ART-PI Smart 開發板介紹

art-pi smart 是rt-thread公司推出的一款基于NXP公司imx6ull處理器的開發板，主要用來測試評估RT公司去年新發布的混合微內核操作系統RT-Smart。

RT-Thread Smart（簡稱 rt-smart）嵌入式實時操作系統是基于 RT-Thread 操作系統衍生的新分支，面向帶 MMU，中高端應用的芯片，例如 ARM Cortex-A 系列芯片，MIPS 芯片，帶 MMU 的 RISC-V 芯片等。rt-smart 在 RT-Thread 操作系統的基礎上啟用獨立、完整的進程方式，同時以混合微內核模式執行。

rt-smart 是一款高性能混合微內核操作系統，在傳統嵌入式操作系統劃分中，rt-smart 能夠填補傳統 RTOS 和大型操作系統 Linux 之間的空白，在實時性、成本、安全性、啟動速度等方面可以取得最佳的平衡。

開發環境的建立

下載RT-Smart SDK

RT官方針對ART-PI Smart開發板提供了完整的SDK開發包，該SDK有完整的bsp支持，并且有詳細的readme文件作為離線參考，在進行開發之前，先從gittee上獲取該sdk完整的文件（本人電腦離線使用居多，所以簡單粗暴直接從gittee上下載zip本地解壓即可）。這里需要注意一下，因為后續本人選擇的是scons構建工具通過ENV命令行窗口來進行構建，所以SDK放置的目錄一定不要有中文（任何開發設計工作，都不要出現中文路徑，這是個好習慣）。1.ART-Pi-Smart SDK倉庫

https://gitee.com/rtthread/ART-Pi-smart

2.ART-Pi-Smart 用戶手冊

https://art-pi.gitee.io/smart-website/docs/#/user_manual/user_manual?id=windows-%e4%b8%8b%ef%bc%8c%e5%bf%ab%e9%80%9f%e4%bd%93%e9%aa%8c-rt-smart

如下圖所示，是ART-PI Smart的SDK目錄結構：

如下圖所示，是開發板控制臺界面下smart系統目錄結構，具體開發板上電鏈接流程請參考官方文檔，此處不贅述。需要注意的是，電腦上要提前安裝cp210x的驅動。

安裝ENV和SCONS構建工具

Env 是 RT-Thread 推出的開發輔助工具，針對基于 RT-Thread 操作系統的項目工程，提供編譯構建環境、圖形化系統配置及軟件包管理功能。其內置的 menuconfig 提供了簡單易用的配置剪裁工具，可對內核、組件和軟件包進行自由裁剪，使系統以搭積木的方式進行構建。

主要特性

menuconfig 圖形化配置界面，交互性好，操作邏輯強；

• 豐富的文字幫助說明，配置無需查閱文檔；
• 使用靈活，自動處理依賴，功能開關徹底；
• 自動生成 rtconfig.h，無需手動修改；
• 使用scons工具生成工程，提供編譯環境，操作簡單；
• 提供多種軟件包，模塊化軟件包耦合關聯少，可維護性好；
• 軟件包可在線下載，軟件包持續集成，包可靠性高；

具體的ENV安裝和使用，參考最權威的官方文檔即可，這里不做過多贅述啦。

• RT官方ENV用戶手冊

https://www.rt-thread.org/document/site/#/development-tools/env/env

• RT官方SCONS用戶手冊

https://www.rt-thread.org/document/site/#/development-tools/scons/scons

安裝對應系統下的編譯工具鏈

ART-PT Smart可以在windows下開發，也可以在Linux環境下開發，本人選擇了日常熟悉的windows環境開部署相關的編譯工具鏈，也方便后續新上手的朋友們快速熟悉。在解壓好的SDK根目錄下，找到toos文件夾，進去之后，在tools文件夾下，打開ENV窗口，輸入指令

