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[python] 手把手教你使用RT-Thread制作GD32系列BSP

编程语言 编程语言 发布于:2022-01-01 20:46 | 阅读数:660 | 评论:0

熟悉RT-Thread的朋友都知道,RT-Thread提供了许多BSP,但不是所有的板子都能找到相应的BSP,这时就需要移植新的BSP。RT-Thread的所有BSP中,最完善的BSP就是STM32系列,但从2020年下半年开始,国内出现史无前例的芯片缺货潮,芯片的交期和价格不断拉升,STM32的价格也是水涨船高,很多朋友也在考虑使用国产替代,笔者使用的兆易创新的GD32系列,我看了下RT-Thread中GD系列BSP,都是玩家各自为政,每个人都是提交自己使用的板子的BSP,充斥着大量冗余的代码,对于有强迫症的我就非常不爽,就根据手头的板子,参看STM32的BSP架构,构建了GD32的BSP架构。
笔者使用的开发板是兆易创新设计的GD32407V-START开发板。其主控芯片为GD32F407VKT6,主频168MHz,内部3072K Flash,192KB SRAM,资源相当丰富。
DSC0000.jpg
1 BSP 框架制作
在具体移植GD32407V-START的BSP之前,先做好GD32的BSP架构。BSP 框架结构如下图所示:
DSC0001.png

GD32的BSP架构主要分为三个部分:libraries、tools和具体的Boards,其中libraries包含了GD32的通用库,包括每个系列的HAL以及适配RT-Thread的drivers;tools是生成工程的python脚本工具;另外就是Boards文件,当然这里的Boards有很多,我这里值列举了GD32407V-START。
这里先谈谈libraries和tools的构建,然后在后文单独讨论具体板级BSP的制作。

1.1 Libraries构建
Libraries文件夹包含兆易创新提供的HAL库,这个直接在兆易创新的官网就可以下载。
下载地址
然后将GD32F4xx_Firmware_Library库复制到libraries目录下,其他的系列类似。
DSC0002.png

GD32F4xx_Firmware_Library就是官方的文件,基本是不用动的,只是在文件夹中需要添加构建工程的脚本文件SConscript,其实也就是Python脚本。
DSC0003.png

SConscript文件的内容如下:
import rtconfig #导包
from building import *
# get current directory
cwd = GetCurrentDir() #获取当然路径
# The set of source files associated with this SConscript file.
src = Split('''
CMSIS/GD/GD32F4xx/Source/system_gd32f4xx.c
GD32F4xx_standard_peripheral/Source/gd32f4xx_gpio.c
GD32F4xx_standard_peripheral/Source/gd32f4xx_rcu.c
GD32F4xx_standard_peripheral/Source/gd32f4xx_exti.c
GD32F4xx_standard_peripheral/Source/gd32f4xx_misc.c
GD32F4xx_standard_peripheral/Source/gd32f4xx_syscfg.c
''')#将括号中的字符串分割后成列表(list),以便包含到工程中
if GetDepend(['RT_USING_SERIAL']):#如果打开了RT_USING_SERIAL的宏,则会包含以下源文件
  src += ['GD32F4xx_standard_peripheral/Source/gd32f4xx_usart.c']
if GetDepend(['RT_USING_I2C']):
  src += ['GD32F4xx_standard_peripheral/Source/gd32f4xx_i2c.c']
if GetDepend(['RT_USING_SPI']):
  src += ['GD32F4xx_standard_peripheral/Source/gd32f4xx_spi.c']
if GetDepend(['RT_USING_CAN']):
  src += ['GD32F4xx_standard_peripheral/Source/gd32f4xx_can.c']
if GetDepend(['BSP_USING_ETH']):
  src += ['GD32F4xx_standard_peripheral/Source/gd32f4xx_enet.c']
if GetDepend(['RT_USING_ADC']):
  src += ['GD32F4xx_standard_peripheral/Source/gd32f4xx_adc.c']
if GetDepend(['RT_USING_DAC']):
  src += ['GD32F4xx_standard_peripheral/Source/gd32f4xx_dac.c']
if GetDepend(['RT_USING_RTC']):
  src += ['GD32F4xx_standard_peripheral/Source/gd32f4xx_rtc.c']
if GetDepend(['RT_USING_WDT']):
  src += ['GD32F4xx_standard_peripheral/Source/gd32f4xx_wwdgt.c']
  src += ['GD32F4xx_standard_peripheral/Source/gd32f4xx_fwdgt.c']
if GetDepend(['RT_USING_SDIO']):
  src += ['GD32F4xx_standard_peripheral/Source/gd32f4xx_sdio.c']
#头文件路径
path = [
  cwd + '/CMSIS/GD/GD32F4xx/Include',
  cwd + '/CMSIS',
  cwd + '/GD32F4xx_standard_peripheral/Include',]
CPPDEFINES = ['USE_STDPERIPH_DRIVER']
#定义一个组,组名为'Libraries', depend为空表示依赖任何一个其他宏,另外当前的头文件路径添加到工程中
group = DefineGroup('Libraries', src, depend = [''], CPPPATH = path, CPPDEFINES = CPPDEFINES)
Return('group')
该文件主要的作用就是添加库文件和头文件路径,一部分文件是属于基础文件,因此直接调用Python库的Split包含,另外一部分文件是根据实际的应用需求添加的。
这里是以GD32F4来举例的,其他系列的都是类似的。
接下来说说Kconfig文件,这里是对内核和组件的功能进行配置,对RT-Thread的组件进行自由裁剪。
如果使用RT-Thread studio,则通过RT-Thread Setting可以体现Kconfig文件的作用。
DSC0004.png

