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易水 · 2022年12月06日 · 上海市

【GD32F427开发板试用】+VSCODE下基于RT-thread Nano 3.03的移植

Arm 开发板MCUIoT

前言

我日常的工作环境使用的是windows系统，但是公司对正版有要求，故开发环境用的是vscode，这是一个基于GCC的开发环境，在此环境下开发的程序在LINUX环境下可以直接用。
GD32官方提供了Keil和IAR支持，但是没有提供对ARM-GCC的支持配置文件。
所以要想在GCC模式下开发，就要自己进行造轮子，并进行移植，把官方要做的事情，我们自己做了。把官方要猜的坑，我们来踩了。

说明

我这篇文章可能写的有点繁琐，大家可以看做如何教大家拿到一块陌生的开发板后，如何从零到一的在vscode上进行开发移植。
本来我是打算写一篇在vscode下开发GD32的裸机程序的，但是论坛已有相同的功能了。我想了想自己最近正在vscode上做GD32F103芯片的RT Thread的移植，在经过漫长的数周开发踩坑，心态爆炸后，终于在12.5号完成了GD32F103芯片的RT Thread移植开发。然后，今天用了一个上午，完成了GD32F427开发板的RT-thread Nano 3.03移植开发。
踩坑结束，作文报告给大家。

准备工作

  1. 到官方网站下载datasheet等各项数据手册。
  2. 准备一台电脑，下载vscode，ARM-GCC 交叉编译器gcc-arm-none-eabi-10-2020-q4-major。具体安装方法可在论坛搜索，我这里就不讲了。
  3. 把官方的所有数据手册大致浏览一遍。

过程

建立一个工程文件，我这里直接拿来野火的工程结构来创建。

11.png

  • .vscode：系统自动创建
  • build：makefile编译来的
  • Doc：自己创建，放置说明。

  • Libraries：GD32底层固件

    * CMSIS：CM4等文件，把官方的CMSIS文件拷贝过来，并在此文件夹下新建startup文件夹。
* FWlib：GD32F427底层外设驱动文件。
  • rtthread：RT-thread Nano 3.03文件。
  • User：main函数等文件。需要自己编写，改写。
  • gd32f407_427_flash.ld：LinkerScript文件，需要自己改写，默认大家都会移植，不会参考论坛其他人的。
  • Makefile：编译连接文件，需要自己编写，默认大家都会，不会可以参考论坛其他人的。
    12.png
    13.png
    14.png
    15.png
    16.png

移植修改

  1. 在cpuport.c文件111行增加如下代码

     #define SCB_AIRCR       (*(volatile unsigned long *)0xE000ED0C)  /* Reset control Address Register */
 #define SCB_RESET_VALUE 0x05FA0004                               /* Reset value, write to SCB_AIRCR can reset cpu */

  2. 在cpuport.c文件354行增加如下代码

     /**
 * reset CPU
 */
 RT_WEAK void rt_hw_cpu_reset(void)
 {
     SCB_AIRCR = SCB_RESET_VALUE;
 }
  3. 修改context_gcc.S为context_gcc.s

  4. 在.ld中添加如下代码

     /* The program code and other data goes into FLASH */
 .text :
 {
     . = ALIGN(4);
     *(.text)           /* .text sections (code) */
     *(.text*)          /* .text* sections (code) */
     *(.glue_7)         /* glue arm to thumb code */
     *(.glue_7t)        /* glue thumb to arm code */
     *(.eh_frame)
     
     KEEP (*(.init))
     KEEP (*(.fini))

 /*RT-thread GCC Add start*/    
     /* section information for finsh shell */
     . = ALIGN(4);
     __fsymtab_start = .;
     KEEP(*(FSymTab))
     __fsymtab_end = .;
     . = ALIGN(4);
     __vsymtab_start = .;
     KEEP(*(VSymTab))
     __vsymtab_end = .;
     . = ALIGN(4);

     /* section information for initial. */
     . = ALIGN(4);
     __rt_init_start = .;
     KEEP(*(SORT(.rti_fn*)))
     __rt_init_end = .;
     . = ALIGN(4);
     /* RT-thread GCC Add end */

     . = ALIGN(4);
     _etext = .;        /* define a global symbols at end of code */
 } >FLASH

  5. 在.s文件修改101行启动函数main为entry。

    以上基本是在RT-thread Nano 3.03移植时必做的修改，修改完这些，编译才能大致无错。移植RT-thread Nano 3.03以上的系统时，有一部分改进了，需要大家具体问题具体分析。

  6. Makefile中修改.c.h文件路径，修改.s.ld文件路径。
  7. 在Libraries/CMSIS/GD/GD32F4xx/Include文件夹下新建gd32f4xx_libopt.h，
  8. 在Libraries/CMSIS/GD/GD32F4xx/Include文件夹下新建RTE_Components.h文件。
  9. 删除gd32f4xx_it.c中所有的函数。
    6.png

  10. 在gd32f4xx.h中预定义 GD32F427
    1.png
    以上完成后就可以make了。

    make中的问题。

  11. MAKE中遇到提示note: previous declaration of ‘fd_mask’ was here，在Makefile中预定义-DRT_USING_NEWLIB

  12. Make中遇到error: redefinition of 'union sigval',

    1. 解决方法：https://github.com/RT-Thread/rt-thread/issues/2060
2. 解决方法：在Makefile中预定义-DHAVE_SYS_SIGNALS。

