如何在树莓派2上移植rt-thread操作系统
如何在树莓派2上移植rt-thread操作系统
1.准备工作
硬件
1.树莓派2开发板(如果没有,可以直接用qemu替代)。
软件
1.window上可以采用rt-thread提供的env工具。
2.Ubuntu上需要装scons，因为rt-thread操作系统是通过scons组织的。
3.git工具,进行代码管理
4.qemu,模拟开发板
5.arm gcc版本gcc-arm-none-eabi-5_4-2016q3
以下文章的实验都是在Ubuntu16.04下进行，用qemu仿真树莓派2。实际硬件也进行过测试，效果一样。
2.移植思路
树莓派2的启动上电流程是先启动gpu，从sd卡中读取kernel固件。所以如果要自己实现kernel，也需要做类似的处理，编译一个kernel7.img的固件放在sd卡中。如果直接用qemu操作，那么就不需要这么多复杂的操作，直接本地模拟就可以了。
如果要实现移植rt-thread操作系统到树莓派上，要点是什么？
1.启动代码
当树莓派的gpu加载kernel7.img到sdram开始执行的时候，首先需要做必要的初始化工作。所以链接地址0x00008000需要正确的给予。初始化必要的设备，由于前期没有分配栈，只能使用汇编进行初始化。简而言之，进行必要的操作。那么这些必要的操作有那些？由于树莓派2的芯片采用bcm2835，里面有4个核在工作，所以只能让一个核工作，其他三个核睡眠。然后关闭mmu，分配栈空间，清除bss段。此时可以跳转到C语言去执行相关的逻辑操作了。毕竟C语言的操作比汇编看起来让人清晰。
2.中断向量初始化
这里需要指定中断向量表，指定中断函数的处理函数。根据armv7的体系架构，整理中断向量表的偏移。然后初始化rt-thread中断向量表的初始化。当然，这些已经在操作系统里面完成了。
3.tick
rt-thread操作系统需要有时钟tick，也就是定时中断。对于这部分来说，需要自己实现一个timer中断。在实体硬件上，我们可以采用的是树莓派内部自带的一个名为SP802的时钟模块产生的中断，但是qemu并没有实现，只实现gtimer。所以为了保证硬件和qemu都能运行，实验中采用的是gtimer。
4.上下文切换
如果要实现中断现场的返回和线程切换现场的返回，少不了上下文切换的逻辑，也就是context。这部分主要完成的是切换上下文前保存状态寄存器，切换完成后恢复寄存器的内容。这样就能够恢复上次的现场了。
5.uart
如果要调试rt-thread程序，当然少不了串口打印，rt-thread操作系统的一大特色就是支持shell。可以通过命令来操作系统，查看信息。树莓派有两个串口，一个是直接通过内部时钟驱动的mini uart。另外一个是pl011串口模块，两者操作的寄存器地址不一样。
以上5点也是整个最小系统移植关键。现在笔者已经将这个树莓派rt-thread最小系统移植上去了。有兴趣的自己可以玩一下。https://github.com/bigmagic123/raspi-littlevgl。这个项目的是为了在树莓派上移植littlevgl。初代版本就是最小系统。
3.操作步骤
首先需要将代码clone下来。
git clone git@github.com:bigmagic123/raspi-littlevgl.git
然后进入到工程目录/bsp/raspi2。这里需要修改的是rtconfig.py文件中的GCC路径。
这里需要改成自己的gcc路径。
然后打开vscode上的Terminal --> new Terminal可以看到控制台窗口的出现。
输入scons进行编译。现象如下则表示成功。
QEMU运行
如果此时电脑上已经装了qemu，那么直接启动脚本即可正常运行了。
此时表示系统正常运行成功。
树莓派2硬件运行
连接树莓派用USB转TTL模块。然后将刚才编译好的文件放到SD卡目录中。
SD卡文件只留下这三个文件就可以了，其中kernel7.img就是我们刚才用scons编译出来的rtthread固件。
4.代码分析
相关的内核代码可以在rt-thread的官方网站上进行下载。笔者只是改了一些bsp文件。
CPU相关
与cpu相关的在bsp/raspi2/cpu目录下。
启动从start_gcc.S开始。上下文切换在context_gcc.S文件中。
外设相关
外设相关的代码在driver目录下。目前只有实现uart和tick。
用户操作代码
用户操作代码在applications文件中，其中启动的第一个线程就是在main函数中
int main(int argc, char** argv)
{
rt_kprintf("Hello RT-Thread!\n");
while(1)
{
rt_kprintf("cur tick is %d\n",rt_tick_get());
rt_thread_delay(1000);
}
return 0;
}
如果用户需要自己创建线程，可以参考rt-thread官方文档进行操作。https://www.rt-thread.org/document/site/
5.后期计划
系统移植只是其中的一个很小的步骤，打算先做一下littlevgl的移植，相关的移植会在后续的文章中不断的更新。采用qemu模拟器进行rtthread+littlevgl图形界面的开发和实验。也欢迎大家多多支持，参与这个项目的推进工作。可以直接加我qq邮箱565658641@qq.com联系我。或者到github发issue来推进这个项目。让更多初学rt-thread与littlevgl的人更加方便。
