nuttx入门-点亮LED

Nuttx是一种实时操作系统，被用在PX4飞控上。国内关于nuttx的介绍很少，所以写这篇博客和大家分享，并且记录自己的学习历程。

关于Nuttx的配置方法在 https://www.youtube.com/channel/UC0QciIlcUnjJkL5yJJBmluw 。最开始的两篇视频里有，大家请先把这个视频的前五篇看一遍。否则真的一点看不懂我接下来要说的。

我这里从第三篇视频也就是第一个例程中开始讲开来。视频中用的是stm32C8T6，可是我手头只有stm32VET6的开发板，而且LED的引脚不同。所以为了亮灯，我们需要修改LED引脚定义。

这个视频有一点不好的地方是喜欢用makefile menuconfig，这种傻瓜式操作很方便，但是其实不利于代码的理解。视频中进入Application然后选择LED Example，所以我们去apps里面找到examples下的leds_main。打开文件过后在文件的底端发现了貌似主函数的leds_main，这个函数的作用就是创建一个线程，也就是那句task_create。然后创建的task的代码是led_daemon，这个线程的代码在文件的上方。虽然很多参数不知道什么用处的，但是闪烁灯的逻辑无非是亮灯等待一定时间然后灭灯。所以我们可以把循环的部分扣出来毛估估一下，猜个大概

for (; ; )
    {
      userled_set_t newset;
      userled_set_t tmp;

//等待一定时间，通过递增到一个数字，亮灯，然后再从这个数字递减到0，灭灯
      if (incrementing)
        {
          tmp = ledset;
          do
            {
              tmp++;
              newset = tmp & supported;
            }
          while (newset == ledset);

          /* REVISIT: There are flaws in this logic.  It would not work
           * correctly if there were spaces in the supported mask.
           */

          if (newset == 0)
            {
              incrementing = false;
              continue;
            }
        }
      else
        {
          /* REVISIT: There are flaws in this logic.  It would not work
           * correctly if there were spaces in the supported mask.
           */

          if (ledset == 0)
            {
              incrementing = true;
              continue;
            }

          tmp = ledset;
          do
            {
              tmp--;
              newset = tmp & supported;
            }
          while (newset == ledset);
        }

      ledset = newset;
      printf("led_daemon: LED set 0x%02x\n", (unsigned int)ledset);
      //设置亮灯还是灭灯
      ret = ioctl(fd, ULEDIOC_SETALL, ledset);
      if (ret < 0)
        {
          int errcode = errno;
          printf("led_daemon: ERROR: ioctl(ULEDIOC_SUPPORTED) failed: %d\n",
                 errcode);
          goto errout_with_fd;
        }

      usleep(500*1000L);
    }

我原本以为前面创建的userled_set_t会是具体指向某个led，但是这条思路无果而终，这时我看到了ioctl，我一开始以为是打印点东西，后来注意到上面有printf了，不会这么矛盾吧，然后百度一下才发现有门道，这时linux用用户空间到设备驱动的接口，虽然nuttx不是linux系统，但是还是借鉴了posix规范。第一个参数是指向设备，第二个参数是命令，第三个参数是前面那个命令的参数。

而我们需要知道指向设备的的参数具体指向哪里，所以找到fd赋值的地方

fd = open(CONFIG_EXAMPLES_LEDS_DEVPATH, O_WRONLY);其中重要的参数是CONFIG_EXAMPLES_LEDS_DEVPATH

怎么做呢？当然是全局搜索关键词，我全局搜索的范围包括了git上面pull下来的三个工程（apps,nuttx,tools）。但是诡异的是搜索到另一个文件samv71-xult.h里面有定义这个宏定义之外没有别的地方用了这个宏定义。samv71-xult.h明显是另一个芯片的代码，虽然看里面的内容我们知道在这个芯片，CONFIG_EXAMPLES_LEDS_DEVPATH会指向/dev/userleds，但是我还是想找到在哪定义了这个宏定义。我突然想到之前在看makefile的时候，看到很多宏定义其实是拆开来定义的，什么意思？就是，CONFIG_EXAMPLES_LEDS_DEVPATH的定义方式是比如CONFIG_EXAMPLES_ + LEDS_DEVPATH。这么做的好处就是格式可以统一，而且可以一个个扫描地去定义，如果是SPI的例程，我估计就是CONFIG_EXAMPLES_ + SPI_DEVPATH。所以在这里我全局搜索了LEDS_DEVPATH。然后在apps/examples/leds/kconfig里面找到了

config EXAMPLES_LEDS_DEVPATH
	string "LED device path"
	default "/dev/userleds"