如果使用ENV环境,则在使用 menuconfig配置和裁剪 RT-Thread时体现。
DSC0005.png

后面所有的Kconfig文件都是一样的逻辑。下表列举一些常用的Kconfig句法规则。
DSC0006.png

Kconfig的语法规则网上资料很多,自行去学习吧。
bsp/gd32/Kconfig内容如下:
config SOC_FAMILY_GD32
  bool
config SOC_SERIES_GD32F4
  bool
  select ARCH_ARM_CORTEX_M4
  select SOC_FAMILY_GD32
因为该架构目前笔者只移植了GDF4的,因此这里的内容比较少,如果有些的系列,直接参考F4的配置例子在这里加就可以了。
最后谈谈gd32_drivers,这个文件夹就是GD32的外设驱动文件夹,为上层应用提供调用接口。
DSC0007.png

该文件夹是整个GD32共用的,因此在编写和修改都要慎重。关于drv_xxx文件在后句具体移植BSP的时候讲解,这里主要将整体架构,SConscript和Kconfig的作用和前面的一样,只是具体的内容不同罢了。
好了,先看bsp/gd32/gd32_drivers/SConscript文件。
Import('RTT_ROOT')
Import('rtconfig')
from building import *
cwd = GetCurrentDir()
# add the general drivers.
src = Split("""
""")
# add pin drivers.
if GetDepend('RT_USING_PIN'):
  src += ['drv_gpio.c']
# add usart drivers.
if GetDepend(['RT_USING_SERIAL']):
  src += ['drv_usart.c']
# add adc drivers.
if GetDepend('RT_USING_ADC'):
  src += ['drv_adc.c']
# add i2c drivers.
if GetDepend(['RT_USING_I2C', 'RT_USING_I2C_BITOPS']):
  if GetDepend('BSP_USING_I2C0') or GetDepend('BSP_USING_I2C1') or GetDepend('BSP_USING_I2C2') or GetDepend('BSP_USING_I2C3'):
    src += ['drv_soft_i2c.c']
# add spi drivers.
if GetDepend('RT_USING_SPI'):
  src += ['drv_spi.c']   
# add spi flash drivers.
if GetDepend('RT_USING_SFUD'):
  src += ['drv_spi_flash.c', 'drv_spi.c']   
# add hwtimer drivers.
if GetDepend('RT_USING_HWTIMER'):
  src += ['drv_hwtimer.c']
# add rtc drivers.
if GetDepend('RT_USING_RTC'):
  src += ['drv_rtc.c']
# add iwdt drivers.
if GetDepend('RT_USING_WDT'):
  src += ['drv_iwdt.c']
path =  [cwd]
group = DefineGroup('Drivers', src, depend = [''], CPPPATH = path)
Return('group')
和GD32F4xx_Firmware_Library文件夹中的SConscript是类似的。
bsp/gd32/gd32_drivers/Kconfig文件结构如下:
if BSP_USING_USBD
  config BSP_USBD_TYPE_FS
    bool
    # "USB Full Speed (FS) Core"
  config BSP_USBD_TYPE_HS
    bool
    # "USB High Speed (HS) Core"
  config BSP_USBD_SPEED_HS
    bool 
    # "USB High Speed (HS) Mode"
  config BSP_USBD_SPEED_HSINFS
    bool 
    # "USB High Speed (HS) Core in FS mode"
  config BSP_USBD_PHY_EMBEDDED
    bool 
    # "Using Embedded phy interface"
  config BSP_USBD_PHY_UTMI
    bool 
    # "UTMI: USB 2.0 Transceiver Macrocell Interace"
  config BSP_USBD_PHY_ULPI
    bool 
    # "ULPI: UTMI+ Low Pin Interface"
endif
1.2 Tools构建
该文件夹就是工程构建的脚本,
import os
import sys
import shutil
cwd_path = os.getcwd()
sys.path.append(os.path.join(os.path.dirname(cwd_path), 'rt-thread', 'tools'))
def bsp_update_board_kconfig(dist_dir):
  # change board/kconfig path
  if not os.path.isfile(os.path.join(dist_dir, 'board/Kconfig')):
    return
  with open(os.path.join(dist_dir, 'board/Kconfig'), 'r') as f:
    data = f.readlines()
  with open(os.path.join(dist_dir, 'board/Kconfig'), 'w') as f:
    for line in data:
      if line.find('../libraries/gd32_drivers/Kconfig') != -1:
        position = line.find('../libraries/gd32_drivers/Kconfig')
        line = line[0:position] + 'libraries/gd32_drivers/Kconfig"\n'
      f.write(line)
# BSP dist function
def dist_do_building(BSP_ROOT, dist_dir):
  from mkdist import bsp_copy_files
  import rtconfig
  print("=> copy gd32 bsp library")
  library_dir = os.path.join(dist_dir, 'libraries')
  library_path = os.path.join(os.path.dirname(BSP_ROOT), 'libraries')
  bsp_copy_files(os.path.join(library_path, rtconfig.BSP_LIBRARY_TYPE),
           os.path.join(library_dir, rtconfig.BSP_LIBRARY_TYPE))
  print("=> copy bsp drivers")
  bsp_copy_files(os.path.join(library_path, 'gd32_drivers'), os.path.join(library_dir, 'gd32_drivers'))
  shutil.copyfile(os.path.join(library_path, 'Kconfig'), os.path.join(library_dir, 'Kconfig'))
  bsp_update_board_kconfig(dist_dir)
以上代码很简单,主要使用了Python的OS模块的join函数,该函数的作用就是连接两个或更多的路径名。最后将BSP依赖的文件复制到指定目录下。
在使用scons --dist 命令打包的时候,就是依赖的该脚本,生成的dist 文件夹的工程到任何目录下使用,也就是将BSP相关的库以及内核文件提取出来,可以将该工程任意拷贝。
需要注意的是,使用scons --dist打包后需要修改board/Kconfig中的库路径,因此这里调用了bsp_update_board_kconfig方法修改。
DSC0008.png