    在这里提一句，移植RT-thread操作系统 ，大家一定要去github上看lssues，很多问题的答案都在里面，我们碰到的问题很多前辈都碰到过，如果实在没有，恭喜你，你可以用自己的名字来给他留名了。

    结果

    基本上到这里移植就结束了，因为make到这里基本上就没有问题了。接下来就是写一个测试程序，来测试我们的程序。

  13. 在user文件夹下新建bsp文件夹，在bsp文件夹下新建LED文件夹，在文件夹下新建bsp_led.c,bsp_led.h文件，在里面写入程序。

    1. 在这里额外提一句，我不太喜欢RT的驱动框架，因为虽然方便，但是要想看懂，有点困难，对于我这种强迫症患者来说，实在不太友好。每次都要脑子里绕一下才能理解，有点费脑，无脑使用还是可以的。
    2. 公司标准审核的话，给其他人看和维护不太友好，因为每次都要我给他们讲解，即便加上注释也不行。

  14. 在main文件中，创建线程，并make编译。
    17.png
    18.png
    大小如下。
    19.png

    板载GD-Link下载

  15. 打开GD-Link Programmer.exe
  16. 送的USB线链接GD-LINK mini USB插头，点击target->connet，自动建立链接。
    8.png
    链接成功，在屏幕下面如上图显示，在屏幕左侧会显示。
    9.png
  17. 点击file->open文件，加载bin或hex文件。

  18. 点击target->program烧录文件，烧录成功如下。
    20.png
    26.4k烧录时间2.516S，还凑合，差不多10k/s。
    做测试是够用了。

    实验现象

    就是灯一闪一闪的，大家可以自己下载我提供的文件去烧录，我没有上传到B站之类的外站进行外置链接，只是手机拍摄了一下视频，目前极术还不能直接上传视频，可能会对服务器有压力。

    总结

    GD32F427评测

    先说GD32F427的评测，这个芯片资源尚可，频率不错，就是IO比较少，但是ram之类的是真大，非常适合移植操作系统，用作物联网方面，如果是IO资源需求较多的项目可能不是太适合。
    裸机VSCODE开发难度，对于我来说，难度是容易。
    在VSCODE下开发，makefile需要懂，GCC与keil开发也不一样，.LD.S文件要会移植改写。
    说起来.s文件，大家可以在官方提供的固件包里找到keil与iar下的.s文件，然后参照里面的字段进行移植到GCC下，难度不难，主要就是一个细心的活计。
    .ld文件可以自己写，但是要参考官方datasheet，设定好堆栈大小与RAM大小即可，难度一般。也可以在keil文件中安装好GD32F4的pack包之后去提取。
    makefile文件可以自己写，也可以用py生成，具体可以参考论坛其他人的。

    .ld文件有一个地方要重点提一下，我看到有部分坛友的.ld文件直接照搬其他人的，在分配RAM时，直接就写了256K，虽然GD32F427这个芯片RAM确实是256K，但是不知道大家有没有去看官方的datasheet。

    3.png
    4.png
    GD32F427的256K组成是112k+16k+64K,这一部分是地址相互连接在一起的，但是这一部分也才192k，剩下的64k在0x10000000，与192K不在一个地址。还有4k在sram的备份域中。
    这一点大家要注意，在RAM中存储的数据不要超过192K。小型项目基本用不到，大型项目一定要注意。
    此外，关于这块板子设计上实在有一点让人吐槽，那就是没有焊接TTL转USB，232,485等芯片，你都上3300了，还不能上个ch340之类的通讯芯片来让测试吗？
    我们工程师手上没有那么多通讯芯片模块啊。
    实在不行CN3你引出TTL串口测试点啊，这里也没有引出，是生怕我们复用还是怎么着？实在让人不知道说什么好。

    RT Thread的移植评测

    这个操作系统最初是因为国内开源我才使用的，但是官方文档上面关于VSCODE的移植并不多，就算有，也没有具体国产芯片的移植方案。
    大部分都是ENV活着keil的移植，因为keil移植确实方便。
    我最开始移植使用的RT Thread的全面版，但是在vscode上的移植实在太困难，我就开始移植nano版，用的4的版本，但是移植也不顺利，老是有莫名其妙的问题出来。
    最后我都准备放弃了，自己写一个操作系统来玩，突然想起来以前玩过野火的nano 3.0.3，于是最后尝试了一下移植，OK了，我都不知道说什么好。只能说版本低还是有好处的。高版本碰到的问题很可能你就是唯一。低版本的问题出现的早，很可能早就有人解决了。

    此外建议大家在移植RT Thread的时候一定要把GCC更新到最新的10版本，

    21.png
    我的还是8.1.0,最新的RT Thread nano编译移植都通不多，根据github上的lssues说法，最新版本的RT Thread nano也只有最新的gcc 10才能够编译通过。
    话说怎么添加压缩文件，我还没搞懂，先传上去，等我把代码传到百度云或者gitee之类的地方，然后放链接给大家。

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