RT-Thread 应用篇 — 在STM32L051上使用 RT-Thread (二、无线温湿度传感器 之 CubeMX配置)

简介: 应用篇-在STM32L051上使用RT-Thread 第二篇,使用STM32CubeMX 进行对应外设配置,同时做一些简单测试。
应用篇-在STM32L051上使用RT-Thread 第二篇,使用STM32CubeMX 进行对应外设配置,同时做一些简单测试。

前言

上篇文章我们仅仅是开了个头,使用 RT-Thread Studio 新建了一个基于 STM32L051 的 RT-Thread Nano 工程,本文我们就在在这个工程的基础上使用 STM32CubeMX 做STM32的基本配置。

本 RT-Thread 专栏记录的开发环境:
RT-Thread记录(一、RT-Thread 版本、RT-Thread Studio开发环境 及 配合CubeMX开发快速上手)
RT-Thread记录(二、RT-Thread内核启动流程 — 启动文件和源码分析
RT-Thread 内核篇系列博文链接:
RT-Thread记录(三、RT-Thread 线程操作函数及线程管理与FreeRTOS的比较)
RT-Thread记录(四、RT-Thread 时钟节拍和软件定时器)
RT-Thread记录(五、RT-Thread 临界区保护)
RT-Thread记录(六、IPC机制之信号量、互斥量和事件集)
RT-Thread记录(七、IPC机制之邮箱、消息队列)
RT-Thread记录(八、理解 RT-Thread 内存管理)
RT-Thread记录(九、RT-Thread 中断处理与阶段小结)
在STM32L051C8 上使用 RT-Thread 应用篇系列博文连接:
RT-Thread 应用篇 — 在STM32L051上使用 RT-Thread (一、无线温湿度传感器 之 新建项目)

一、使用 STM32CubeMX 配置

STM32CubeMX 配合 RT-Thread Studio 使用的方法在我的博文:

RT-Thread记录(一、RT-Thread 版本、RT-Thread Studio开发环境 及 配合CubeMX开发快速上手)

的第三小节有说明:
在这里插入图片描述

配置我们需要根据原理图进行,本应用所用到的外设原理图如下(无线通讯模块没有放进来,使用的是串口TXD3和RXD3,另外使用的外部8Mhz):
在这里插入图片描述

1.1 基础步骤

点击 CubeMX Setting,然后选择芯片类型,点击OK即可打开STM32CubeMX,如下图:
在这里插入图片描述

进入CubeMX 后设置步骤就很基础了。不会可以参考这篇博文,正好是使用STM32L051C8 写的:

STM32L051测试 (一、使用CubeMX生成工程文件 — ST系列芯片通用)

我们按照 时钟,调试接口,串口,GPIO,定时器,工程选项 依次配置,下面就简单列一下步骤:

时钟:

RCC选项,外部高速时钟 选择使用外部晶振:
在这里插入图片描述

选择完时钟就可以在 Clock Configuration 中配置系统时钟,直接把系统时钟改成最大的 32Mhz,点击确定,系统会自动修改好时钟树:
在这里插入图片描述
调试接口:

SYS选项,在 Debug Serial Wire 前打勾,表示使用SWD接口:
在这里插入图片描述
串口:

串口一已经用作了打印串口,在工程 drivers 文件夹里的drv_usart.c 文件中已经使用INIT_BOARD_EXPORT(rt_hw_usart_init); 初始化了,所以我们这里不需要使能。

我们直接设置一下我们需要和无线通讯模块 通信的 串口,原理图上是串口3,在L051上是LPUART1(STM32F103C8 和 STM32L051C8是 pin to pin 的):
在这里插入图片描述
GPIO:

普通GPIO设置,2个按键输入,一个LED输出,2个IO口做软件I2C:
在这里插入图片描述

定时器:

我们设置两个硬件定时器,一个1S,一个1ms,我们可以根据自己使用不使用选择初始化。

设置为1S的定时器 TIM2:
在这里插入图片描述
设置为1ms的定时器 TIM21:
在这里插入图片描述
工程选项:

最后在 Project Manager 中做最后的配置,生成工程:

在这里插入图片描述在这里插入图片描述
完成上述步骤,点击CubeMX右上角 GENERATE CODE 生成工程。
根据我以前的博文说明,生成好了以后,不要打开,直接关闭CubeMX即可,然后回到 RT-Thread Studio,出现下面的弹框点击确定即可。

在这里插入图片描述

完成以后多了cubemx 文件夹,然后编译一下,正常结果如下(其实我自己走流程的时候,出过一次问题,后面小节会说明):

在这里插入图片描述

1.2 修改配置

还是根据《RT-Thread记录(一、RT-Thread 版本、RT-Thread Studio开发环境 及 配合CubeMX开发快速上手)》中的记录,修改一下SConscript文件,使得包含我们 CubeMX 生成的 GPIO 、串口和定时器设置:
在这里插入图片描述

修改完成以后不要忘了同步 scons 配置!!再重新构建!

这里要特别说明一下stm32f1xx_it.c 这个文件:

在《RT-Thread记录(一、RT-Thread 版本、RT-Thread Studio开发环境 及 配合CubeMX开发快速上手)》中我建议不需要添加,因为里面有些中断响应函数, RT-Thread 内核有自己的实现方式。但是这里我还是添加了, 但是要把stm32f1xx_it.c 文件中 一些中断响应函数的给注销了,因为在RT-Thread 内核有其他地方有实现!