<br/>

1.3 gd32407v-start构建
该文件夹就gd32407v-start的具体BSP文件,文件结构如下:
DSC0009.png
在后面将具体讲解如何构建该部分内容。
2 BSP移植

2.1 Keil环境准备
目前市面通用的MDK for ARM版本有Keil 4和Keil 5:使用Keil 4建议安装4.74及以上;使用Keil 5建议安装5.20以上版本。笔者的MDK是5.30。
从MDK的官网可以下载得到MDK的安装包,然后安装即可,关于的MDK安装请看笔者的教程。
MDK安装教程:https://blog.csdn.net/bruceoxl/article/details/108548573
MDK下载地址:https://www.keil.com/download/product/
DSC00010.png

安装完成后会自动打开,我们将其关闭。
接下来我们下载GD32F30x的软件支持包。
下载地址:http://www.gd32mcu.com/cn/download
DSC00011.png

下载好后双击GigaDevice.GD32F4xx_DFP.2.1.0.pack运行即可:
DSC00012.png

点击[Next]即可安装完成。
DSC00013.png

安装成功后,重新打开Keil,则可以在File->Device Database中出现Gigadevice的下拉选项,点击可以查看到相应的型号。
DSC00014.png


2.2 BSP工程制作
1.构建基础工程
首先看看RT-Thread代码仓库中已有很多BSP,而我要移植的是Cortex-M4内核。这里我找了一个相似的内核,把它复制一份,并修改文件名为:gd32407v-start。这样就有一个基础的工程。然后就开始增删改查,完成最终的BSP,几乎所有的BSP的制作都是如此。
2.修改BSP构建脚本
bsp/gd32/gd32407v-start/Kconfig修改后的内容如下:
mainmenu "RT-Thread Configuration"
config BSP_DIR
  string
  option env="BSP_ROOT"
  default "."
config RTT_DIR
  string
  option env="RTT_ROOT"
  default "../../.."
config PKGS_DIR
  string
  option env="PKGS_ROOT"
  default "packages"
source "$RTT_DIR/Kconfig"
source "$PKGS_DIR/Kconfig"
source "../libraries/Kconfig"
source "board/Kconfig"
该文件是获取所有路径下的Kconfig。
bsp/gd32/gd32407v-start/SConscript修改后的内容如下:
# for module compiling
import os
Import('RTT_ROOT')
from building import *
cwd = GetCurrentDir()
objs = []
list = os.listdir(cwd)
for d in list:
  path = os.path.join(cwd, d)
  if os.path.isfile(os.path.join(path, 'SConscript')):
    objs = objs + SConscript(os.path.join(d, 'SConscript'))
Return('objs')
该文件是用于遍历当前目录的所有文件夹。
bsp/gd32/gd32407v-start/SConstruct修改后的内容如下:
import os
import sys
import rtconfig
if os.getenv('RTT_ROOT'):
  RTT_ROOT = os.getenv('RTT_ROOT')
else:
  RTT_ROOT = os.path.normpath(os.getcwd() + '/../../..')
sys.path = sys.path + [os.path.join(RTT_ROOT, 'tools')]
try:
  from building import *
except:
  print('Cannot found RT-Thread root directory, please check RTT_ROOT')
  print(RTT_ROOT)
  exit(-1)
TARGET = 'rtthread.' + rtconfig.TARGET_EXT
DefaultEnvironment(tools=[])
env = Environment(tools = ['mingw'],
  AS = rtconfig.AS, ASFLAGS = rtconfig.AFLAGS,
  CC = rtconfig.CC, CCFLAGS = rtconfig.CFLAGS,
  AR = rtconfig.AR, ARFLAGS = '-rc',
  CXX = rtconfig.CXX, CXXFLAGS = rtconfig.CXXFLAGS,
  LINK = rtconfig.LINK, LINKFLAGS = rtconfig.LFLAGS)
env.PrependENVPath('PATH', rtconfig.EXEC_PATH)
if rtconfig.PLATFORM == 'iar':
  env.Replace(CCCOM = ['$CC $CCFLAGS $CPPFLAGS $_CPPDEFFLAGS $_CPPINCFLAGS -o $TARGET $SOURCES'])
  env.Replace(ARFLAGS = [''])
  env.Replace(LINKCOM = env["LINKCOM"] + ' --map rtthread.map')
Export('RTT_ROOT')
Export('rtconfig')
SDK_ROOT = os.path.abspath('./')
if os.path.exists(SDK_ROOT + '/libraries'):
  libraries_path_prefix = SDK_ROOT + '/libraries'
else:
  libraries_path_prefix = os.path.dirname(SDK_ROOT) + '/libraries'
SDK_LIB = libraries_path_prefix
Export('SDK_LIB')
# prepare building environment
objs = PrepareBuilding(env, RTT_ROOT, has_libcpu=False)
gd32_library = 'GD32F4xx_Firmware_Library'
rtconfig.BSP_LIBRARY_TYPE = gd32_library
# include libraries
objs.extend(SConscript(os.path.join(libraries_path_prefix, gd32_library, 'SConscript')))
# include drivers
objs.extend(SConscript(os.path.join(libraries_path_prefix, 'HAL_Drivers', 'SConscript')))
# make a building
DoBuilding(TARGET, objs)
该文件用于链接所有的依赖文件,并调用make进行编译。
3.修改开发环境信息
bsp/gd32/gd32407v-start/cconfig.h修改后的内容如下:
#ifndef CCONFIG_H__
#define CCONFIG_H__
/* Automatically generated file; DO NOT EDIT. */
/* compiler configure file for RT-Thread in GCC*/
#define HAVE_NEWLIB_H 1
#define LIBC_VERSION "newlib 2.4.0"
#define HAVE_SYS_SIGNAL_H 1
#define HAVE_SYS_SELECT_H 1
#define HAVE_PTHREAD_H 1
#define HAVE_FDSET 1
#define HAVE_SIGACTION 1
#define GCC_VERSION_STR "5.4.1 20160919 (release) [ARM/embedded-5-branch revision 240496]"
#define STDC "2011"
#endif
该文件是是编译BSP的环境信息,需根据实时修改。
4.修改KEIL的模板工程
双击:template.uvprojx即可修改模板工程。
修改为对应芯片设备:
DSC00015.png

