STM32 + RT Thread OS 学习笔记[二]

串口通讯例程

通过上面的练习，对STM32项目开发有了一个直观印象，接下来尝试对串口RS232进行操作。

1.   目标需求：

开机打开串口1，侦听上位机（使用电脑串口测试软件）发送的信息，然后原样输送到串口1。

2.   创建项目

a)   禁用Finsh和console

b)   默认情况下，项目文件包含了finsh，它使用COM1来通讯，另外，console输出(rt_kprintf)也使用了COM1。因此，在运行scons命令生成项目文件之前，修改rtconfig.h，禁用这两项。（下图L65, L70）

c)   生成项目文件

运行scons --target=mdk4 –s

打开生成的项目文件，可以看到，文件组finsh已经不再被包含进来了。

d)   创建echo.c

新建一个C文件echo.c，编写RT_Thread任务入口，COM1侦听，以及初始化函数。示例代码如下：

#include "echo.h"

struct rx_msg
{
    rt_device_t dev;
    rt_size_t   size;
};

static struct rt_messagequeue  rx_mq;
static char uart_rx_buffer[64];
static char msg_pool[2048];

// 串口侦听回调函数
rt_err_t uart_input(rt_device_t dev, rt_size_t size)
{
    struct rx_msg msg;
    msg.dev = dev;
    msg.size = size;

        // 将接收内容放入消息队列
    rt_mq_send(&rx_mq, &msg, sizeof(struct rx_msg));

    return RT_EOK;
}

// 任务入口函数
void usr_echo_thread_entry(void* parameter)
{
    struct rx_msg msg;

    rt_device_t device;
    rt_err_t result = RT_EOK;

        // 从RT系统中获取串口1设备
    device = rt_device_find("uart1");
    if (device != RT_NULL)
    {
                           // 指定接收串口内容的回调函数
        rt_device_set_rx_indicate(device, uart_input);
                           // 以读写方式打开设备
        rt_device_open(device, RT_DEVICE_OFLAG_RDWR);
    }

    while(1)
    {
                           // 从消息队列中获取被回调函数放入消息队列中的内容
        result = rt_mq_recv(&rx_mq, &msg, sizeof(struct rx_msg), 50);
        if (result == -RT_ETIMEOUT)
        {
            // timeout, do nothing
        }

        if (result == RT_EOK)
        {
            rt_uint32_t rx_length;

            rx_length = (sizeof(uart_rx_buffer) - 1) > msg.size ?
                msg.size : sizeof(uart_rx_buffer) - 1;

            rx_length = rt_device_read(msg.dev, 0, &uart_rx_buffer[0], rx_length);
            uart_rx_buffer[rx_length] = '\0';
            // 将内容写回到串口1
            rt_device_write(device, 0, &uart_rx_buffer[0], rx_length);
        }
    }
}
// 串口例程初始化函数
void usr_echo_init()
{
    rt_thread_t thread ;

    rt_err_t result;
      // 创建消息队列，分配队列存储空间
    result = rt_mq_init(&rx_mq, "mqt", &msg_pool[0], 128 - sizeof(void*), sizeof(msg_pool), RT_IPC_FLAG_FIFO);

    if (result != RT_EOK)
    {
        rt_kprintf("init message queue failed.\n");
        return;
    }
    // 创建任务线程
    thread = rt_thread_create("devt",
        usr_echo_thread_entry, RT_NULL,
        1024, 25, 7);
    // 启动任务线程
    if (thread != RT_NULL)
        rt_thread_startup(thread);
}
 

在application.c中加入初始化代码（echo.h略）

L189:usr_echo_init()

;

在开始编译前，还要修改board.c，注释掉第183行，不然将报错。因为我们禁用了console，所以不需要设置console输出设备。

e)   测试

编译，下载，测试。

3.   程序分析

a)   内存分布

查看编译生成的 obj/rtthread-stm32.map文件，可以看到代码及常量，被下载到芯片的0x8000000地址段，最前面的是中断矢量表，第一个中断地址是RESET，矢量表共0x130个字节。

有初始值的变量定义，从地址段0x20000000开始

对应的Stm32内存映射表，代码和常量被下载到Flash，已初始化变量定位到SRAM（可能是下载到Flash，开机初始化后复制到RAM，而不是直接下载到RAM，不然下次运行，初始值可能已被修改）

这是MDK中芯片内存区域的地址分配

这是J-Link对芯片的定义，内存是512K，类型是On-chip Flash，地址空间从0x08000000到0x0807FFFF

b)   程序运行流程

开机后，从Flash 0x080000000处的中断矢量表，取得RESET中断的处理函数入口地址，跳转到入口函数开始执行RESET中断服务，如下图，RESET中断服务函数定义在startup_stm32f10x_hd.s中，先执行了stm32类库中的SystemInit()，再然后转到main()函数。

SystemInit()主要是对芯片的基本设置，如时钟频率。

RT-Thread中，在BSP目录下提供了startup.c，包含了main()函数，它调用了同文件中的rtthread_startup()，再然后rtthread_startup()调用了rt_application_init()，rt_application_init()则在application.c中定义，用户代码就从这里开始。

另外还有一个重要文件是stm32f10x_it.c，这里面定义了中断服务例程，中断矢量表中的地址指向这个文件中相应的服务函数入口地址。比如，我们的串口1收到上位机的消息后，会产生USART1_IRQ，这时芯片就会在0x08000000开始的中断向量表中找到USART1_IRQHandler()的入口地址，跳转后开始执行中断服务函数USART1_IRQHandler()。

当然，要产生中断，需要在初始化代码中开启中断。

<echo.c>

上面贴出了这个文件的源代码，除了uart_input()，其它都比较直观。在RTT系统中，uart_input()只是USART1_IRQHandler()的一部分，在echo.c的初始化代码中，被注册为uart1这个device(RTT封装对象)的回调函数：

L34：rt_device_set_rx_indicate(device, uart_input);

流程参照下图：