開源 RT Thread Studio，用於晶片的韌體開發

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簡介

        早期在開發韌體時，電腦環境需要自己架設 cross-compile 環境，並將編譯器的 tool chain 工具設定好路徑才能使用，參考前文 漫談 ARM cross compiler 環境。不過，現在的開發環境人性化多了，市面上有 KEIL、IAR...等 IDE 商業工具，我們編譯 ARM 核心晶片變得很便利。前陣子發現一套開源的 IDE 工具，稱為 RT-Thread Studio，它支援 ARM 和 RISC-V 晶片的韌體編譯，號稱是開發物聯網的 IDE。下載並安裝 RT-Thread Studio 之後，這套工具外觀看起來就是一套類似 eclipse 的工具，對軟體開發者不會陌生。最後說一點，RT Thread Studio 吸引到我的原因，除了開源之外，主要還是使用 KEIL 和 IAR 這些 IDE 工具的開發成本越來越高，不得不找尋新的工具。

套件說明

        圖一是創建一個新的項目，我們選用 STM32F103 的晶片來試試看。首先，在創建項目時，可以選定這是 RT-Thread 項目、BSP 項目或者無 RT-Thread 架構的項目。甚麼是 RT-Thread 架構？簡單說，把它想像成是作業系統 (OS) 的架構，底層各類 ARM 或 RISC-V 晶片的 BSP (Board Support Package) 當作驅動程式。此外，這架構還有一個 nano 版本，屬於相對精簡的版本，適合開發資源有限且運算量低的晶片。

圖一：創建一個新項目


        下圖二是下載資源的視窗，也像 eclipse IDE 一樣，我們可以下載開發時所需要的資源，圖中顯示目前支援的交叉編譯工具有哪些，支援的除錯器又有哪些。一般來說 ARM 的編譯工具市面上已經很常見，不過近期 RISC-V 晶片開始火熱起來 (Intel 加入該領域)，因此這套 IDE 非常適合拿來玩一玩 RISC-V 板子。
圖二：編譯的 tool chain 和除錯器


        下圖三是目前 RT-Thread 架構支援的 BSP (Board Support Package)，可視為每塊開發板子的驅動程式一樣，各家晶片原廠通常會推出晶片開發板或評估板，同時提供板子的驅動。從列表來看，支援的板子非常多，而我比較常使用的是 STM 的板子，現階段 IDE 提供從 STM32F1、STM32F4 到 F7...等相當齊全。
圖三：列出支援的板卡


       下圖四是目前 RT-Thread 架構版本，包含 nano 版本和 LTS 長期支持的版本。此外，可下載晶片的安裝包 (CSP - Chip Support Package)，CSP 的內容通常包括晶片 reset 後的初始化，如：設定 clock、中斷向量表、核心暫存器...等相關原始碼。如果晶片原廠有支援 RT-Thread 的話，就能在這兒下載了，目前看起來 STM32 是 RT-Thread Studio 的主力。
圖四：支援的晶片安裝包


       實際操作一下，新建 nano 項目，以 STM32F103 開發板來做驗證，如下圖五所示，按下 Finish 鍵後，會自動生成所有相關的代碼，呈現如下圖六。圖的最左邊是這個 nano 項目所包含的程式檔案，中間區塊是程式的編寫區，下方是結果輸出區域。我們開啟 main.c 後，加上 GPIO pin 腳的控制程式碼(如下)，點亮板子上的 LED 燈號。如果編譯並下載後，能點亮燈號，代表成功了。
                  __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();

                  pinDef.Pin = GPIO_PIN_13;
                  pinDef.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
                  pinDef.Pull = GPIO_NOPULL;
                  pinDef.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
                  HAL_GPIO_Init(GPIOC, &pinDef);

                  while (count++)
                 {
                      HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_13, bOn ? GPIO_PIN_RESET : GPIO_PIN_SET);
                      bOn = !bOn;

                      LOG_D("Hello RT-Thread!");
                      rt_thread_mdelay(1000);
                 }

圖五：新建一個 nano 項目


圖六：RT-Thread 項目的布局圖

Debug 調試

        開發板接上 ST-Link debugger 就能在 RT-Thread 開始除錯調試了，如下圖所示。當我們按下 debug 鍵時，卻跳出錯誤視窗，此時不用慌張！到系統的\repo\Extract\Debugger_Support_Packages\STMicroelectronics\ST-LINK_Debugger 目錄下找到 debug.log 檔案，看一看內文的錯誤訊息是怎麼一回事，可能是 ST-Link 除錯器的韌體版本沒更新，或者將 ST-Link debugger v1.6 版本降級來解決。
圖七：ST-Link V2 接上開發板
圖八：ST-Link Debug 錯誤視窗


        最後，成功的情況，我們能看到下圖的畫面。我們可以設 break point，讓程式停在斷點處，右邊小視窗呈現各個變數的數值，左邊則顯示目前的線程。
圖九：debug 調試的視窗畫面

位置： 807台灣高雄市三民區

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