9.6 KiB
9.6 KiB
06-STM32与RTOS基础
资料源:
1-程序源码_教程文档/(野火系列)
一、这些资料是什么？
这部分是野火(EmbedFire)出品的 STM32 系列教程，在正点原子 ATK-DLRK356X 的资料盘中一并提供。虽然目标 MCU 是 STM32F4，但嵌入式通用概念适用于任何平台。
二、核心教程清单
2.1 HAL 库基础
路径: [`1-程序源码_教程文档/1-[野火]《STM32 HAL库开发实战指南》/`](../%E5%8F%B6%E9%B9%8F%E7%A8%8B/A%E7%9B%98%EF%BC%88%E8%B5%84%E6%96%99%E7%9B%98%EF%BC%89/1-%E7%A8%8B%E5%BA%8F%E6%BA%90%E7%A0%81_%E6%95%99%E7%A8%8B%E6%96%87%E6%A1%A3/1-%5B%E9%87%8E%E7%81%AB%5D%E3%80%8ASTM32%20HAL%E5%BA%93%E5%BC%80%E5%8F%91%E5%AE%9E%E6%88%98%E6%8C%87%E5%8D%97%E3%80%8B/)
PDF: [`[野火EmbedFire]《STM32 HAL库开发实战指南——基于野火F4系列开发板》—20220913.pdf`](../%E5%8F%B6%E9%B9%8F%E7%A8%8B/A%E7%9B%98%EF%BC%88%E8%B5%84%E6%96%99%E7%9B%98%EF%BC%89/1-%E7%A8%8B%E5%BA%8F%E6%BA%90%E7%A0%81_%E6%95%99%E7%A8%8B%E6%96%87%E6%A1%A3/1-%5B%E9%87%8E%E7%81%AB%5D%E3%80%8ASTM32%20HAL%E5%BA%93%E5%BC%80%E5%8F%91%E5%AE%9E%E6%88%98%E6%8C%87%E5%8D%97%E3%80%8B/%5B%E9%87%8E%E7%81%ABEmbedFire%5D%E3%80%8ASTM32%20HAL%E5%BA%93%E5%BC%80%E5%8F%91%E5%AE%9E%E6%88%98%E6%8C%87%E5%8D%97%E2%80%94%E2%80%94%E5%9F%BA%E4%BA%8E%E9%87%8E%E7%81%ABF4%E7%B3%BB%E5%88%97%E5%BC%80%E5%8F%91%E6%9D%BF%E3%80%8B%E2%80%9420220913.pdf)
→ 覆盖: GPIO / EXTI / USART / SPI / I2C / ADC / DAC / TIM / PWM / DMA / FSMC / SDIO
这对你有什么用？
虽然你用的是 Linux，但理解外设的硬件工作原理很重要：
- STM32 的 SPI → 和 RK3568 的 SPI 本质上是一样的（MISO/MOSI/SCK/CS）
- STM32 的 CAN → 原理和 RK3568 CAN 一样，差别在于 Linux 有 SocketCAN 抽象层
- HAL 库的"结构体配置外设"模式 → 和 Linux DTS 的"设备树配置外设"思路一致，形式不同
2.2 RTOS 三部曲
| RTOS | 核心概念 | |
|---|---|---|
| FreeRTOS | [野火®]《FreeRTOS 内核实现与应用开发实战—基于STM32》.pdf |
任务、队列、信号量、互斥锁、软件定时器、内存管理 |
| uCOS-III | [野火®]《uCOS-III内核实现与应用开发实战指南—基于STM32》.pdf |
任务调度、时间管理、中断管理、就绪列表 |
| RT-Thread | [野火®]《RT-Thread 内核实现与应用开发实战—基于STM32》.pdf |
线程、IPC、设备驱动框架、FinSH 控制台 |
为什么你应该至少学一种 RTOS？
你的 CAN 协议栈最核心的部分（帧收发、超时管理、命令重发）就是 RTOS 经典问题的翻版：
- CAN 帧接收 → RTOS 中断服务 + 队列
- 命令超时重发 → RTOS 软件定时器
- 收发线程分离 → RTOS 任务间通信
- 信号表读写互斥 → RTOS 互斥锁
在 STM32 上理解这些概念，然后移植到 Linux pthread / timerfd / eventfd 上，会非常顺畅。
2.3 网络协议栈
路径: [`1-程序源码_教程文档/7-[野火]《LwIP应用开发实战指南》/`](../%E5%8F%B6%E9%B9%8F%E7%A8%8B/A%E7%9B%98%EF%BC%88%E8%B5%84%E6%96%99%E7%9B%98%EF%BC%89/1-%E7%A8%8B%E5%BA%8F%E6%BA%90%E7%A0%81_%E6%95%99%E7%A8%8B%E6%96%87%E6%A1%A3/7-%5B%E9%87%8E%E7%81%AB%5D%E3%80%8ALwIP%E5%BA%94%E7%94%A8%E5%BC%80%E5%8F%91%E5%AE%9E%E6%88%98%E6%8C%87%E5%8D%97%E3%80%8B/)