看来我上面猜错了不是LEDS_DEVPATH而是EXAMPLES_LEDS_DEVPATH是可变的。但是我还是找到了我想要的。

我不知道为什么在samv71-xult.h里面会再次定义这个变量，但是kconfig是在我们使用make menuconfig的时候被调用的，所以我比较确信是在这里定义了LED的设备定义。所以我们需要去找/dev/userleds。

找这个文件，我的第一反应是这应该是一个文件夹下面对应的一个文件，所以我在文件夹里面搜索了一下，没找到userleds这个文件，然后又搜索了一下dev，也没找到这个文件夹。然后只能在代码中全局搜索了一下，发现在NuttxPortingGuide.html里面有解释，Nuttx的文件系统是个伪文件系统，而且和一般的文件系统不一样，一般文件系统是伪文件去对应真实文件，但是nuttx里面是真实文件去对应伪文件，我也不知道这个是啥意思，但能明确的是按照目录名字去找/dev/userleds是找不通的。

查了大半天，结果什么都没有发现，自然是有点气馁。但是NuttxPortingGuide.html确实是个好东西，之前用VSCode看，没展开成网页形式，全是代码，就无视掉了，用网页打开后就舒服很多了。目录里面专门有一个led的模块，里面讲了这不是默认模块，所以不会写在核心驱动里面，但是还是按照核心驱动的模板写了这么一个模块。它有两个重要的头文件。一个是<board-name>/include/board.h，另一个是include/nuttx/board.h，我在这里把路径给写全了分别是，\nuttx\configs\stm32f103-minimum\include\board.h 和\nuttx\include\nuttx\board.h。前者写了一堆非核心驱动的模块宏定义，后者申明了一堆非核心驱动模块的函数。那具体实现函数在哪呢？具体实现函数肯定根据板子走的，那我们还是需要去具体板子的目录下面去找。

我们一开始会使用./configure.sh stm32minimun/userleds来设置环境变量，所以找到这个文件夹，发现这个文件夹下面只有一个defconfig，打开这个文件搜索，只有一个跟LED相关的，就是CONFIG_ARCH_LEDS这个变量。然后在Makefile里面找到这个变量的用途

ifeq ($(CONFIG_ARCH_LEDS),y)
  CSRCS += stm32_autoleds.c
else
  CSRCS += stm32_userleds.c
endif

CSRCS经过大致看了下别的文件的使用方式，发现应该是C_SRCS的意思，就是具体.c文件的意思。在defconfig里面写了CONFIG_ARCH_LEDS is not set，所以明显是使用了stm32_userleds.c这个文件。然后打开这个文件发现这里面具体实现了上面在\nuttx\include\nuttx\board.h定义过的一堆函数。然后其中stm32_gpiowrite是不是很熟悉，然后这个函数的参数是GPIO_LED1，所以我就去找这个参数的具体定义，在include的一堆文件里面，我觉得定义最可能在stm32f103_minimum.h里面，打开后发现，我们梦寐以求的变量就在这里，我使用的板子的灯在B0口，所以改成

#define GPIO_LED1         (GPIO_OUTPUT|GPIO_CNF_OUTPP|GPIO_MODE_50MHz|\
                           GPIO_OUTPUT_CLEAR|GPIO_PORTB|GPIO_PIN0)

然后编译一下，烧进板子里。然后按照最开始提到的视频里面做一遍，然后就让灯闪烁起来了。

总结一下，大致猜测一下nuttx的流程。首先使用configure.sh stm32f103-minimum/userleds来指明这是个stm32f103-minimum最小系统，然后userleds里面包含了为了闪灯所需要定义的全局变量。然后make将\nuttx\include\nuttx\board.h作为头文件，stm32f103-minimum/src文件夹里面的文件作为c文件，完成灯的闪烁代码的编译。编译完过后，会被当成一个设备，放在dev下面，等待被配置。

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