修改FLASH和RAM的配置:
DSC00016.png

修改可执行文件名字:
DSC00017.png

修改默认调试工具:CMSIS-DAP Debugger。
DSC00018.png

修改编程算法:GD32F4xx FMC。
DSC00019.png

5.修改board文件夹
(1) 修改bsp/gd32/gd32407v-start/board/linker_scripts/link.icf
修改后的内容如下:
/*###ICF### Section handled by ICF editor, don't touch! ****/
/*-Editor annotation file-*/
/* IcfEditorFile="$TOOLKIT_DIR$\config\ide\IcfEditor\cortex_v1_0.xml" */
/*-Specials-*/
define symbol __ICFEDIT_intvec_start__ = 0x08000000;
/*-Memory Regions-*/
define symbol __ICFEDIT_region_ROM_start__ = 0x08000000;
define symbol __ICFEDIT_region_ROM_end__   = 0x082FFFFF;
define symbol __ICFEDIT_region_RAM_start__ = 0x20000000;
define symbol __ICFEDIT_region_RAM_end__   = 0x2002FFFF;
/*-Sizes-*/
define symbol __ICFEDIT_size_cstack__ = 0x2000;
define symbol __ICFEDIT_size_heap__   = 0x2000;
/**** End of ICF editor section. ###ICF###*/
export symbol __ICFEDIT_region_RAM_end__;
define symbol __region_RAM1_start__ = 0x10000000;
define symbol __region_RAM1_end__   = 0x1000FFFF;
define memory mem with size = 4G;
define region ROM_region   = mem:[from __ICFEDIT_region_ROM_start__   to __ICFEDIT_region_ROM_end__];
define region RAM_region   = mem:[from __ICFEDIT_region_RAM_start__   to __ICFEDIT_region_RAM_end__];
define region RAM1_region  = mem:[from __region_RAM1_start__   to __region_RAM1_end__];
define block CSTACK  with alignment = 8, size = __ICFEDIT_size_cstack__   { };
define block HEAP    with alignment = 8, size = __ICFEDIT_size_heap__   { };
initialize by copy { readwrite };
do not initialize  { section .noinit };
keep { section FSymTab };
keep { section VSymTab };
keep { section .rti_fn* };
place at address mem:__ICFEDIT_intvec_start__ { readonly section .intvec };
place in ROM_region   { readonly };
place in RAM_region   { readwrite,
            block CSTACK, block HEAP };            
place in RAM1_region  { section .sram };
该文件是IAR编译的链接脚本,根据《GD32F407xx_Datasheet_Rev2.1》可知,GD32F407VKT6的flash大小为3072KB,SRAM大小为192KB,因此需要设置ROM和RAM的起始地址和堆栈大小等。
(2) 修改bsp/gd32/gd32407v-start/board/linker_scripts/link.ld
修改后的内容如下:
/* Program Entry, set to mark it as "used" and avoid gc */
MEMORY
{
  CODE (rx) : ORIGIN = 0x08000000, LENGTH = 3072k /* 3072KB flash */
  DATA (rw) : ORIGIN = 0x20000000, LENGTH =  192k /* 192KB sram */
}
ENTRY(Reset_Handler)
_system_stack_size = 0x200;
SECTIONS
{
  .text :
  {
    . = ALIGN(4);
    _stext = .;
    KEEP(*(.isr_vector))      /* Startup code */
    . = ALIGN(4);
    *(.text)            /* remaining code */
    *(.text.*)            /* remaining code */
    *(.rodata)            /* read-only data (constants) */
    *(.rodata*)
    *(.glue_7)
    *(.glue_7t)
    *(.gnu.linkonce.t*)
    /* section information for finsh shell */
    . = ALIGN(4);
    __fsymtab_start = .;
    KEEP(*(FSymTab))
    __fsymtab_end = .;
    . = ALIGN(4);
    __vsymtab_start = .;
    KEEP(*(VSymTab))
    __vsymtab_end = .;
    . = ALIGN(4);
    /* section information for initial. */
