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RT-Thread初识学习-01

news 文章来源：https://blog.csdn.net/m0_55093622/article/details/129114323 2025/2/12 12:21:40

1. RT-Thread 简介

1.1 RT-Thread 是什么

据不完全统计，世界有成千上万个 RTOS（Real-time operating system，实时操作系统），RT-Thread 就是其中一个优秀的作品。

RT-Thread 内核的第一个版本是熊谱翔先生在 2006 年年初发布的 0.1 版本。因为 RTOS 中的任务更类似于通用操作系统中的线程，并且这个系统支持基于优先级的抢占式任务调度算法，调度器的时间复杂度是 O(1)，所以把它命名为 RT-Thread，即实时线程。

1.2 RT-Thread 的作用

随着 MCU 硬件性能的提升、外设的增加以及软件功能需求的增加，越来越多项目采用 RTOS 的开发方式。一方面裸机开发方式的软件框架不清晰，对后续扩展功能极其不利；另一方面，由于软件复杂性的增加，裸机开发对工程师的要求越来越严苛，过多使用中断等因素，都会增加系统的不可靠性。

1.3 RT-Thread 的特点

相比其他操作系统，RT-Thread 的主打特性是 “小而美的物联网操作系统”。

“小” 体现在 RT-Thread 的体积小，最小资源占用 1.2KB RAM 和 2.5KB flash。RT-Thread 可伸缩、易裁剪的特性，帮助用户在需要一个适用的操作系统的时候，轻松地进行裁减，适应到需要的场景，不占用过多的资源。

“美” 不单止代码质量和代码风格，还有 RT-Thread 的使用和开发体验，以及增加了小程序、SMP 多核调度、PSA 安全支持等多项实用的新功能，使得 RT-Thread 系统能实现灵活极简的应用开发，能扩展至众多高性能、高安全的应用领域。

“物联网” 则体现在 RT-Thread 针对物联网场景提供的众多组件和软件包，比如 AT组件、WiFi、蓝牙、LoRa、Sensor、AI 等等。以及针对安全和低功耗的优化，还有以 JS 为开发方式的柿饼 UI，都使其非常适用于 IoT 领域。

2. RT-Thread 版本

RT-Thread 针对不同应用场景，目前提供了三个主版本，分别是 RT-Thread 标准版、RT-Thread Nano 和 RT-Thread Smart。

2.1 RT-Thread 标准版

最常用应该是 RT-Thread 标准版（也称为 RT-Thread 全功能版本），它由内核层、组件和服务层、IoT 框架层、文件系统、图形库、设备框架等组成。包含完整的中间件组件，具备低功耗、安全、通信协议支持和云端连接能力，是一个完整的 IoT OS。

2.2 RT-Thread Nano

RT-Thread Nano 是一个极简的硬实时内核，其内存资源占用极小，功能包括任务管理、软件定时器、信号量、邮箱和实时调度等相对完整的实时操作系统特性。对于系统资源紧张或是项目功能较为简单的，则可以选择基于 RT-Thread Nano 进行开发。比如家电、消费、医疗、工控领域的 32 位入门级 MCU。

2.3 RT-Thread Smart

RT-Thread Smart 是一款高性能混合微内核操作系统。其定位在于填补传统 RTOS 和大型操作系统 Linux 之间的空白，在实时性、成本、安全性、启动速度等方面取得最佳的平衡。适用于带 MMU 的中高端应用的芯片，例如 ARM Cortex-A 系列芯片、MIPS 芯片、带 MMU 的 RISC-V 芯片等。广泛应用于安防、车载、军工、消费电子等领域。

因此我们使用的是RT-Thread Nano版本

开发环境

Supported IDE and Compiler

The main IDE/compilers supported by RT-Thread are:

RT-Thread Studio IDE
MDK KEIL
IAR
GCC

我们使用MDK KEIL进行开发，其他环境的开发比较复杂

RT-Thread特点

RT-Thread Nano简介

RT-Thread Nano 是一个极简版的硬实时内核，它是由 C 语言开发，采用面向对象的编程思维，具有良好的代码风格，是一款可裁剪的、抢占式实时多任务的 RTOS。其内存资源占用极小，功能包括任务处理、软件定时器、信号量、邮箱和实时调度等相对完整的实时操作系统特性。适用于家电、消费电子、医疗设备、工控等领域大量使用的 32 位 ARM 入门级 MCU 的场合。