1pythonget_toolchain.py

在主機保證聯網的前提下，該腳本會自動識別用戶當前的開發環境，自動安裝相匹配的編譯工具鏈

安裝完畢之后，在ENV命令行界面，輸入如下指令，查看工具鏈是否安裝正確：

1arm-linux-musleabi-gcc-v

出現如下內容代表工具鏈已經自動安裝好：

 1Usingbuilt-inspecs.
 2COLLECT_GCC=arm-linux-musleabi-gcc
 3COLLECT_LTO_WRAPPER=e:/test/rt-smart/tools/gnu_gcc/arm-linux-musleabi_for_i686-w64-mingw32/bin/../libexec/gcc/arm-linux-musleabi/7.3.0/lto-wrapper.exe
 4Target:arm-linux-musleabi
 5Configuredwith:../src_gcc/configure--disable-werror--prefix=--target=arm-linux-musleabi--with-sysroot=/arm-linux-musleabi--with-build-sysroot=/builds/research/musl-toolchain/build/arm-linux-musleabi_for_i686-w64-mingw32/sysroot/--enable-languages=c,c++--disable-multilib--enable-tls--disable-libmudflap--disable-libsanitizer--disable-gnu-indirect-function--disable-libmpx--enable-libstdcxx-time--host=i686-w64-mingw32--disable-bootstrapAR_FOR_TARGET=arm-linux-musleabi-arAS_FOR_TARGET=arm-linux-musleabi-asLD_FOR_TARGET=arm-linux-musleabi-ldNM_FOR_TARGET=arm-linux-musleabi-nmOBJCOPY_FOR_TARGET=arm-linux-musleabi-objcopyOBJDUMP_FOR_TARGET=arm-linux-musleabi-objdumpRANLIB_FOR_TARGET=arm-linux-musleabi-ranlibREADELF_FOR_TARGET=arm-linux-musleabi-readelfSTRIP_FOR_TARGET=arm-linux-musleabi-strip
 6Threadmodel:posix
 7gccversion7.3.0(GCC)
 8builddate:Sep30202113:47:19
 9buildsha:b998444eb32a74bdeb55fd70963187255ae6efe0
10buildjob:173019

接著，打開ENV工具，然后輸入執行：

1smart-env.bat

該操作是在進一步開發前先設置好環境變量（rt-smart 工具鏈、編譯器等），輸入如下指令，查看環境變量是否生效：

1setRTT

如果生效，則會顯示如下信息，否則請檢sdk相關查路徑是否有中文，或者工具鏈沒有安裝等。

1RTT_CC=gcc
2RTT_CC_PREFIX=arm-linux-musleabi-
3RTT_EXEC_PATH=E:	est
t-smart	oolsgnu_gccarm-linux-musleabi_for_i686-w64-mingw32
4in

（注意：后續每次打開ENV工具進行scons之類的操作，都必須線設置該環境變量，否則后續編譯構建將會報錯！）

構建和編譯內核

內核裁剪與構建

進入到SDK根目錄下，然后依次進入到ART-PI Smart BSP所在的目錄下，例如：

1盤符:..ART-Pi-smart-masterkernelspimx6ull-artpi-smart

在該目錄下，打開ENV命令行窗口，輸入指令：

1menuconfig

則ENV窗口會自動彈出內核的圖形配置界面，如下圖所示：

在menuconfig配置界面下，有豐富的外設資源和各種系統相關的組件，以及內核相關的功能供開發者進行勾選、適配和裁剪。如果之前有過RT-Thread的開發經驗，那么這個流程將會非常熟悉。配置完成后，依次推出并保存，回到命令行界面，然后輸入如下指令對剛才配置好的內核進行編譯：

1scons

該編譯指令其實還可以配合其他參數一起使用，具體細節請參考前文提到的官方SCONS用戶手冊。

新內核的更新方式

在bsp目錄下，scons成功之后，將會生成內核的可執行文件，分別是：

1rtthread.bin
2rtthread.elf
3rtthread.imx
4rtthread.img

運行新的內核，本文只用到了以上兩種文件格式，分別是imx和bin格式的內核文件。

單次運行新內核

通過開發板網絡接口，可以傳輸內核文件到開發板并且執行，檢測內核當前運行情況。同時也可以利用開發板上第二個usb接口，通過上位機軟件加載啟動內核。這兩種方式在官方手冊里介紹的較為詳細，本文不再贅述。請參考前文給出的官方鏈接。
在這里提及這種方式，主要是想引出一個自己遇到的問題，本人手中的板子，emmc文件系統上的內核文件版本較老，網絡IP不能靜態設置，只能DHCP動態分配，而我身邊恰好沒有路由器，更新之后內核用到官方的方式加載運行之后，可以正常設置靜態IP，但是復位之后，系統內核又回到舊的版本，也就是說，上面提到的官方示例的加載運行方式是把內核文件加載到RAM種運行了，所以，如果跟我一樣有需要把內核文件上傳到emmc的文件系統中的朋友，可以用下面兩種方式。

固化內核到EMMC文件系統

方法一：通過webserver傳輸目前Smart的內核中，帶有webclien.elf程序，在電腦端可以建立一個webserver服務器，在板子上，執行webclient.elf，可以直接訪問并下載對應路徑下的內核bin文件，然后在控制臺窗口，通過cp指令把新的內核bin文件拷貝覆蓋到舊的內核所在的路徑下即可。這種方式比較一勞永逸，但是，在本人實際測試過程中，webclient下載到的文件一直出錯，文件大小也不對。不知道是否是webclient.elf源碼有bug。該方法暫時記錄在此處，有興趣研究的朋友可以后續自行嘗試。 下面貼出我在電腦端建立建議websever的python指令：