    . = ALIGN(4);
    __rt_init_start = .;
    KEEP(*(SORT(.rti_fn*)))
    __rt_init_end = .;
    . = ALIGN(4);
    . = ALIGN(4);
    _etext = .;
  } > CODE = 0
  /* .ARM.exidx is sorted, so has to go in its own output section.  */
  __exidx_start = .;
  .ARM.exidx :
  {
    *(.ARM.exidx* .gnu.linkonce.armexidx.*)
    /* This is used by the startup in order to initialize the .data secion */
    _sidata = .;
  } > CODE
  __exidx_end = .;
  /* .data section which is used for initialized data */
  .data : AT (_sidata)
  {
    . = ALIGN(4);
    /* This is used by the startup in order to initialize the .data secion */
    _sdata = . ;
    *(.data)
    *(.data.*)
    *(.gnu.linkonce.d*)
    . = ALIGN(4);
    /* This is used by the startup in order to initialize the .data secion */
    _edata = . ;
  } >DATA
  .stack : 
  {
    . = . + _system_stack_size;
    . = ALIGN(4);
    _estack = .;
  } >DATA
  __bss_start = .;
  .bss :
  {
    . = ALIGN(4);
    /* This is used by the startup in order to initialize the .bss secion */
    _sbss = .;
    *(.bss)
    *(.bss.*)
    *(COMMON)
    . = ALIGN(4);
    /* This is used by the startup in order to initialize the .bss secion */
    _ebss = . ;
    *(.bss.init)
  } > DATA
  __bss_end = .;
  _end = .;
  /* Stabs debugging sections.  */
  .stab      0 : { *(.stab) }
  .stabstr     0 : { *(.stabstr) }
  .stab.excl   0 : { *(.stab.excl) }
  .stab.exclstr  0 : { *(.stab.exclstr) }
  .stab.index  0 : { *(.stab.index) }
  .stab.indexstr 0 : { *(.stab.indexstr) }
  .comment     0 : { *(.comment) }
  /* DWARF debug sections.
   * Symbols in the DWARF debugging sections are relative to the beginning
   * of the section so we begin them at 0.  */
  /* DWARF 1 */
  .debug      0 : { *(.debug) }
  .line       0 : { *(.line) }
  /* GNU DWARF 1 extensions */
  .debug_srcinfo  0 : { *(.debug_srcinfo) }
  .debug_sfnames  0 : { *(.debug_sfnames) }
  /* DWARF 1.1 and DWARF 2 */
  .debug_aranges  0 : { *(.debug_aranges) }
  .debug_pubnames 0 : { *(.debug_pubnames) }
  /* DWARF 2 */
  .debug_info   0 : { *(.debug_info .gnu.linkonce.wi.*) }
  .debug_abbrev   0 : { *(.debug_abbrev) }
  .debug_line   0 : { *(.debug_line) }
  .debug_frame  0 : { *(.debug_frame) }
  .debug_str    0 : { *(.debug_str) }
  .debug_loc    0 : { *(.debug_loc) }
  .debug_macinfo  0 : { *(.debug_macinfo) }
  /* SGI/MIPS DWARF 2 extensions */
  .debug_weaknames 0 : { *(.debug_weaknames) }
  .debug_funcnames 0 : { *(.debug_funcnames) }
  .debug_typenames 0 : { *(.debug_typenames) }
  .debug_varnames  0 : { *(.debug_varnames) }
}
该文件是GCC编译的链接脚本,根据《GD32F407xx_Datasheet_Rev2.1》可知,GD32F407VKT6的flash大小为3072KB,SRAM大小为192KB,因此CODE和DATA 的LENGTH分别设置为3072KB和192KB,其他芯片类似,但其实地址都是一样的。
(3) 修改bsp/gd32/gd32407v-start/board/linker_scripts/link.sct
该文件是MDK的连接脚本,根据《GD32F407xx_Datasheet_Rev2.1》手册,因此需要将 LR_IROM1 和 ER_IROM1 的参数设置为 0x00300000;RAM 的大小为192k,因此需要将 RW_IRAM1 的参数设置为 0x00030000。
; *************************************************************