下图是 RT-Thread Nano 的软件框图，包含支持的 CPU 架构与内核源码，还有可拆卸的 FinSH 组件：

支持架构：ARM：Cortex M0/ M3/ M4/ M7 等、RISC-V 及其他。

功能：线程管理、线程间同步与通信、时钟管理、中断管理、内存管理。

Nano 的特点

简单

1、下载简单

RT-Thread Nano 以软件包的方式集成在 Keil MDK 与 CubeMX 中，可以直接在软件中下载 Nano 软件包获取源码，获取方式详见基于 Keil MDK 移植 RT-Thread Nano 与基于 CubeMX 移植 RT-Thread Nano 。

同时也提供下载 Nano 源码压缩包的途径，方便在其他开发环境移植 RT-Thread Nano，如基于 IAR 移植 RT-Thread Nano。

2、代码简单

与 RT-Thread 完整版不同的是，Nano 不含 Scons 构建系统，不需要 Kconfig 以及 Env 配置工具，也去除了完整版特有的 device 框架和组件，仅是一个纯净的内核。

3、移植简单

由于 Nano 的极简特性，使 Nano 的移植过程变得极为简单。添加 Nano 源码到工程，就已完成 90% 的移植工作。

在 Keil MDK 与 Cube MX 中还提供了 Nano 的软件包，可以一键下载加入到工程。另外，在 RT-Thread Studio 中可以基于 Nano 创建工程直接使用。以下是使用不同开发环境时，可以选择移植或使用 Nano 的方法：

在 RT-Thread Studio 上使用 RT-Thread Nano
基于 KEIL MDK 移植 RT-Thread Nano
基于 CubeMX 移植 RT-Thread Nano
基于 IAR 移植 RT-Thread Nano
移植 RT-Thread Nano 到 RISC-V

4、使用简单

RT-Thread Nano 在使用上也非常简单，带给开发者友好的开发体验。

易裁剪：Nano 的配置文件为 rtconfig.h，该文件中列出了内核中的所有宏定义，有些默认没有打开，如需使用，打开即可。具体的配置可见 Nano 版块的 RT-Thread Nano 配置教程。
易添加 FinSH 组件：FinSH 组件可以很方便的在 Nano 上进行移植，而不再依赖 device 框架，只需要对接两个必要的函数即可完成 FinSH 移植。
自选驱动库：可以使用厂商提供的固件驱动库，如 ST 的 STD 库、HAL 库、LL 库等，可以自行选择。
完善的文档：包含内核基础、线程管理 (例程)、时钟管理 (例程)、线程间同步 (例程)、线程间通信 (例程)、内存管理 (例程)、中断管理，以及 Nano 版块的移植教程。

小巧

资源占用小：对 RAM 与 ROM 的开销非常小，在支持 semaphore 和 mailbox 特性，并运行两个线程 (main 线程 + idle 线程) 情况下，ROM 和 RAM 依然保持着极小的尺寸，RAM 占用约 1K 左右，ROM 占用 4K 左右。

Nano 资源占用情况举例：在运行两个线程 (main 线程 + idle 线程) 情况下，ROM 和 RAM 依然保持着极小的尺寸。以下是基于 Cortex M3 的 MDK 工程编译结果（优化等级 3）。

    Total RO  Size (Code + RO Data)                 4000 (   3.91kB)Total RW  Size (RW Data + ZI Data)              1168 (   1.14kB)Total ROM Size (Code + RO Data + RW Data)       4092 (   4.00kB)

获取源码并且移植

正点原子nanoSTM32F103 (rt-thread.org)

使用 CubeMX 移植 (rt-thread.org)

使用 MDK 移植 (rt-thread.org)

rt-thread 源码的目录文件说明

rt-thread 目录

下图是打开 rt-thread 源码的目录，下表是该目录的简单说明。

目录名	描述
bsp	Board support package，RT-Thread 板级支持包（IAR/MDK 工程在 BSP 目录下的具体的 BSP 中）
components	RT-Thread 的各个组件目录
documentation	一些说明文件，如代码风格说明
include	RT-Thread 内核的头文件
libcpu	各类芯片的移植代码，此处包含了 STM32 的移植文件
src	RT-Thread 内核的源文件
tools	RT-Thread 命令构建工具的脚本文件

BSP 目录

打开 BSP 目录，里面包含 RT-Thread 已经支持的所有 bsp

打开一个 bsp

如打开bsp stm32f407-atk-explorer，下表是该目录的简单说明。

目录名	描述
applications	RT-Thread 应用程序
board	与开发板相关的配置文件
project.eww project.uvproj project.uvprojx	iar 的工程文件 keil4 工程文件 keil5 工程文件

出现问题

单独把该文件拿出来编译，会出现很多文件找不到的情况，因此我们需要提取一些文件出来，从keil软件里的路径得知重要文件