1python-mhttp.server8080

方法二：通過sd傳輸除了web下載內核bin文件到emmc上的文件系統中，還可以更簡單粗暴的通過sd卡把bin文件傳輸到文件系統中。該過程較為簡單，在系統控制臺界面，進入sd卡的bin文件所在路徑，直接cp操作就ok。
這里需要記錄一下本人在使用SD卡時出現的小問題。當前smart系統不支持sd卡的熱插拔檢測，所以，在系統運行時，拔掉sd卡，內核會報rt_device相關的錯誤。其二是，在系統初始化打印信息的時候，每次都提示SD卡初始化失敗，但是進入系統后，sd卡目錄又能正常訪問，不知道是不是系統bug，后續感興趣的朋友可以嘗試解決一下。

用戶態程序編譯

內核的相關操作之后，就是用戶APP程序的相關操作介紹了。這一部分較為簡單，在ENV窗口下（確保已經執在根目錄下行過set RTT指令，并且檢查環境變量是正確的），進入到如下路徑

1盤符:...ART-Pi-smart-masteruserapps

該路徑下apps文件夾下，存放的是用戶app的源文件，例如HELLO文件夾下，存放的就是輸出“hello world”的歷程源碼，在root/bin路徑下，存放的是用戶app對應編譯生成的系統elf格式的可執行文件。用戶APP程序構建使用的是SCONS工具，該工具采用的python語言編寫，類似于Liunx下常用的的Cmake之類的工具，我們以官方hello程序為例，默認scons構建腳本已經寫好，具體scons的操作方法，請參考前文提到的官網文檔，此處不贅述。此時在ENV界面下，輸入如下指令即可完成編輯和生成elf文件：

1scons--app=hello

編譯成功之后，會看到相應的信息和生成的elf文件名稱，如果程序有語法錯誤，那么此處會有詳細的報錯。這里再本人測試使用中發現一個問題，當前編譯檢查較為嚴格，移植之前自己寫的小例程，發現一些沒有調用的變量和函數，統統會被視為錯誤，或者一些不是那么匹配的數據類型（如char到int之類的），也是直接全部報錯，而不是警告，這一點是可以修改編譯規則的，但是本人太熟悉對應的腳本文件，所以暫時沒有處理，在次提出該問題，供后來朋友避坑。

用戶態程序下載運行

在sd卡運行

用戶程序生成的elf文件，在root/bin路徑下，拷貝該elf文件到sd卡，并且掛載sd卡到系統上，進入到對應目錄，即可運行用戶的應用程序。這個方法對于需要反復調試的操作很不友好。所以更推薦下面這種做法。

tftp方式運行

在群友@Red 的推薦下，本人測試了一款開源的tftp客戶端，名字叫做tftpx
tftpx github倉庫鏈接

https://github.com/ideawu/tftpx/blob/master/client.c

它在開發板上運行之后，配合電腦端tftp服務器，即可下載對應路徑下的elf文件到板子系統中去。電腦端推薦使用tftp64.exe這個軟件，按照要求建立好TFTP服務器，設置好IP和文件所在路徑，即可。然后通過SD卡，把tftpx.elf文件拷貝到板子系統root/bin路徑下，并且執行，執行格式如下：

1tftpx.elf192.168.1.1008080

此時只要網絡暢通，就會提示相應的操作說明，我們可以輸入如下指令，來下載剛剛編譯好的hello.elf

用戶app。

1gethello.elf

下載完畢后退出，即可。本人把編譯好的tftpx.elf文件放在附件中，供有需要的朋友下載使用。如果您有更方便更高效的elf傳輸加載方式，也可回帖分享介紹哦。(●'?'●)

總結

rt-smart作為國產新一代操作系統。未來可期。在起步階段，能做到當下的完成程度，實屬不易，任何一個做軟件開發的工程師，都能想象到這其中的艱辛和不易。在本次初步使用過程中，既體會到了RT系統高效精煉的特點，也發現了些許問題，在積極與群里各位大佬交流中，不僅解決了問題，還學到了很多其他方面的知識。我認為這才是一種良心循環。作為一個開源系統，衷心希望在@bernard 的帶領下，大家都多多參與進來，貢獻自己微薄的力量，讓Smart在未來能以洪水之勢迅猛發展。最后，再次感謝RT官方提供的這次試用機會，感謝熊大@bernard 在半夜還在給大家解決問題.感謝@RT-Thread小師弟認真負責的態度，在疫情期間保證了板子的順利發貨以及本活動的順利進行。本人預計后續會陸續把最近在使用過程中的一些心得、程序設計等方面的感悟分享出來。作為該分享的第一篇，我想以詩人北島的詩《回答》中的幾句話，作為第一篇文章的結束；致代碼，致理想，致這個世界上每一個參與開源項目的蕓蕓碼農。

“如果海洋注定要決堤，
就讓所有的苦水都注入我心中，
如果陸地注定要上升，
就讓人類重新選擇生存的峰頂。
新的轉機和閃閃星斗，
正在綴滿沒有遮攔的天空。
那是五千年的象形文字，
那是未來人們凝視的眼睛。”
---北島《回答》節選

作者：RT-Thread社區成員RickFlying