; *** Scatter-Loading Description File generated by uVision ***
; *************************************************************
LR_IROM1 0x08000000 0x00300000  {  ; load region size_region
  ER_IROM1 0x08000000 0x00300000  {  ; load address = execution address
   *.o (RESET, +First)
   *(InRoot$$Sections)
   .ANY (+RO)
  }
  RW_IRAM1 0x20000000 0x00030000  {  ; RW data
   .ANY (+RW +ZI)
  }
}
(4) 修改bsp/gd32/gd32407v-start/board/board.h文件
修改后内容如下:
#ifndef __BOARD_H__
#define __BOARD_H__
#include "gd32f4xx.h"
#include "drv_usart.h"
#include "drv_gpio.h"
#include "gd32f4xx_exti.h"
#define EXT_SDRAM_BEGIN  (0xC0000000U) /* the begining address of external SDRAM */
#define EXT_SDRAM_END    (EXT_SDRAM_BEGIN + (32U * 1024 * 1024)) /* the end address of external SDRAM */
// <o> Internal SRAM memory size[Kbytes] <8-64>
//  <i>Default: 64
#ifdef __ICCARM__
// Use *.icf ram symbal, to avoid hardcode.
extern char __ICFEDIT_region_RAM_end__;
#define GD32_SRAM_END      &__ICFEDIT_region_RAM_end__
#else
#define GD32_SRAM_SIZE     192
#define GD32_SRAM_END      (0x20000000 + GD32_SRAM_SIZE * 1024)
#endif
#ifdef __CC_ARM
extern int Image$$RW_IRAM1$$ZI$$Limit;
#define HEAP_BEGIN  (&Image$$RW_IRAM1$$ZI$$Limit)
#elif __ICCARM__
#pragma section="HEAP"
#define HEAP_BEGIN  (__segment_end("HEAP"))
#else
extern int __bss_end;
#define HEAP_BEGIN  (&__bss_end)
#endif
#define HEAP_END      GD32_SRAM_END
#endif
值得注意的是,不同的编译器规定的堆栈内存的起始地址 HEAP_BEGIN 和结束地址 HEAP_END。这里 HEAP_BEGIN 和 HEAP_END 的值需要和前面的链接脚本是一致的,需要结合实际去修改。
(5) 修改bsp/gd32/gd32407v-start/board/board.c文件
修改后的文件如下:
#include <stdint.h>
#include <rthw.h>
#include <rtthread.h>
#include <board.h>
/**
  * @brief  This function is executed in case of error occurrence.
  * @param  None
  * @retval None
  */
void Error_Handler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN Error_Handler */
  /* User can add his own implementation to report the HAL error return state */
  while (1)
  {
  }
  /* USER CODE END Error_Handler */
}
/** System Clock Configuration
*/
void SystemClock_Config(void)
{
  SysTick_Config(SystemCoreClock / RT_TICK_PER_SECOND);
  NVIC_SetPriority(SysTick_IRQn, 0);
}
/**
 * This is the timer interrupt service routine.
 *
 */
void SysTick_Handler(void)
{
  /* enter interrupt */
  rt_interrupt_enter();
  rt_tick_increase();
  /* leave interrupt */
  rt_interrupt_leave();
}
/**
 * This function will initial GD32 board.
 */
void rt_hw_board_init()
{
  /* NVIC Configuration */
#define NVIC_VTOR_MASK        0x3FFFFF80
#ifdef  VECT_TAB_RAM
  /* Set the Vector Table base location at 0x10000000 */
  SCB->VTOR  = (0x10000000 & NVIC_VTOR_MASK);
#else  /* VECT_TAB_FLASH  */
  /* Set the Vector Table base location at 0x08000000 */
  SCB->VTOR  = (0x08000000 & NVIC_VTOR_MASK);
#endif
  SystemClock_Config();
#ifdef RT_USING_COMPONENTS_INIT
  rt_components_board_init();
#endif
#ifdef RT_USING_CONSOLE
  rt_console_set_device(RT_CONSOLE_DEVICE_NAME);
