进击的五月，继上期《使用Air724UG制作简易贪吃蛇》教程之后，@打盹的消防车又为大家带来基于STM32的潘多拉LuatOS移植全新教程：

为什么使用潘多拉作为教程呢？

STM32不能没有通讯，那就选IoT开发板——潘多拉显然没什么短板，很适合入门使用。当然，其他STM32也可以参照本教程来做。

文中同样涉及一些其他平台的移植思路，所以想移植LuatOS都可以看一看。

STM32移植LuatOS，潘多拉示例全新教程

Luat OS架构分析
- LuatOS架构图
- LuatOS文件目录
LuatOS移植思路
- Msgbus（消息队列）移植
- Timer（定时器）移植
- Uart（打印）移植
- 文件系统移植
- Air302移植示例
潘多拉移植示例
- 编译环境的集成
- 核心功能的适配
- - RTT基础配置操作
  - 新建luat\_fs\_init.c文件
  - 修改main文件
- 外设的适配
- 网络接口的适配

Luat OS架构分析

移植之前首先看一下LuatOS的总体构架：

LuatOS架构图

可以看到，LuatOS做了一套适配层去对接平台，所以移植只需要做适配层就可以了（别跑，看着很多，其实移植不用做很多，许多已经做了）。

接下来我们看一下LuatOS目录：

LuatOS文件目录

bsp：

bsp文件里存放着各种已经适配了的芯片。目前有：

- Air001

- Air100ST（STM32F4）

- Air302（NB-IoT）

- Air640W（Wi-Fi）

- Air724UG（4G Cat.1）

- Win32

只有这些么？当然不是。W800（Wi-Fi+bt）本人也在做，目前做了基础外设和LVGL；ESP32梦程在做，外设做完大部分，相信不久也会和大家见面；还有一些其他的，也已经计划适配了。
components：一些中间层，本次移植不需要。
docs：一些说明
lua：Lua虚拟机，重要
luat：luat层，重要
mind：思维导图
script：脚本，本次移植不需要。
tools：工具

可以看到，我们主要做的就是移植lua、luat两个文件夹，其中lua层为Lua虚拟机与平台无关，几乎不用改什么，通常放进去可以直接编译。

我们主要看luat：

- luat/cmsis_os2
# cmsis_os2库移植对接层，如果库支持可以直接对接
- luat/freertos
# freertos库移植对接层，如果使用freertos可以直接对接
- luat/rtt
# RT-Thread库移植对接层，如果使用RT-Thread可以直接对接
- luat/include     # 头文件
- luat/module     # lua库实现，几乎无需改动
- luat/packages/lua-cjson
# 平台无关的json库（自由选择软件包）考。

LuatOS移植思路

介绍Luatos构架之后，我们说一下移植思路。需要移植的核心功能有:

- lua虚拟机

- msgbus（消息队列）

- timer（定时）

- uart（打印）

- fs（文件系统）

- 外设

lua虚拟机我们直接把lua文件夹放进去编译即可；

msgbus（消息队列）、timer（定时）如果使用FreeRTOS、RT-Thread或者cmsis_os2，可以直接使用现成的，无需移植（可能不同平台需要微调）；

uart（打印）和fs（文件系统）以及外设，我们需要针对自己的芯片进行对接。

Msgbus（消息队列）移植

首先看msgbus（消息队列），我们要实现luat_msgbus.h中的函数：

// 定义接口方法
void luat_msgbus_init(void);
uint32_t luat_msgbus_put(rtos_msg_t* msg, size_t timeout);
uint32_t luat_msgbus_get(rtos_msg_t* msg, size_t timeout);
uint32_t luat_msgbus_freesize(void);

可以看到我们只需要实现四个函数就可以：

luat_msgbus_init（消息队列初始化）

luat_msgbus_put（消息队发送）

luat_msgbus_get（消息获取）

luat_msgbus_freesize（消息队列剩余空闲位置）

这里我们以FreeRTOS为例：

void luat_msgbus_init(void) {if (!xQueue) { #if configSUPPORT_STATIC_ALLOCATION xQueue =xQueueCreateStatic( QUEUE_LENGTH,ITEM_SIZE,ucQueueStorageArea,&xStaticQueue );#elsexQueue = xQueueCreate(QUEUE_LENGTH, ITEM_SIZE);#endif}}uint32_t luat_msgbus_put(rtos_msg_t* msg, size_t timeout) {if (xQueue == NULL)return 1;return xQueueSendFromISR(xQueue, msg, NULL) == pdTRUE ? 0 : 1;}uint32_t luat_msgbus_get (rtos_msg_t* msg, size_t timeout){if (xQueue == NULL) return 1;return xQueueReceive(xQueue, msg, timeout) == pdTRUE ? 0 : 1; }uint32_t luat_msgbus_freesize(void){if (xQueue == NULL) return 1; return 1;}

可以看到，我们做的就是将LuatOS的消息队列对接到RTOS。

Timer（定时器）移植

接下来移植timer（定时器），我们要实现luat_timer.h中的函数：

int luat\_timer\_start(luat\_timer\_t\* timer);int luat\_timer\_stop(luat\_timer\_t\* timer);luat\_timer\_t\* luat\_timer\_get(size\_t timer\_id);int luat\_timer\_mdelay(size\_t ms);

