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如何在STM32 CubeMX中移植ThreadX操作系统

STM32+CubeMX移植threadx

一、前言

想要在STM32的芯片上使用threadx，可以使用CubeMX来进行移植。计划不使用keil，使用makefile进行编译，在vscode中编写代码并调试。但是实际移植过程中出现了问题，看了一天才找到问题所在，在此进行记录，也帮助其他遇到问题的朋友们快速解决问题。

二、VSCode配置

具体的配置方法网上都有，这里稍微提一下。

  1. arm-gcc工具链，没有这个没法编译。
  2. make应用程序，不像Linux，Windows系统没有make，不能使用makefile进行编译。
  3. jLink驱动，可以去SEGGER官网下载。
  4. 推荐Cortex-Debug插件，调试时候可以看到具体寄存器的值。

配置完成后可以编译、调试就可以了。

当然也可以不进行配置，只把VSCode当成文本编辑器，在cmd或者powershell使用make编译，使用j-flash进行烧录，只不过没有全部用VSCode来的方便而已。

三、STM32CubeMX

3.1 新建工程
  1. 在"Commercial Part Number"栏中输入自己使用的芯片，这里我使用的是STM32F407VET6
  2. 在搜索结果中选中自己使用的芯片
  3. 点击"Start Project"按钮建立工程

具体界面如图所示
3-1

3.2 配置RCC
  1. 选中左侧"System Core"下拉菜单中的"RCC"
  2. 将"High Speed Clock (HSE)“修改为"Crystal/Ceramic Resonator”，选择外部高速晶振

具体界面如图所示
3-2

3.3 配置Clock Configuration

  1. 选中"Clock Configuration"菜单
  2. 根据使用的芯片和需求将"HCLK (MHz)"修改为需要的频率，此处修改为168MHz

具体界面如图所示

3-3

3.4 配置Debug方式
  1. 回到"Pinout & Configuration"菜单
  2. 选中左侧"System Core"下拉菜单中的"SYS"
  3. 将"Debug"修改为自己使用的调试方式，此处设置为"Serial Wire"，如果这里不设置，将不能够调试

具体界面如图所示

3-4

3.5 下载ThreadX的内核

  1. 依次点击"Software Packs"->“Manage Software Packs”

  2. 在弹出的窗口中选择"STMicroelectionics"，根据自己所使用的芯片选择"X-CUBE-AZRTOES-xx"进行下载，此处由于使用的是STM32F407VET6，所以选择"X-CUBE-AZRTOES-F4"，下载最新版即可
    具体界面如图所示
    3-5

  3. 依次点击"Software Packs"->“Select Components”

  4. 在弹出的窗口中依次点击"STMicroelectionics.X-CUBE-AZRTOS-F4"(根据所使用的芯片会有所不同)->“RTOS ThreadX”，在"Core"后的方框打勾，即所需要的内核，之后点击"OK"按钮
    具体界面如图所示
    3-6

    这之后左侧将会多出一个"Software Packs"的新菜单

四、ThreadX

4.1 ThreadX配置
  1. 选中左侧"Software Packs"下拉菜单中的"STMicroelectionics.X-CUBE-AZRTOS-F4.1.1.0"(根据所使用的芯片和下载的版本会有所不同)
  2. 在右侧的"Mode"中勾上"RTOS ThreadX"
  3. 在下方的"Configuration"中按照下面的内容进行修改

    1. 将"AzureRTOS Application"选项卡下的"ThreadX memory pool size"修改为2048，此处修改的是程序的堆栈大小，可根据自己的需要进行修改
      具体界面如图所示
      4-1

    2. 将"ThreadX"选项卡下的"TX_TIMER_TICKS_PER_SECOND"修改为1000
      该值为系统调度的频率，改为1000即每秒进行1000次调度，其余的各项参数可以在官网(Chapter 2 – Installation and Use of Azure RTOS ThreadX | Microsoft Learn)进行查看
      具体界面如图所示
      4-2

4.2 修改裸机的Timebase Source
  1. 选中左侧"System Core"下拉菜单中的"SYS"
  2. 将"Timebase Source"修改为"TIM1"。由于RTOS占用了Systick，所以裸机不能再使用，需要修改

具体界面如图所示

4-3

4.3 生成工程

  1. 选中"Project Manager"菜单

  2. 修改"Project Name"，即工程名

  3. 修改"Project Location"，即工程路径

  4. 将"Toolchain / IDE"修改为"Makefile"

  5. 选择左侧"Code Generator"选项卡，选择"Copy all used libraries into the project folder"，如图所示
    4-4

  6. 点击右上角的"GENERATE CODE"生成工程

五、错误描述及处理

5.1 错误描述

这时候如果直接make编译，将会出现如下的报错

5-1

5.2 错误处理

  1. 进入"Middlewares\ST\threadx\ports\cortex_m4\gnu\src"目录下

  2. 将"tx_timer_interrupt.S"、“tx_thread_schedule.S”、“tx_thread_stack_build.S"三个文件分别重命名为"tx_timer_interrupt.s”、“tx_thread_schedule.s”、“tx_thread_stack_build.s”，即把后缀的.S修改为.s

