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(jìn)入開源免費(fèi)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(jī)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(rèn)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(yùn)輸/鐵路——EN50128 SIL 4，BS50128,  49CFR236，IEC-61508

（4）航空航天設(shè)備——DO-178B，ED-12B，DO-278

（5）汽車——IEC-61508 ASIL D

（6）核應(yīng)用——IEC-61508

（7）家電——UL/IEC 60730/60335

可見各種安全等級基本都達(dá)到了最高。像工業(yè)級安全認(rèn)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(shè)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：

• Azure RTOS ThreadX

• Azure RTOS NetX

• Azure RTOS NetX Duo

• Azure RTOS FileX

• Azure RTOS GUIX

• Azure RTOS GUIX Studio

• Azure RTOS USBX

• Azure RTOS TraceX

1.2.系統(tǒng)移植前準(zhǔn)備

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

以上工具除了 STM32CubeMX 和 VScode 之外，華為最近出的一款VScode擴(kuò)展中可以打包安裝完成。

二、環(huán)境搭建

2.1. 安裝VScode擴(kuò)展
這個擴(kuò)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(kuò)展完成以下事情：

• 自動安裝arm-none-eabi-gccG工具鏈

• 自動安裝make構(gòu)建工具

• 自動安裝openocd下載工具

• 可以在VScode中一鍵編譯、下載、調(diào)試

• 可以在VScode中查看串口輸出

接下來開始安裝：
安裝完成之后重啟VScode即可。iot-link擴(kuò)展只支持小熊派開發(fā)板的一鍵編譯、下載，如果是其它開發(fā)板：① 將arm-none-eabi-gcc和make工具添加到環(huán)境變量，在命令行編譯；② 使用ST-Link的下載軟件或者STM32cubeProg下載程序；③ 串口助手可以正常使用；

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(jī)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：

工程設(shè)置中選擇Makefile，這樣cubemx可以自動生成makefile：
生成工程即可：

2.3. 導(dǎo)入工程到VScode

打開VScode，點擊下方的Home（第2節(jié)擴(kuò)展安裝成功才會有），選擇導(dǎo)入GCC工程：

工程目錄選擇剛剛生成的目錄，Makefile默認(rèn)是此工程中的makefile，芯片選擇STM32L431RCT6：
導(dǎo)入成功之后可以看到下方的操作按鈕：

2.4. 測試裸機(jī)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 */ 

接著在main.c中添加頭文件<stdio.h>，然后在main函數(shù)中加入打印代碼進(jìn)行測試：

/* USER CODE BEGIN 2 */ 

printf("ThreadX RTOS Port by Mculover666\r\n") 

/* USER CODE END 2 */ 

點擊下方的Build按鈕開始編譯，編譯成功之后如圖所示：

如果編譯失敗，請重復(fù)之前的導(dǎo)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(fù)位按鈕，即可看到正常打印的數(shù)據(jù)：

printf測試可以正常使用之后，接下來開始移植今天的主角——threadX操作系統(tǒng)。

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(fù)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：

② 小熊派的內(nèi)核是Cortex-M4，所以添加ports/cortex_m4/gnu/src下的所有.S文件

因為.s文件是直接匯編文件，.S文件需要進(jìn)行預(yù)處理之后才能匯編，兩者編譯時有區(qū)別，所以使用兩個變量進(jìn)行區(qū)分。

③ 將common/inc和ports/cortex_m4/gnu/inc兩個頭文件路徑添加：

④ 編寫.S文件的編譯規(guī)則：
至此，makefile修改完成，但是還不能編譯。

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：

這兩個值需要我們根據(jù)不同的平臺來自己定義。

① 修改stm32啟動文件startup_stm32l431xx.s，聲明中斷向量表_vectors標(biāo)號是全局的：

將此標(biāo)號位置添加到中斷向量表處：

② 修改stm32鏈接文件STM32L431RCTx_FLASH.ld，添加此標(biāo)號所表示的位置：

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：
此時點擊下方Build按鈕開始編譯：
編譯成功，證明移植沒有問題。

四、環(huán)境搭建

4. 編寫threadX應(yīng)用代碼
在main.c中編寫創(chuàng)建兩個不同優(yōu)先級任務(wù)運(yùn)行的應(yīng)用代碼，觀察是否可以正常切換任務(wù)、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 */ 

② 創(chuàng)建兩個任務(wù)控制塊，兩個任務(wù)入口函數(shù)，并創(chuàng)建兩個任務(wù)：

/* 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); 

} 

③ 在main函數(shù)初始化完畢之后啟動內(nèi)核：

/* USER CODE BEGIN 2 */ 

printf("ThreadX RTOS Port By Mculover666\r\n"); 

/* Enter the ThreadX kernel. */ 

tx_kernel_enter( ); 

/* USER CODE END 2 */ 

再次點擊Build按鈕編譯，編譯成功：

接上小熊派開發(fā)板，點擊下方的Download按鈕，燒錄成功：

點擊下方Serial，在VScode打開串口終端，查看串口輸出：

1s打印一次，并且兩個任務(wù)切換運(yùn)行，任務(wù)2的優(yōu)先級高于任務(wù)1，實現(xiàn)現(xiàn)象和預(yù)期一樣。

至此，threadX移植成功，趕快上手試試吧~

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