小熊派带你初探最近叱咤风云的ThreadX全家桶
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一、前言
1.1.ThreadX操作系统简介
去年微软宣布收购ThreadX，但是没有公布后续策略，uCOS全家桶进入开源免费后，ThreadX也宣布正式加入。微软未来四年将投资50亿美元到物联网上，收购Express Logic是该战略的一部分。ThreadX的产品涵盖了各种领域，包括NASA的多个太空探测项目，飞机自动驾驶仪系统，火星侦察轨道器等。ThreadX及其所有中间件的安全认证等级，至今没有一款小型RTOS可以与其匹敌。
（1）医疗——FDA510（k），IEC-62304 Class C，IEC-60601，ISO-14971
（2）工业——UL-1998，IEC-61508 SIL 4
（3）运输/铁路——EN50128 SIL 4，BS50128, 49CFR236，IEC-61508
（4）航空航天设备——DO-178B，ED-12B，DO-278
（5）汽车——IEC-61508 ASIL D
（6）核应用——IEC-61508
（7）家电——UL/IEC 60730/60335
可见各种安全等级基本都达到了最高。像工业级安全认证IEC61508，ThreadX满足最高等级SIL4，而SafeRTOS，embOS，uCOS-II都只是SIL3。
随着uCOS和ThreadX全家桶都开源，其它RTOS影响是巨大的，还没有开源的，可能也要加入开源大浪了。那这是为什么呢？
1、全球使用Express Logic的ThreadX操作系统的电子设备已经有62亿，这个震撼的数值在持续增长中。
2、因为ThreadX和它功能极为全面各种中间件：
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Azure RTOS ThreadX
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Azure RTOS NetX
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Azure RTOS NetX Duo
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Azure RTOS FileX
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Azure RTOS GUIX
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Azure RTOS GUIX Studio
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Azure RTOS USBX
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Azure RTOS TraceX
本文中使用的开发板为小熊派IoT开发板，主控为STM32L431RCT6。
由于 ThreadX 仅提供了 Cortex-M0 到 Cortex-M7 的 GCC版本的移植文件，所以本文中我们使用的工具链为：
- 操作系统：Window10
- 生成初始化工程：STM32CubeMX
- 阅读代码：VSCode
- 编译器：arm-none-eabi-gcc工具链
- 构建工具：make
- 下载工具：OpenOCD
- 串口工具：QCOM_V1.6
二、环境搭建
2.1. 安装VScode扩展
这个扩展是华为LiteOS提供的，此处不需要了解过多，我们仅仅是使用此扩展完成以下事情：
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自动安装arm-none-eabi-gccG工具链
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自动安装make构建工具
-
自动安装openocd下载工具
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可以在VScode中一键编译、下载、调试
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可以在VScode中查看串口输出
2.2. 创建STM32CubeMX工程
使用STM32CubeMX创建一个基于小熊派开发板的裸机工程，只需要配置一个打印串口和正确的时钟频率（图省略）即可：
2.3. 导入工程到VScode
打开VScode，点击下方的Home（第2节扩展安装成功才会有），选择导入GCC工程：
工程目录选择刚刚生成的目录，Makefile默认是此工程中的makefile，芯片选择STM32L431RCT6：
2.4. 测试裸机工程是否正常
打开usart.c，添加将printf重定向到串口1的代码：
/* USER CODE BEGIN 1 */
#if 1 #include <stdio.h>
int _write(int fd, char *ptr, int len)
{ HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t*)ptr, len, 0xFFFF);
return len;
}
#endif
/* USER CODE END 1 */
/* USER CODE BEGIN 2 */
printf("ThreadX RTOS Port by Mculover666\r\n")
/* USER CODE END 2 */
如果编译失败，请重复之前的导入工程步骤。
接下来连接小熊派开发板到电脑，点击下载按钮：
下载成功之后，点击下方的Serial按钮，选择小熊派开发板的串口，在VSCode中打开串口终端：
按下小熊派复位按钮，即可看到正常打印的数据：
三、移植threadX操作系统
3. 移植threadX操作系统
3.1. 下载内核源码
内核源码可以在官方的GIthub下载：https://github.com/azure-rtos/threadx将源码中的common和ports文件夹复制到工程中：
3.2. 修改makefile
makefile文件是make工具使用的文件，描述了整个工程的编译构建关系。修改makefile，将threadX的相关文件加入到makefile里。
① 添加common/src下的所有C文件到C_SOURCES变量中：
③ 将common/inc和ports/cortex_m4/gnu/inc两个头文件路径添加：
3.3. 适配小熊派开发板
在threadX底层初始化汇编文件中有两个全局变量：
① 修改stm32启动文件startup_stm32l431xx.s，声明中断向量表_vectors标号是全局的：
将此标号位置添加到中断向量表处：
3.4. 修改时钟频率
找到threadX的底层初始化汇编文件tx_initialize_low_level_sample.S，修改系统主频为80Mhz，修改系统tick为1000个tick：
四、环境搭建
4. 编写threadX应用代码
在main.c中编写创建两个不同优先级任务运行的应用代码，观察是否可以正常切换任务、演示。
① 引入头文件：
/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */
#include <stdio.h>
#include "tx_api.h"
/* USER CODE END Includes */
/* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 */
TX_THREAD my_thread1;
TX_THREAD my_thread2;
void my_thread1_entry(ULONG thread_input)
{
/* Enter into a forever loop. */
while(1)
{
printf("threadx 1 application running...\r\n");
/* Sleep for 1 tick. */
tx_thread_sleep(1000);
}
}
void my_thread2_entry(ULONG thread_input)
{
/* Enter into a forever loop. */
while(1)
{
printf("threadx 2 application running...\r\n");
/* Sleep for 1 tick. */
tx_thread_sleep(1000);
}
}
void tx_application_define(void *first_unused_memory)
{
/* Create my_thread! */
tx_thread_create(&my_thread1, "My Thread 1",
my_thread1_entry, 0x1234, first_unused_memory, 1024, 3, 3, TX_NO_TIME_SLICE, TX_AUTO_START);
tx_thread_create(&my_thread2, "My Thread 2",
my_thread2_entry, 0x1234, first_unused_memory+1024, 1024, 1, 1, TX_NO_TIME_SLICE, TX_AUTO_START);
}
/* USER CODE BEGIN 2 */
printf("ThreadX RTOS Port By Mculover666\r\n");
/* Enter the ThreadX kernel. */
tx_kernel_enter( );
/* USER CODE END 2 */
至此，threadX移植成功，赶快上手试试吧~
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