r-eval。这样就有一个基础的工程。然后就开始增删改查，完成最终的BSP。

2. 配置Kconfig：修改根目录的Kconfig文件，修改内容如下图。①修改成对应的SOC名字，②因为GD32350R不包含SDRAM和只有两路串口，所以去除不相关的配置。

4. 链接脚本：修改KEIL5的连接脚本，因为GD32F350R8T6的flash大小为64K，SRAM大小为16K。所以要进行修改。其实这一步不修改也是可以的，可以在KEIL中设置，修改内容如下图：

5. 修改库：

• 下载官方的库文件，下载链接：http://www.gd32mcu.com/cn/download/7?kw=GD32F3
• 删除BSP的Libraries目录下除了SConscript文件的其他内容
• 然后解压复制目录(GD32F3x0_Firmware_Library_V2.0.2\SDK v2.0.2\GD32F3x0_Firmware_Library\Firmware)下的所有内容到BSP中Libraries目录的文件。

6. 修改Libraries中SConscript文件。修改内容如下：

7. 修改KEIL的模板工程。双击：template.uvprojx，如下图：

• 修改工程名：

• 修改FLASH和RAM的配置:

• 修改为对应芯片设备:

• 修改可执行文件名字：

• 修改优化等级为O3：

• 修改默认调试工具：CMSIS-DAP Debugger。

• 修改编程算法：GD32F3x0 FMC。

8. 修改驱动文件夹，在drivers目录中除了board.c，board.h和SConscript文件保留，其他的全部删除。然后添加两个文件：drv_usart.c和drv_usart.h。

9. 修改驱动文件夹下的脚本SConscript。

10. 添加gd32f3x0_libopt.h文件到BSP的drivers目录中，gd32f3x0_libopt.h存在固件库路径：\GD32F3x0_Firmware_Library_V2.0.2\SDK v2.0.2\GD32F3x0_Firmware_Library\Template。

11. menuconfig配置。

• 关闭套接字抽象层。

-> RT-Thread Components
    -> Network
        -> Socket abstraction layer
            [ ] Enable socket abstraction layer

• 关闭网络设备接口

-> RT-Thread Components
    -> Network
        -> Network interface device
            [ ] Enable network interface device

• 关闭LWIP协议栈

-> RT-Thread Components
    -> Network
        -> light weight TCP/IP stack
            [ ] Enable lwIP stack

• 关闭libc接口

-> RT-Thread Components
    -> POSIX layer and C standard library
        [ ] Enable libc APIs from toolchain

• 关闭虚拟文件系统

-> RT-Thread Components
    -> Device virtual file system
        [ ] Using device virtual file system

12. 重新生成MDK5的工程，在env中执行：scons --target=mdk5.

> scons --target=mdk5
scons: Reading SConscript files ...
scons: done reading SConscript files.
scons: Building targets ...
scons: building associated VariantDir targets: build
CC build\applications\main.o
CC build\drivers\board.o
CC build\drivers\drv_usart.o
CC build\kernel\components\drivers\misc\pin.o
CC build\kernel\components\drivers\serial\serial.o
CC build\kernel\components\drivers\src\completion.o
CC build\kernel\components\drivers\src\dataqueue.o
....
....
AS Libraries\CMSIS\GD\GD32F3x0\Source\ARM\startup_gd32f3x0.o
CC Libraries\CMSIS\GD\GD32F3x0\Source\system_gd32f3x0.o
LINK rtthread-gd32f3x0.elf
fromelf --bin rtthread-gd32f3x0.elf --output rtthread.bin
fromelf -z rtthread-gd32f3x0.elf
scons: done building targets.

13. 修改board.h中ram的大小配置。将128修改为16即可。

14. 编译测试。双击：project.uvprojx文件

• 如果编译报如下错误，将所有的#include <gd32f4xx.h>修改为#include <gd32f3x0.h>。

• 然后就可以正常编译通过：

系统时钟

• 提供给系统的是采用GD32的SysTick，代码如下,然后再rt_hw_board_init()函数初始化SystemClock_Config()。

void SystemClock_Config(void)
{
    SysTick_Config(SystemCoreClock / RT_TICK_PER_SECOND);
    NVIC_SetPriority(SysTick_IRQn, 0);
}

void SysTick_Handler(void)
{
    /* enter interrupt */
    rt_interrupt_enter();

    rt_tick_increase();

    /* leave interrupt */
    rt_interrupt_leave();
}

• 通过keil进行在线调试，看看是否可以跑到main.c中。在main函数加个断点。然后全速执行，可以看到执行到我们设置的断点停住了，移植基本完成。

串口驱动

• 一个基本的BSP中，串口是必不可少的，所以还需要编写串口驱动
• 在GD32F350中有两组驱动：UART0和UART1。
• 在RTT中只需要对接好串口框架中的（struct rt_uart_ops）即可。

static struct rt_uart_ops usart_ops =
{
    gd32_usart_configure,
    gd32_usart_control,
    gd32_usart_putc,
    gd32_usart_getc,
    gd32_usart_dma_transmit,
};

• 具体的代码就不过多描述，后面作者再出一篇串口驱动框架的文件。
• 配置完串口，如果串口输出如下log，说明BSP已经制作完毕。

 \ | /
- RT -     Thread Operating System
 / | \     4.0.4 build Jun 22 2021
 2006 - 2021 Copyright by rt-thread team
msh >

验证工程

• 输入如下命令。查看是否有输出。

完成BSP总结

• 关于RT-THREAD的移植还是比较方便的，主要是复杂地方官方都已经做好了，如调度器。
• 而作者移植的Cortex M4是一个比较通用的内核，rtt提供的libcpu已经包含了相关的内容，所以无需造轮子。
• 关于GD这款芯片的评价，我觉得官方提供的库中，API太不优雅了。这个是指的改进的，就好比一个GPIO的API就多达15个。
• 在上述中内容，除了适配了串口驱动，我还是适配了GPIO驱动，由于资源的问题，其他驱动我就没在适配了。
• 关于兆易创新的GD32350R评估板的BSP目前我也已经提交到了RT-THREAD，应该过几天就可以merge到主仓库中。

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