小熊派帶你初探最近叱咤風云的ThreadX全家桶
一、前言
1.1.ThreadX操作系統(tǒng)簡介
去年微軟宣布收購ThreadX，但是沒有公布后續(xù)策略，uCOS全家桶進入開源免費后，ThreadX也宣布正式加入。微軟未來四年將投資50億美元到物聯(lián)網(wǎng)上，收購Express Logic是該戰(zhàn)略的一部分。ThreadX的產(chǎn)品涵蓋了各種領(lǐng)域，包括NASA的多個太空探測項目，飛機自動駕駛儀系統(tǒng)，火星偵察軌道器等。ThreadX及其所有中間件的安全認證等級，至今沒有一款小型RTOS可以與其匹敵。
（1）醫(yī)療——FDA510（k），IEC-62304 Class C，IEC-60601，ISO-14971
（2）工業(yè)——UL-1998，IEC-61508 SIL 4
（3）運輸/鐵路——EN50128 SIL 4，BS50128, 49CFR236，IEC-61508
（4）航空航天設備——DO-178B，ED-12B，DO-278
（5）汽車——IEC-61508 ASIL D
（6）核應用——IEC-61508
（7）家電——UL/IEC 60730/60335
可見各種安全等級基本都達到了最高。像工業(yè)級安全認證IEC61508，ThreadX滿足最高等級SIL4，而SafeRTOS，embOS，uCOS-II都只是SIL3。
隨著uCOS和ThreadX全家桶都開源，其它RTOS影響是巨大的，還沒有開源的，可能也要加入開源大浪了。那這是為什么呢？
1、全球使用Express Logic的ThreadX操作系統(tǒng)的電子設備已經(jīng)有62億，這個震撼的數(shù)值在持續(xù)增長中。
2、因為ThreadX和它功能極為全面各種中間件：
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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
本文中使用的開發(fā)板為小熊派IoT開發(fā)板，主控為STM32L431RCT6。
由于 ThreadX 僅提供了 Cortex-M0 到 Cortex-M7 的 GCC版本的移植文件，所以本文中我們使用的工具鏈為：
- 操作系統(tǒng)：Window10
- 生成初始化工程：STM32CubeMX
- 閱讀代碼：VSCode
- 編譯器：arm-none-eabi-gcc工具鏈
- 構(gòu)建工具：make
- 下載工具：OpenOCD
- 串口工具：QCOM_V1.6
二、環(huán)境搭建
2.1. 安裝VScode擴展
這個擴展是華為LiteOS提供的，此處不需要了解過多，我們僅僅是使用此擴展完成以下事情：
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自動安裝arm-none-eabi-gccG工具鏈
-
自動安裝make構(gòu)建工具
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自動安裝openocd下載工具
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可以在VScode中一鍵編譯、下載、調(diào)試
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可以在VScode中查看串口輸出
2.2. 創(chuàng)建STM32CubeMX工程
使用STM32CubeMX創(chuàng)建一個基于小熊派開發(fā)板的裸機工程，只需要配置一個打印串口和正確的時鐘頻率（圖省略）即可：
2.3. 導入工程到VScode
打開VScode，點擊下方的Home（第2節(jié)擴展安裝成功才會有），選擇導入GCC工程：
工程目錄選擇剛剛生成的目錄，Makefile默認是此工程中的makefile，芯片選擇STM32L431RCT6：
2.4. 測試裸機工程是否正常
打開usart.c，添加將printf重定向到串口1的代碼：
/* 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 */
如果編譯失敗，請重復之前的導入工程步驟。
接下來連接小熊派開發(fā)板到電腦，點擊下載按鈕：
下載成功之后，點擊下方的Serial按鈕，選擇小熊派開發(fā)板的串口，在VSCode中打開串口終端：
按下小熊派復位按鈕，即可看到正常打印的數(shù)據(jù)：
三、移植threadX操作系統(tǒng)
3. 移植threadX操作系統(tǒng)
3.1. 下載內(nèi)核源碼
內(nèi)核源碼可以在官方的GIthub下載：https://github.com/azure-rtos/threadx將源碼中的common和ports文件夾復制到工程中：
3.2. 修改makefile
makefile文件是make工具使用的文件，描述了整個工程的編譯構(gòu)建關(guān)系。修改makefile，將threadX的相關(guān)文件加入到makefile里。
① 添加common/src下的所有C文件到C_SOURCES變量中：
③ 將common/inc和ports/cortex_m4/gnu/inc兩個頭文件路徑添加：
3.3. 適配小熊派開發(fā)板
在threadX底層初始化匯編文件中有兩個全局變量：
① 修改stm32啟動文件startup_stm32l431xx.s，聲明中斷向量表_vectors標號是全局的：
將此標號位置添加到中斷向量表處：
3.4. 修改時鐘頻率
找到threadX的底層初始化匯編文件tx_initialize_low_level_sample.S，修改系統(tǒng)主頻為80Mhz，修改系統(tǒng)tick為1000個tick：
四、環(huán)境搭建
4. 編寫threadX應用代碼
在main.c中編寫創(chuàng)建兩個不同優(yōu)先級任務運行的應用代碼，觀察是否可以正常切換任務、演示。
① 引入頭文件：
/* 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，趕快上手試試吧~
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