我的做法是,除了下图自己后面程序设计需要使用到的,其他的都给删除了,注意这里方便说明用的是函数声明部分,需要在stm32f1xx_it.c 文件中函数实现部分删除:
在这里插入图片描述

配置完成以后再次进行编译,结果如下:
在这里插入图片描述
完成上面配置后我们就可以开始设计我们的程序了。

1.3 踩坑记录

按照上面 1.1 小节的基础步骤设置 ,完成以后,在CubeMX最后一步生成工程的时候居然卡死了,我只能强制退出CubeMX任务,重新点击CubMX Settings 打开CubeMX进行配置。

完成以后发现左边CubeMX里面的文件列表不是和当时我文章记录的一样:

在这里插入图片描述
居然没有SConscript,编译报错了,即便我重新复制进去,也没有用……

一般来说,如果编译除了问题,我们应该从编译结果去查找问题,然后分析解决,但是对于这种软件联动的自动化配置,我还是建议重新操作尝试解决。所以我把工程全部删除,然后重新来一遍看看。

因为考虑到CubeMX卡死过一次,项目出问题了,两个软件没有成功的关联,所以我是重新操作了一次正常了。

而且有一个系列操作,在我们点击 RT-Thread Studio 打开CubeMX以后,最好是等待 RT-Thread Studio 的一个弹框消失以后再进行操作:
在这里插入图片描述

二、初始简单测试

完成上面的配置,我们的基本框架就已经搭建好了,剩下的就是实现应用程序了,那么在实际的操作之前,我们先简单验证一下整体的框架没有问题,简单测试下LED和按键,串口的话要单独一篇文章分析。

2.1 基本设计思路

首先我们得在 main.c 文件中包含必备头文件,和在main线程中做基本的初始化:
在这里插入图片描述

其实这个步骤就和裸机一样,我们完全可以把 main 当成裸机中的main函数,所有的程序在main中实现,也是可以。 这种方式就类似于 ESP32-C3 使用ESP-IDF 开发环境中,大部分操作都在 app_main 任务中实现, app_main 也不过是 FreeRTOS 启动时候创建的一个任务。

记得在上一篇博文中我们提到过 一个main 线程就占用了 2K,这个2K不能浪费,要么我们在main里面多做一些工作,要么就是到时候把main线程的大小改小。

我们一个单品温湿度传感器,有几个主要的工作:

  1. I2C 数据采集,这个部分需要移植一下代码,然后采集实现部分需要用一个线程来实现,计划是定时器到了一定的计数之后,发送一个信号量使得线程唤醒采集一次;
  2. 无线模块串口通讯,这个部分是和上一步联动的,定时器到了定时时间,通知传感器采集数据,然后把数据放置无线通讯协议中发送出出去,这个部分还得用一个线程实现,串口的通讯;
  3. LED灯,其实可有可无,但是作为我们第一个基础应用,还是加上也没关系,LED的切换,到时候可以随意加在哪里,比如采集到了数据成功发送以后,LED灯闪烁一次;
  4. 按键,按键其实也可有可无,但是还是因为我们的第一个基础应用,我想把我常用的按键驱动移植过来试一试,根据以往经验,按键驱动也需要一个线程,而且这个线程至少需要512字节的空间;
  5. 定时器,根据产品所需要的的定时时间释放信号量,使得数据采集线程开始工作,定时器是硬件定时器,使用中断实现不用额外线程;

这里思路暂时先这样,后期如果使用过程中有新的改动,再来更新。

2.2 外设简单测试

然后我们把一些外设需要的宏定义设置一下:
在这里插入图片描述

LED:

然后在主函数中写一个LED灯切换的逻辑(此部分太简单了,所以截个图看看就行了):
在这里插入图片描述
按键:

然后新建一个线程,给到时候按键驱动移植使用,这里就用简单的按键处理方式,大小设定为512字节。

值得注意的是,我们新建任务只能用静态初始化的方式,因为我们没有定义使用heap,新建的线程大小直接影响RAM空间大小。

在这里插入图片描述

定时器:

我们有一个1S的定时,我们也来简单测试一下,具体的测试方式和我们在记录九中的一致:
RT-Thread记录(九、RT-Thread 中断处理与阶段小结)

但是这次我们加了stm32f1xx_it.c 文件,所以我们这次直接在stm32f1xx_it.c 文件中修改(再次说明,实际使用中中断响应函数中不要添加打印操作,这里只是测试测试!!!)
在这里插入图片描述

所有改完以后编译一下:
在这里插入图片描述

OK!编译没问题,下载查看测试结果:
在这里插入图片描述

三、时刻关注占RAM大小

在小内存芯片上使用操作系统,程序运行占用的RAM大小我们不容忽略,我们在应用中务必学会观察内存占用情况:

完成CubeMX基础步骤以后,默认只添加了两个.c文件,与初始工程的比较:
在这里插入图片描述

修改完配置,表示着我们的基础框架基本搭建好了,我们多添加了GPIO、串口,和定时器的驱动程序:
在这里插入图片描述

说明!上面几张图因为刚开始,所以贴了和初始工程的比较,往后的比较我不可能从初始工程开始贴图,只能与上一次工程完善的结果做比较:

在这里插入图片描述

本文的简单测试,程序运行时候需要占用 RAM的大小: 1536+5184= 6720 字节,我们的芯片 RAM:8192字节。

结语

本文依然还处于工程配置阶段,再次手把手做了次教学,如何使用 STM32CubeMX 配合 RT-Thread Studio开发。

我们详细的说明了配置步骤,同时在初始测试小节写好了本应用的的设计思路。做了基本框架设计 和 初步的测试说明。

现在看来,这系列应用篇还真算得上保姆级的教程了 = =!博主自己现在都觉得真的细……

下一篇的内容应该是把 I2C 读写的程序移植过来,到时候看看篇幅,如果又有很多细节那就这一个内容,如果内容篇幅简单到时候看情况添加。

好了,本文就到这,谢谢大家!

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