第1章
新建RT-Thread工程——軟件仿真

在開始編寫RT-Thread內核之前，我們先新建一個RT-Thread工程，Device選擇Cortex-M3（Cortex-M4或Cortex-M7）內核的處理器，調試方式選擇軟件仿真，然后我們開始一步一步地教大家把RT-Thread內核寫出來，讓大家徹底明白RT-Thread的內部實現和設計思想，最后把RT-Thread移植到野火STM32開發板上。最后的移植其實已經非常簡單，只需要換一下啟動文件并添加bsp驅動即可。

1.1 新建本地工程文件夾

在開始新建工程之前，我們先在本地計算機中新建一個文件夾用于存放工程。可將文件夾命名為“新建RT-Thread工程——軟件仿真”（名字可以隨意設置），然后在該文件夾下新建各個文件夾和文件，有關這些文件夾的包含關系和作用如表1-1所示。

表1-1 工程文件夾根目錄下的文件夾及作用

1.2 使用KEIL新建工程

開發環境我們使用KEIL5，版本為5.23，高于或者低于5.23均可，但應為版本5系列。

1.2.1 New Project

首先打開KEIL5軟件，新建一個工程，工程文件放在目錄Project下面，命名為Fire_RT-Thread，其中Fire表示“野火”，當然也可以為其他名稱，但是應注意必須用英文，不能用中文。

1.2.2 Select Device for Target

設置好工程名稱，確定之后會彈出相應Select Device for Target對話框，選擇處理器，這里選擇ARMCM3，也可根據Device型號選擇ARMCM4或ARMCM7，如圖1-1～圖1-3所示。

圖1-1 選擇ARMCM3

圖1-2 選擇ARMCM4

圖1-3 選擇ARMCM7

1.2.3 Manage Run-Time Environment

選擇好處理器后，單擊OK按鈕將彈出Manage Run-Time Environment對話框。這里在CMSIS欄中選中CORE，在Device欄中選中Startup文件即可，如圖1-4所示。

圖1-4 Manage Run-Time Environment對話框

單擊OK按鈕，關閉Manage Run-Time Environment對話框之后，剛剛選擇的CORE和Startup這兩個文件就會添加到工程組中，如圖1-5所示。

圖1-5 CORE（即system）和Startup文件

這兩個文件剛開始都是存放在KEIL的安裝目錄下，當配置Manage Run-Time Environment對話框之后，軟件就會把選中的文件從KEIL的安裝目錄復制到我們的工程目錄Project\RTE\Device\ARMCM3（ARMCM4或ARMCM7）下面。其中startup_ARMCM3.s（startup_ARMCM4.s或startup_ARMCM7.s）是用匯編語言編寫的啟動文件，system_ARMCM3.c（system_ARMCM4.c或system_ARMCM7.c）是用C語言編寫的與時鐘相關的文件。若想了解更加具體的內容，可直接閱讀這兩個文件的源碼。只要是Cortex-M3（Cortex-M4或Cortex-M7）內核的單片機，這兩個文件都適用。

1.3 在KEIL工程中新建文件組

在KEIL工程中添加user、rtt/ports、rtt/source和doc這4個文件組，用于管理文件，如圖1-6所示。

圖1-6 新添加的文件組

對于初學者，有一個問題就是如何添加文件組。具體的方法為右擊Target 1，在彈出的快捷菜單中選擇Add Group..．命令即可，如圖1-7所示。需要多少個組，就按此步驟操作多少次。

圖1-7 添加組

1.4 在KEIL工程中添加文件

圖1-8 向組中添加文件

在工程中添加好組之后，需要把本地工程中創建好的文件添加到工程里面。具體操作為把readm. txt文件添加到doc組，把main.c文件添加到user組，至于RT-Thread相關的文件目前還沒有編寫，那么RT-Thread相關的組暫時為空，如圖1-8所示。

對于初學者，有一個問題是如何將本地工程中的文件添加到工程組中。具體的方法為雙擊相應的組，在彈出的文件對話框中找到要添加的文件，默認的文件類型是C文件。如果要添加的是文本或者匯編文件，那么此時將看不到這類文件，這時就需要將“文件類型”設置為All files，最后單擊Add按鈕即可，如圖1-9所示。

圖1-9 向組中添加文件的方法

下面編寫main()函數。

一個工程中如果沒有main()函數是無法編譯成功的，因為系統在開始執行時先執行啟動文件里面的復位程序，復位程序中會調用C庫函數__main, __main的作用是初始化系統變量，如全局變量，以及只讀的、可讀可寫的變量等。__main最后會調用__rtentry，再由__rtentry調用main()函數，從而由匯編跳入C的世界，這里的main()函數就需要我們手動編寫，如果沒有編寫main()函數，就會出現main()函數未定義的錯誤，如圖1-10所示。

圖1-10 未定義main()函數的錯誤

main()函數寫在main.c文件中，因為是剛剛新建的工程，所以main()函數暫時為空，具體參見代碼清單1-1。

代碼清單1-1 main()函數

      1 /＊
      2 ＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊
      3 ＊                                      main()函數
      4 ＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊
      5 ＊/
      6 int main(void)
      7 {
      8      for (; ; )
      9      {
    10          /＊ 無操作 ＊/
    11      }
    12 }

1.5 調試配置

1.5.1 設置軟件仿真

完成上述操作后，再配置一下調試相關的參數即可。為了方便，本書全部代碼都用軟件仿真，既不需要開發板，也不需要仿真器，只需要一個KEIL軟件即可。有關軟件仿真的具體配置如圖1-11所示。

圖1-11 軟件仿真的配置

1.5.2 修改時鐘大小

在時鐘相關文件system_ARMCM3.c（system_ARMCM4.c或system_ARMCM7.c）的開頭，有一段代碼定義了系統時鐘的頻率為25MHz，具體參見代碼清單1-2。在軟件仿真時，要確保時間的準確性，代碼中系統時鐘與軟件仿真的時鐘必須一致，所以Options for Target對話框中Target選項卡中的時鐘頻率應該由默認的12改成25，如圖1-12所示。

圖1-12 軟件仿真時鐘配置

代碼清單1-2 時鐘相關宏定義

    1 #define __HSI               ( 8000000UL)
    2 #define __XTAL              ( 5000000UL)
    3
    4 #define __SYSTEM_CLOCK     (5＊__XTAL) /＊ 5＊5000000=25M＊/

1.5.3 添加頭文件路徑

應在C/C++選項卡中指定工程頭文件的路徑，否則編譯會出錯。頭文件路徑的具體指定方法如圖1-13所示。

圖1-13 指定頭文件的路徑

至此，一個完整的基于Cortex-M3（Cortex-M4或Cortex-M7）內核的RT-Thread軟件仿真工程建立完畢。