#endif
#ifdef BSP_USING_SDRAM
  rt_system_heap_init((void *)EXT_SDRAM_BEGIN, (void *)EXT_SDRAM_END);
#else
  rt_system_heap_init((void *)HEAP_BEGIN, (void *)HEAP_END);
#endif
}
该文件重点关注的就是SystemClock_Config配置,SystemCoreClock的定义在system_gd32f4xx.c中定义的。
(6) 修改bsp/gd32/gd32407v-start/board/Kconfig文件
修改后内容如下:
menu "Hardware Drivers Config"
config SOC_GD32407V
  bool 
  select SOC_SERIES_GD32F4
  select RT_USING_COMPONENTS_INIT
  select RT_USING_USER_MAIN
  default y
menu "Onboard Peripheral Drivers"
endmenu
menu "On-chip Peripheral Drivers"
  config BSP_USING_GPIO
    bool "Enable GPIO"
    select RT_USING_PIN
    default y
  menuconfig BSP_USING_UART
    bool "Enable UART"
    default y
    select RT_USING_SERIAL
    if BSP_USING_UART
      config BSP_USING_UART1
        bool "Enable UART1"
        default y
      config BSP_UART1_RX_USING_DMA
        bool "Enable UART1 RX DMA"
        depends on BSP_USING_UART1 && RT_SERIAL_USING_DMA
        default n
    endif
  menuconfig BSP_USING_SPI
    bool "Enable SPI BUS"
    default n
    select RT_USING_SPI
    if BSP_USING_SPI
      config BSP_USING_SPI1
        bool "Enable SPI1 BUS"
        default n
      config BSP_SPI1_TX_USING_DMA
        bool "Enable SPI1 TX DMA"
        depends on BSP_USING_SPI1
        default n
      config BSP_SPI1_RX_USING_DMA
        bool "Enable SPI1 RX DMA"
        depends on BSP_USING_SPI1
        select BSP_SPI1_TX_USING_DMA
        default n
    endif
  menuconfig BSP_USING_I2C1
    bool "Enable I2C1 BUS (software simulation)"
    default n
    select RT_USING_I2C
    select RT_USING_I2C_BITOPS
    select RT_USING_PIN
    if BSP_USING_I2C1
      config BSP_I2C1_SCL_PIN
        int "i2c1 scl pin number"
        range 1 216
        default 24
      config BSP_I2C1_SDA_PIN
        int "I2C1 sda pin number"
        range 1 216
        default 25
    endif
  source "../libraries/gd32_drivers/Kconfig"
endmenu
menu "Board extended module Drivers"
endmenu
endmenu
这个文件就是配置板子驱动的,这里可根据实际需求添加。
(7) 修改bsp/gd32/gd32407v-start/board/SConscript文件
修改后内容如下:
import os
import rtconfig
from building import *
Import('SDK_LIB')
cwd = GetCurrentDir()
# add general drivers
src = Split('''
board.c
''')
path =  [cwd]
startup_path_prefix = SDK_LIB
if rtconfig.CROSS_TOOL == 'gcc':
  src += [startup_path_prefix + '/GD32F4xx_HAL/CMSIS/GD/GD32F4xx/Source/GCC/startup_gd32f4xx.S']
elif rtconfig.CROSS_TOOL == 'keil':
  src += [startup_path_prefix + '/GD32F4xx_HAL/CMSIS/GD/GD32F4xx/Source/ARM/startup_gd32f4xx.s']
elif rtconfig.CROSS_TOOL == 'iar':
  src += [startup_path_prefix + '/GD32F4xx_HAL/CMSIS/GD/GD32F4xx/Source/IAR/startup_gd32f4xx.s']
CPPDEFINES = ['GD32F407']
group = DefineGroup('Drivers', src, depend = [''], CPPPATH = path, CPPDEFINES = CPPDEFINES)
Return('group')
该文件主要添加board文件夹的.c文件和头文件路径。另外根据开发环境选择相应的汇编文件,和前面的libraries的SConscript语法是一样,文件的结构都是类似的,这里就没有注释了。
到这里,基本所有的依赖脚本都配置完成了,接下来将通过menuconfig配置工程。
6.menuconfig配置
关闭套接字抽象层。
DSC00020.png