PDF: [`[野火]《LwIP应用开发实战指南—基于野火 STM32 全系列（M4-M7）开发板》.pdf`](../%E5%8F%B6%E9%B9%8F%E7%A8%8B/A%E7%9B%98%EF%BC%88%E8%B5%84%E6%96%99%E7%9B%98%EF%BC%89/1-%E7%A8%8B%E5%BA%8F%E6%BA%90%E7%A0%81_%E6%95%99%E7%A8%8B%E6%96%87%E6%A1%A3/7-%5B%E9%87%8E%E7%81%AB%5D%E3%80%8ALwIP%E5%BA%94%E7%94%A8%E5%BC%80%E5%8F%91%E5%AE%9E%E6%88%98%E6%8C%87%E5%8D%97%E3%80%8B/%5B%E9%87%8E%E7%81%AB%5D%E3%80%8ALwIP%E5%BA%94%E7%94%A8%E5%BC%80%E5%8F%91%E5%AE%9E%E6%88%98%E6%8C%87%E5%8D%97%E2%80%94%E5%9F%BA%E4%BA%8E%E9%87%8E%E7%81%AB%20STM32%20%E5%85%A8%E7%B3%BB%E5%88%97%EF%BC%88M4-M7%EF%BC%89%E5%BC%80%E5%8F%91%E6%9D%BF%E3%80%8B.pdf)
→ 覆盖: TCP/IP 栈原理、socket API、HTTP/MQTT 应用、Wireshark 抓包分析
LwIP 是嵌入式 TCP/IP 实现。理解它有助于理解：
- 你的 CAN 数据如果要上 MQTT，TCP 层的重传/拥塞控制如何影响时效
- Wireshark 抓包分析技能（对 CAN 调试同样适用——
candump -l生成的日志就是 CAN 的总线抓包）
2.4 其他指南
| 书籍 | 能学到什么 |
|---|---|
| 《RT-Thread 内核实现》 | 设备驱动框架——如何用 C 语言实现面向对象风格的驱动，类似 Linux 的 file_operations |
| 《LiteOS开发实战》 | 华为物联网 OS，了解轻量级 IPC (LiteIPC) |
| 《emWin实战指南》 | 嵌入式 GUI，可选了解 |
| 《电机应用开发实战指南》 | BLDC/PMSM FOC 控制、编码器、电流采样 |
三、配套模块资料
路径: [`4-配套模块资料/`](../%E5%8F%B6%E9%B9%8F%E7%A8%8B/A%E7%9B%98%EF%BC%88%E8%B5%84%E6%96%99%E7%9B%98%EF%BC%89/4-%E9%85%8D%E5%A5%97%E6%A8%A1%E5%9D%97%E8%B5%84%E6%96%99/)
ADC_DAC模块/-- AD5689 (DAC) + AD7192 (ADC) 驱动源码DAP下载器/-- Cortex-M 仿真器使用GSM模块/-- AT指令控制MP3模块/-- VS1053 音频解码WiFi模块/-- ESP8266 AT指令传感器模块/-- 温湿度/光照/烟雾/红外/超声波定位模块/-- GPS/北斗屏幕模块/-- TFT LCD / OLED 驱动摄像头模块/-- OV2640/OV5640 DCMI 接口蓝牙模块/-- HC-05 串口蓝牙
四、学习路径建议
路径A：快速补课（定向学）
1. 只看 FreeRTOS 一本 (1周) → 会任务/队列/定时器
2. 写一个 "FreeRTOS 任务 + 软件定时器 + 队列" 的小项目
3. 回到 RK3568，用 pthread + timerfd 复现相同逻辑
路径B：系统学（2-3个月）
1. HAL库基础 (2周) → 裸机外设
2. FreeRTOS (3周) → 任务调度 + IPC
3. RT-Thread (2周) → 设备框架 + 驱动模型
4. LwIP (2周) → 网络协议栈
5. 电机开发 (2周) → 可选
五、STM32 与 Linux 的核心差异
| 概念 | STM32 | Linux |
|---|---|---|
| 外设操作 | 直接读寄存器 GPIOA->ODR = 0x01 |
通过驱动文件 /sys/class/gpio/export |
| 中断 | NVIC + HAL_GPIO_EXTI_Callback |
内核中断 → 下半部(tasklet/workqueue) → poll() / select() |
| 定时器 | HAL_TIM_Base_Start_IT |
timerfd_create / setitimer |
| 任务调度 | FreeRTOS vTaskDelay |
sched_yield / usleep / timerfd |
| 日志 | printf 到串口 |
syslog / printf 到 stdout |
| 编译 | Keil/IAR | GCC 交叉编译 |
最大的思维转变：Linux 里你不要直接操作寄存器——你通过文件描述符和标准 API 操作"服务"。