  3. 打开"Makefile"文件

  4. 将"ASM_SOURCES"修改为如下形式

    # ASM sources
ASM_SOURCES =  \
startup_stm32f407xx.s \
Core/Src/tx_initialize_low_level.s \
Middlewares/ST/threadx/ports/cortex_m4/gnu/src/tx_timer_interrupt.s \
Middlewares/ST/threadx/ports/cortex_m4/gnu/src/tx_thread_schedule.s \
Middlewares/ST/threadx/ports/cortex_m4/gnu/src/tx_thread_stack_build.s

  5. 重新编译即可编译成功

至此ThreadX已经完成移植，可以正常使用，接下来分享一个使用ThreadX拉一个线程跑流水灯的程序

六、流水灯

修改代码时，自己写的代码都要写在/* USER CODE BEGIN xx */和/* USER CODE END xx */之间，不在这部分之间的代码在下次使用CubeMX更新工程时都将被覆盖删除

6.1 添加GPIO
  1. 打开CubeMX，选择右侧芯片上的一个引脚设置为"GPIO_Output"。我使用的开发板上PE13、PE14、PE15三个引脚分别连了三个LED，所以我选择了PE13
  2. 选中左侧"System Core"下拉菜单中的"GPIO"
  3. 选中"PE13"，根据需要修改"GPIO output level"为"Low"或"High"。我使用的开发板的LED采用灌电流的方式，所以修改为"High"
  4. 点击右上角的"GENERATE CODE"生成工程
  5. 重新编译确认能够通过
6.2 app_azure_rtos.h
6.2.1 USER CODE BEGIN Includes

在文件的/* USER CODE BEGIN Includes */与/* USER CODE END Include */之间添加如下代码

/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "main.h"
/* USER CODE END Includes */

线程会从app_azure_rtos.c文件的tx_application_define函数开始被创建，流水灯用到了GPIO，所以需要包含main.h

6.2.2 USER CODE BEGIN EFP

在文件的/* USER CODE BEGIN EFP */与/* USER CODE END EFP */之间添加如下代码

/* USER CODE BEGIN EFP */
void appThread1_Led_Go(ULONG thread_input);
/* USER CODE END EFP */

这是线程对应的API，先在此处进行声明

6.3 app_azure_rtos.c
6.3.1 USER CODE BEGIN PD

在文件的/* USER CODE BEGIN PD */与/* USER CODE END PD */之间添加如下代码

/* USER CODE BEGIN PD */
#define THREAD1_PRIO 31u        /* thread priority */
#define THREAD1_STK_SIZE 256u   /* Stack size */
/* USER CODE END PD */
6.3.2 USER CODE BEGIN PV

在文件的/* USER CODE BEGIN PV */与/* USER CODE END PV */之间添加如下代码

/* USER CODE BEGIN PV */
static TX_THREAD appThread1_TCB_Led_Go;                   /* Thread control block */
static uint8_t appThread1_STK_Led_Go[THREAD1_STK_SIZE];   /* Thread Stack */
/* USER CODE END PV */
6.3.3 tx_application_define

在tx_application_define函数的/* USER CODE BEGIN App_ThreadX_Init_Success */与/* USER CODE END App_ThreadX_Init_Success */之间添加如下代码

/* USER CODE BEGIN  App_ThreadX_Init_Success */
tx_thread_create(&appThread1_TCB_Led_Go,     /* Thread control block */
				 "appThread1",               /* Thread name */
				 appThread1_Led_Go,          /* Start thread function address */
				 0,                          /* Parameters passed to the thread */
				 &appThread1_STK_Led_Go[0],  /* Stack base address */
				 THREAD1_STK_SIZE,           /* Size of stack */
				 THREAD1_PRIO,               /* Task priority */
				 3,                          /* Task preemption threshold */
				 TX_NO_TIME_SLICE,           /* Do not open time slice */
				 TX_AUTO_START);             /* Start immediately after task creation */
/* USER CODE END  App_ThreadX_Init_Success */

此函数用于创建线程

6.3.4 USER CODE BEGIN 0

在文件最后的/* USER CODE BEGIN 0 */与/* USER CODE END 0*/之间添加如下代码

/* USER CODE BEGIN  0 */
void appThread1_Led_Go(ULONG thread_input)
{
	while (1) {
    	HAL_GPIO_TogglePin(GPIOE, GPIO_PIN_13);
		tx_thread_sleep(1000);
	}
}
/* USER CODE END  0 */

线程调用的API，作用是每秒点亮或熄灭PE13脚连接的LED

6.4 测试
6.4.1 编译

重新编译确定能够通过

6.4.2 烧录

将代码烧录进单片机，确认到对应LED灯在闪烁，成功

七、后记

这篇文章主要还是对自己配置Azure RTOS ThreadX过程的一个总结，大部分内容可以在网上也可以找到，只有编译报错的部分花费了比较大的精力，整体来说比较简单。

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