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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)

2023-11-07 
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。

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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）
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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）
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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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