关闭网络设备接口。
DSC00021.png

关闭LWIP协议栈。
DSC00022.png

GD32407V-START板载没有以太网,因此这里主要是关闭网络相关的内容,当然GD32407V-START的资源丰富,不关这些其实也不影响,如果是其他MCU,根据实际需求自行修改吧。
7.驱动修改
一个基本的BSP中,串口是必不可少的,所以还需要编写串口驱动,这里使用的串口2作为调试串口。
板子上还有LED灯,主要要编写GPIO驱动即可。
关于串口和LED的驱动可以查看源码,这里就不贴出来了。
8.应用开发
笔者在applications的main.c中添加LED的应用代码,
#include <stdio.h>
#include <rtthread.h>
#include <rtdevice.h>
#include <board.h>
/* defined the LED2 pin: PC6 */
#define LED2_PIN GET_PIN(C, 6)
int main(void)
{
  int count = 1;
  /* set LED2 pin mode to output */
  rt_pin_mode(LED2_PIN, PIN_MODE_OUTPUT);
  while (count++)
  {
    rt_pin_write(LED2_PIN, PIN_HIGH);
    rt_thread_mdelay(500);
    rt_pin_write(LED2_PIN, PIN_LOW);
    rt_thread_mdelay(500);
  }
  return RT_EOK;
}
当然,这需要GPIO驱动的支持。
9.使用ENV编译工程
在env中执行:scons
DSC00023.png
编译成功打印信息如下:
DSC00024.png
10.使用env生成MDK工程
在env中执行:scons --target=mdk5
DSC00025.png
生成MDK工程后,打开MDK工程进行编译
DSC00026.png
成功编译打印信息如下:
DSC00027.png

【注】笔者没有IAR环境,有兴趣的朋友自行去开发吧。

2.3使用GD-Link 下载调试GD32
前面使用ENV和MDK成功编译可BSP,那么接下来就是下载调试环节,下载需要下载器,而GD32部分开发板自带GD-link,可以用开发板上自带的GD-link调试仿真代码,不带的可外接GD-link模块,还是很方便的。具体操作方法如下。
1.第一次使用GD-link插入电脑后,会自动安装驱动。
在Options for Target -> Debug 中选择“CMSIS-DAP Debugger”,部分客户反馈找不到这一驱动器选项,那是因为MDK版本过低,只有Keil4.74以上的版本和Keil5才支持CMSIS-DAP Debugger选项。
DSC00028.png

2.在Options for Target -> Debug ->Settings勾选SWJ、 Port选择 SW。右框IDcode会出现”0xXBAXXXXX”。
DSC00029.png
3.在Options for Target -> Debug ->Settings -> Flash Download中添加GD32的flash算法。
DSC00030.png
4.单击下图的快捷方式“debug”, 即可使用GD-Link进行仿真。
DSC00031.png

当然啦,也可使用GD-Link下载程序。
DSC00032.png
下载程序成功后,打印信息如下:
DSC00033.png
接上串口,打印信息如下:
DSC00034.png
同时LED会不断闪烁。

2.4 RT-Thread studio开发
当然,该工程也可导出使用rt-thread studio开发。
先使用scons --dist导出工程。
DSC00035.png

再将工程导入rt-thread studio中
DSC00036.png

最后,就可在rt-thread studio就可进行开发工作了。
DSC00037.png

当然啦,后面也可在rt-thread studio中新建工程时选择笔者提交的GD32407V-START的BSP。
关于BSP的移植就到这里了,当然还有很多内容,这里只是抛砖引玉。最后希望更多的朋友加入进来,为国产RTOS贡献自己的力量吧。
GD32 BSP
RT-Thread


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