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移植RT-Thread Nano踩坑日记

9分钟阅读

起因是接手了一个基于RT-Thread(为了简便, 下文称rtt) Studio 这个IDE开发的屎山项目, 尝试开发了几天, 实在是受不了rtt多此一举的硬件层抽象和反人类的外设添加步骤, 于是尝试将其移植到易于配置的CubeMX, 用更现代的CMake+CLion进行开发。

CubeMX的配置项

本文基于 STM32CubeMX 6.15.0、 RT-Thread nano 4.1.1

1. 在组件管理器中安装并启用rtt

勾选kernel和libcpu, shell也要选, 否则无法使用 rt_krprinf 打印日志

我一开始没有勾shell,编译会报错, 看了报错代码, 是找不到 finsh.h , 但我想, 没有勾选shell怎么会启用finsh呢? 然后我勾选了shell就能编译通过了, 才发现多了一个配置是否启用shell的选项, 而这个选项对应的宏 RT_USING_FINSH 是默认启用的, 也就是说想要禁用这个终端就必须先启用shell, 才能将其禁用。

2. 配置rtt

- 把 Using Rtt components initialazition 和 Using user main 启用, 使用rtt的初始化逻辑。这里有个伏笔。 - Debug 和 Hook 选项按需启用 - 内存管理这里据说RTT有一套自己的内存管理算法, 可以启用。

3. 配置NVIC

在 Code Generation 中将 Hard Fault interrupt 、Pendable ... 、Time Base... 这三个中断函数取消勾选, 因为rtt会定义它们,不需要CubeMX生成。

4. 配置SYS

Warning

将系统的时钟源保持为SysTick, 在生成代码时如果报警告, 直接忽视即可。使用 SysTick之外的定时器源会导致rtt的时钟出问题, Tick速度变快一倍。不清楚是什么原因导致的。其实是我懒得查。

5. 配置USART1

默认配置即可。rtt打印日志默认使用USART1, 不启用会导致编译不通过。

6. 参考

以上的配置参考了 这篇博客和这篇博客

代码修改

问题

配置完CubeMX原以为万事大吉了, 编译、烧录都没问题, 但是运行的时候报错却来了:

psr: 0x01000000  
r00: 0x00000014  
r01: 0xef9dc845  
r02: 0x645c4ec8  
r03: 0xa20a53ab  
r04: 0x20000344  
r05: 0x00000000  
r06: 0x00000000  
r07: 0x2001ff88  
r08: 0x00000000  
r09: 0x00000000  
r10: 0x00000000  
r11: 0x00000000  
r12: 0x00000000  
lr: 0x08005685  
pc: 0x080053c6  
hard fault on handler

bus fault:  
SCB_CFSR_BFSR:0x04 IMPRECISERR  
usage fault:  
SCB_CFSR_UFSR:0x100 UNALIGNED

排查调用栈结构, 用反汇编找到rt_schedule_remove_thread() → rt_list_remove() 这样的调用结构, 于是和 Gemini 理论一小时这是哪里的内存被写坏了, 尝试修改了内存偏移、调大main线程的栈空间、开关一些选项等等,,,但依旧没用。

调试发现rt_schedule_remove_thread() 是main函数调用delay时触发的, 调用时进入睡眠状态, 随后调度器将睡眠中的线程移出运行列表。一切看起来都没有问题。于是我去排查链表节点的来源,初始化、修改的位置。 并且我在main()处打了断点, 发现它的调用上层只有ResetHandler()。

发现一点: - 我的调度器没有启动!!!

伏笔回收

因为关闭了components initialization和user main(实际上开启了也会崩溃), rtt的核心完全没有初始化, 我的main函数在裸机状态下调用了rt_thread_delay进行延迟, 触发了调度器的调度, 但是调度器根本没有初始化, 一个用于获取当前线程句柄的函数返回了一个未初始化的值, 导致访问非法的内存, 一进入主程序就会崩溃进入HardFault。

以上参考的两篇博客的工具链都不是 CMake, 入口函数可能由框架接管了,而使用CMake需要自行配置入口。

我找了半天rtt程序的入口, 结果都找不到。

这里不得不吐槽一下, rtt的代码结构实在是太烂了。文件目录完全无法体现代码的调用层次, 而且不开components initialization根本没有入口函数, 必须要自己把初始化代码写进业务代码中。且一个初始化、打印日志的实现函数在多个文件中定义, 无法得知哪个会被实际调用。

解决方法

最终打开了components initialization和user main后才有了这样的预编译:

Middlewares/RealThread_RTOS_RT-Thread/bsp/_template/cubemx_config/board.c
#ifdef __ARMCC_VERSION  
extern int $Super$$main(void);  
/* re-define main function */  
int $Sub$$main(void)  
{  
    rtthread_startup();
    return 0;  
}  
#elif defined(__ICCARM__)  
extern int main(void);  
/* __low_level_init will auto called by IAR cstartup */  
extern void __iar_data_init3(void);  
int __low_level_init(void)  
{  
    // call IAR table copy function.  
    __iar_data_init3();  
    rtthread_startup();   
    return 0;  
}  
#elif defined(__GNUC__)  
/* Add -eentry to arm-none-eabi-gcc argument */  
int entry(void)  
{  
    rtthread_startup();  
    return 0;  
}  
#endif

这个entry()看起来非常像整个程序的规定入口, 于是我找到程序入口的位置:

startup_stm32h743xx.s
/* Call the application's entry point.*/  
  bl  main  
  bx  lr  
.size  Reset_Handler, .-Reset_Handler

把main改为entry, 编译运行。这次调试不再进HardFault了, 但是日志没输出。

移植适配

串口

查找rt_kprintf()的定义:

Middlewares/RealThread_RTOS_RT-Thread/src/kservice.c
RT_WEAK int rt_kprintf(const char *fmt, ...)  
{  
    va_list args;  
    rt_size_t length;  
    static char rt_log_buf[RT_CONSOLEBUF_SIZE];  
    va_start(args, fmt);  
    length = rt_vsnprintf(rt_log_buf, sizeof(rt_log_buf) - 1, fmt, args);  
    if (length > RT_CONSOLEBUF_SIZE - 1)  
        length = RT_CONSOLEBUF_SIZE - 1;  
#ifdef RT_USING_DEVICE  
    //该部分未启用
#else  
    rt_hw_console_output(rt_log_buf);  
#endif /* RT_USING_DEVICE */  
    va_end(args);  
    return length;  
}  
RTM_EXPORT(rt_kprintf);

可以看到最终调用了一个rt_hw_console_output()来将缓冲区发送出来。但是查找定义发现这个函数用了WEAK关键字, 是个空函数。真正的定义在board.c里:

//kservice.c: 
RT_WEAK void rt_hw_console_output(const char *str)  
{  
    /* empty console output */  
}
 
//board.c: 
void rt_hw_console_output(const char *str)  
{  
    rt_size_t i = 0, size = 0;  
    char a = '\r';  
    __HAL_UNLOCK(&UartHandle);  
    size = rt_strlen(str);  
    for (i = 0; i < size; i++)  
    {  
        if (*(str + i) == '\n')  
        {  
            HAL_UART_Transmit(&UartHandle, (uint8_t *)&a, 1, 1);  
        }  
        HAL_UART_Transmit(&UartHandle, (uint8_t *)(str + i), 1, 1);  
    }  
}

但是board.c中的实现因为使用的USART句柄错误且没有给可编辑区域(每次使用MX生成代码后都会被覆盖), 所以无法使用。只能覆盖声明了WEAK的rt_kprintf() :

Core/src/main.c
int rt_kprintf(const char *fmt, ...)  
{  
    va_list args;  
    static char rt_log_buf[RT_CONSOLEBUF_SIZE];  
    va_start(args, fmt);  
    rt_size_t length = rt_vsnprintf(rt_log_buf, sizeof(rt_log_buf) - 1, fmt, args);  
    if (length > RT_CONSOLEBUF_SIZE - 1)  
        length = RT_CONSOLEBUF_SIZE - 1;  
    char a = '\r';  
    __HAL_UNLOCK(&huart1);  
 
    for (rt_size_t i = 0; i < rt_strlen(rt_log_buf); i++)  
    {  
        if (*(rt_log_buf + i) == '\n')  
        {  
            HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&a, 1, 1);  
        }  
        HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)(rt_log_buf + i), 1, 1);  
    }  
    va_end(args);
    return length;  
}

再次编译烧录, 这次可以正常显示了。

2025.12.16 编辑: 到这里还不可以正常显示, 因为关于usart的初始化代码在板级初始化中, 但是board.c中关于串口的初始化代码是错误的, 而cubemx又没有给可编辑区域, 导致无法修改, 故在内核时期USART没有被初始化, 从而无法打印内核日志。用INIT_BOARD_EXPORT声明正确的usart初始化函数也没有用(根本不会被调用)。

解决方法: 使用懒加载

直接将rt_kprintf声明如下:

Core/src/main.c
int rt_kprintf(const char *fmt, ...)
{
  static int usart_is_init = 0;
  if (!usart_is_init)
  {  
    MX_USART1_UART_Init();  //在第一次使用时进行初始化
    usart_is_init = 1;
  }
  
  va_list args;
  va_start(args, fmt);
  int length = vprintf(fmt, args);
  //对接标准库的printf, 也可以直接用上面那一套, 加入懒加载逻辑即可
  va_end(args);
  return length;
}

Success

至此移植完成, 可以在CMake平台使用rtt核心且使用HAL库的原生API了。

关系图谱