《嵌入操作系统 - RT-Thread开发笔记》 第二部分 RT-Thread Nano移植与使用 - 第5章 RT-Thread Nano 上移植FinSH
5 基于 Keil MDK 移植RT-Thread Nano 上移植FinSH
本文分为两部分：第一部分是实现 UART 控制台，该部分只需要实现两个函数即可完成 UART 控制台打印功能。第二部分是实现移植 FinSH 组件，实现在控制台输入命令调试系统，该部分实现基于第一部分，只需要添加 FinSH 组件源码并再对接一个系统函数即可实现。下面将对这两部分进行说明。
5.1在 Nano 上添加 UART 控制台
在 RT-Thread Nano 上添加 UART 控制台打印功能后，就可以在代码中使用 RT-Thread 提供的打印函数 rt_kprintf() 进行信息打印，从而获取自定义的打印信息，方便定位代码 bug 或者获取系统当前运行状态等。实现控制台打印，需要完成基本的硬件初始化，以及对接一个系统输出字符的函数。
5.1.1串口初始化
使用串口对接控制台的打印，首先需要初始化串口，如引脚、波特率等。需要在 board.c 中的 rt_hw_board_init() 函数中调用串口初始化，当然在main()函数也可以。
5.1.2实现 rt_hw_console_output
实现 finsh 组件输出一个字符，即在该函数中实现 uart 输出字符：
/*输出一个字符，系统函数，函数名不可更改 */void rt_hw_console_output(const char *str);示例代码：如下是基于STM32F103 标准库3.5的串口驱动对接的 rt_hw_console_output() 函数，实现控制台字符输出，示例仅做参考。
注意：RT-Thread 系统中已有的打印均以 \n 结尾，而并非 \r\n，所以在字符输出时，需要在输出 \n 之前输出 \r，完成回车与换行，否则系统打印出来的信息将只有换行。
5.1.3结果验证
在应用代码中编写含有 rt_kprintf() 打印的代码，编译下载，打开串口助手进行验证。如下图是一个在 main() 函数中每隔 1 秒进行循环打印 Hello RT-Thread 的示例效果：
5.2在 Nano 上添加 FinSH 组件
RT-Thread FinSH 是 RT-Thread 的命令行组件（shell），提供一套供用户在命令行调用的操作接口，主要用于调试或查看系统信息。它可以使用串口 / 以太网 / USB 等与 PC 机进行通信，使用 FinSH 组件基本命令的效果图如下所示：
本文以串口 UART 作为 FinSH 的输入输出端口与 PC 进行通信，描述如何在 Nano 上实现 FinSH shell 功能。
在 RT-Thread Nano 上添加 FinSH 组件，实现 FinSH 功能的步骤主要如下：
1.添加 FinSH 源码到工程。
2.实现函数对接。
5.2.1 KEIL 添加 FinSH 源码工程
点击 Manage Run-Environment：
勾选 shell，这将自动把 FinSH 组件的源码到工程：
添加成功后会有三个文件：
5.2.2实现 rt_hw_console_getchar
要实现 FinSH 组件功能：既可以打印也能输入命令进行调试，控制台已经实现了打印功能，现在还需要在 board.c 中对接控制台输入函数，实现字符输入：
/* finsh 获取一个字符，系统函数，函数名不可更改 */char rt_hw_console_getchar(void)；rt_hw_console_getchar()：控制台获取一个字符，即在该函数中实现 uart 获取字符，可以使用查询方式获取（注意不要死等，在未获取到字符时，需要让出 CPU），也可以使用中断方式获取。
5.2.2.1查询方式
如下是基于 STM32F103 标准库3.5的串口驱动对接的 rt_hw_console_getchar()，完成对接 FinSH 组件，其中获取字符采用查询方式，示例仅做参考。
/* 移植 FinSH，实现命令行交互, 需要添加 FinSH 源码，然后再对接 rt_hw_console_getchar */char rt_hw_console_getchar(void){ int ch = -1; if (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_RXNE) != RESET) { ch = (int)USART_ReceiveData(USART1); } else { if(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_ORE) != RESET) { USART_ClearFlag(USART1,USART_FLAG_TC); } rt_thread_mdelay(10); } return ch; }5.2.2.2中断方式
如下是基于 STM32F103串口驱动，实现控制台输出与 FinSH Shell，其中获取字符采用中断方式。原理是，在 uart 接收到数据时产生中断，在中断中把数据存入 ringbuffer 缓冲区，然后释放信号量，tshell 线程接收信号量，然后读取存在 ringbuffer 中的数据。
/* 第一部分：ringbuffer 实现部分 */#include <rtthread.h>#include <string.h>#define rt_ringbuffer_space_len(rb) ((rb)->buffer_size - rt_ringbuffer_data_len(rb))struct rt_ringbuffer{ rt_uint8_t *buffer_ptr; rt_uint16_t read_mirror : 1; rt_uint16_t read_index : 15; rt_uint16_t write_mirror : 1; rt_uint16_t write_index : 15; rt_int16_t buffer_size;};enum rt_ringbuffer_state{ RT_RINGBUFFER_EMPTY, RT_RINGBUFFER_FULL, /* half full is neither full nor empty */ RT_RINGBUFFER_HALFFULL,};rt_inline enum rt_ringbuffer_state rt_ringbuffer_status(struct rt_ringbuffer *rb){ if (rb->read_index == rb->write_index) { if (rb->read_mirror == rb->write_mirror) return RT_RINGBUFFER_EMPTY; else return RT_RINGBUFFER_FULL; } return RT_RINGBUFFER_HALFFULL;}/** * get the size of data in rb */rt_size_t rt_ringbuffer_data_len(struct rt_ringbuffer *rb){ switch (rt_ringbuffer_status(rb)) { case RT_RINGBUFFER_EMPTY: return 0; case RT_RINGBUFFER_FULL: return rb->buffer_size; case RT_RINGBUFFER_HALFFULL: default: if (rb->write_index > rb->read_index) return rb->write_index - rb->read_index; else return rb->buffer_size - (rb->read_index - rb->write_index); };}void rt_ringbuffer_init(struct rt_ringbuffer *rb, rt_uint8_t *pool, rt_int16_t size){ RT_ASSERT(rb != RT_NULL); RT_ASSERT(size > 0); /* initialize read and write index */ rb->read_mirror = rb->read_index = 0; rb->write_mirror = rb->write_index = 0; /* set buffer pool and size */ rb->buffer_ptr = pool; rb->buffer_size = RT_ALIGN_DOWN(size, RT_ALIGN_SIZE);}/** * put a character into ring buffer */rt_size_t rt_ringbuffer_putchar(struct rt_ringbuffer *rb, const rt_uint8_t ch){ RT_ASSERT(rb != RT_NULL); /* whether has enough space */ if (!rt_ringbuffer_space_len(rb)) return 0; rb->buffer_ptr[rb->write_index] = ch; /* flip mirror */ if (rb->write_index == rb->buffer_size-1) { rb->write_mirror = ~rb->write_mirror; rb->write_index = 0; } else { rb->write_index ; } return 1;}/** * get a character from a ringbuffer */rt_size_t rt_ringbuffer_getchar(struct rt_ringbuffer *rb, rt_uint8_t *ch){ RT_ASSERT(rb != RT_NULL); /* ringbuffer is empty */ if (!rt_ringbuffer_data_len(rb)) return 0; /* put character */ *ch = rb->buffer_ptr[rb->read_index]; if (rb->read_index == rb->buffer_size-1) { rb->read_mirror = ~rb->read_mirror; rb->read_index = 0; } else { rb->read_index ; } return 1;}/* 第二部分：finsh 移植对接部分 */#define UART_RX_BUF_LEN 16rt_uint8_t uart_rx_buf[UART_RX_BUF_LEN] = {0};struct rt_ringbuffer uart_rxcb; /* 定义一个 ringbuffer cb */static struct rt_semaphore shell_rx_sem; /* 定义一个静态信号量 *//** * @brief USART1 GPIO 配置,工作模式配置。115200 8-N-1 * @param None * @retval None */void USART1_Config(void){GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;USART_InitTypeDef USART_InitStructure;/* 初始化串口接收 ringbuffer */ rt_ringbuffer_init(&uart_rxcb, uart_rx_buf, UART_RX_BUF_LEN); /* 初始化串口接收数据的信号量 */ rt_sem_init(&(shell_rx_sem), "shell_rx", 0, 0);/* config USART1 clock */RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1 | RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);/* USART1 GPIO config *//* Configure USART1 Tx (PA.09) as alternate function push-pull */GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); /* Configure USART1 Rx (PA.10) as input floating */GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);USART_DeInit(USART1);/* USART1 mode config */USART_InitStructure.USART_BaudRate = 115200;USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No ;USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);/* 使能串口1接收中断 */USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);USART_Cmd(USART1, ENABLE);}/** * @brief 配置USART1接收中断 * @param None * @retval None */void NVIC_Configuration(void){NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; /* Configure the NVIC Preemption Priority Bits */ NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_0);/* Enable the USARTy Interrupt */NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);}/*输出一个字符，系统函数，函数名不可更改 */void rt_hw_console_output(const char *str){rt_size_t i = 0, size = 0; char a = '\r';/*清楚标志位*/USART_ClearFlag(USART1,USART_FLAG_TC);size = rt_strlen(str);for (i = 0; i < size; i ){if (*(str i) == '\n'){/* 发送一个字节数据到USART1 */USART_SendData(USART1, (uint8_t) a);/* 等待发送完毕 */while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC) == RESET);}/* 发送一个字节数据到USART1 */USART_SendData(USART1, (uint8_t) *(str i));/* 等待发送完毕 */while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC) == RESET);}}/* 移植 FinSH，实现命令行交互, 需要添加 FinSH 源码，然后再对接 rt_hw_console_getchar *//* 中断方式 */char rt_hw_console_getchar(void){ char ch = 0; /* 从 ringbuffer 中拿出数据 */ while (rt_ringbuffer_getchar(&uart_rxcb, (rt_uint8_t *)&ch) != 1) { rt_sem_take(&shell_rx_sem, RT_WAITING_FOREVER); } return ch; }/* 第三部分：中断部分*/void USART1_IRQHandler(void){int ch = -1; /* enter interrupt */rt_interrupt_enter(); //在中断中一定要调用这对函数，进入中断if( (USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET) && (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_RXNE) != RESET) ){ while (1) {ch = -1;if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET){ch = USART_ReceiveData(USART1);}if(ch ==-1){break;}/* 读取到数据，将数据存入 ringbuffer */rt_ringbuffer_putchar(&uart_rxcb, ch);}rt_sem_release(&shell_rx_sem);} /* leave interrupt */ rt_interrupt_leave(); //在中断中一定要调用这对函数，离开中断}【注】需要确认 rtconfig.h 中已使能 RT_USING_CONSOLE 宏定义
移植完成后，将程序下载到板子中，打开串口助手，在发送去输入字符，点击发送即可进行交互。注意一定要有换行符。
这里推荐使用xshell等工具，用起来就有种Linux终端的感觉。
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