也很简单，我们只有需要实现：

luat_timer_start（定时器开启）

luat_timer_stop（定时器停止）

luat_timer_get（定时器获取）

luat_timer_mdelay（延迟）

同样我们以FreeRTOS为例：

int luat_timer_start(luat_timer_t* timer){TimerHandle\_t os\_timer;int timerIndex;timerIndex = nextTimerSlot();if (timerIndex < 0可以) { return 1; // too many timer!!} os\_timer = xTimerCreate("luat\_timer", timer->timeout / portTICK\_RATE\_MS, timer->repeat, timer, luat\_timer\_callback);if (!os\_timer) { return -1; } timers\[timerIndex\] = timer; timer->os\_timer = os\_timer;int re = xTimerStart(os\_timer, 0);if (re != pdPASS) { xTimerDelete(os\_timer, 0); timers\[timerIndex\] = 0; } return re == pdPASS ? 0 : -1;}int luat_timer_stop(luat_timer_t* timer) { if (!timer) return 1; for (size_t i = 0; i < FREERTOS\_TIMER\_COUNT; i++)          { if (timers\[i\] == timer) { timers\[i\] = NULL; break;} } xTimerStop((TimerHandle\_t)timer->os\_timer, 10); xTimerDelete((TimerHandle\_t)timer->os\_timer, 10); return 0; }; luat_timer_t\* luat_timer_get(size_t timer\_id) {for (size_t i = 0; i < FREERTOS\_TIMER\_COUNT; i++){ if (timers\[i\] && timers\[i\]->id == timer\_id) { return timers\[i\]; } }return NULL; }int luat_timer_mdelay(size_t ms) { if (ms > 0) { vTaskDelay(ms / portTICK\_RATE\_MS); } return 0; }

可以看到，和消息队列一样，只要将LuatOS的定时函数对接RTOS的定时函数就OK啦，很简单是不是。

Uart（打印）移植

接下来uart（打印），我们需要实现luat_uart.h，针对使用的板子实现以下几个串口基本的函数即可：

int l\_uart\_handler(lua\_State \*L, void\* ptr);int luat\_uart\_setup(luat\_uart\_t\* uart);int luat\_uart\_write(int uartid, void\* data, size\_t length);int luat\_uart\_read(int uartid, void\* buffer, size\_t length);int luat\_uart\_close(int uartid);int luat\_uart\_exist(int uartid);int luat\_setup\_cb(int uartid, int received, int sent);

文件系统移植

剩下一个文件系统，如果我们的板子支持posix风格，那么恭喜，可以直接对接，否则我们需要实现luat_fs.h。

int luat_fs_init(void);
int luat_fs_mkfs(luat_fs_conf_t *conf);
int luat_fs_mount(luat_fs_conf_t *conf);
int luat_fs_umount(luat_fs_conf_t *conf);
int luat_fs_info(const char* path, luat_fs_info_t *conf);
FILE* luat_fs_fopen(const char *filename, const char *mode);
int luat_fs_getc(FILE* stream);
int luat_fs_fseek(FILE* stream, long int offset, int origin);
int luat_fs_ftell(FILE* stream);
int luat_fs_fclose(FILE* stream);
int luat_fs_feof(FILE* stream);
int luat_fs_ferror(FILE *stream);
size_t luat_fs_fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);
size_t luat_fs_fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);
int luat_fs_remove(const char *filename);
int luat_fs_rename(const char *old_filename, const char *new_filename);
size_t luat_fs_fsize(const char *filename);
int luat_fs_fexist(const char *filename);
int luat_fs_mkdir(char const* _DirName);
int luat_fs_rmdir(char const* _DirName);
#ifdef LUAT_USE_FS_VFS
struct luat_vfs_file_opts
{FILE* (*fopen)(void* fsdata, const char *filename, const char *mode); i
nt (*getc)(void* fsdata, FILE* stream);
int (*fseek)(void* fsdata, FILE* stream, long int offset, int origin);
int (*ftell)(void* fsdata, FILE* stream);
int (*fclose)(void* fsdata, FILE* stream);
int (*feof)(void* fsdata, FILE* stream);
int (*ferror)(void* fsdata, FILE *stream);
size_t (*fread)(void* fsdata, void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);
size_t (*fwrite)(void* fsdata, const void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);
};
struct luat_vfs_filesystem_opts
{int (*remove)(void* fsdata, const char *filename);   int (*rename)(void* fsdata, const char *old_filename, const char *new_filename);
size_t (*fsize)(void* fsdata, const char *filename); int (*fexist)(void* fsdata, const char *filename);
int (*mkfs)(void* fsdata, luat_fs_conf_t *conf);
int (*mount)(void** fsdata, luat_fs_conf_t *conf);
int (*umount)(void* fsdata, luat_fs_conf_t *conf); int (*info)(void* fsdata, const char* path, luat_fs_info_t *conf);
int (*mkdir)(void* fsdata, char const* _DirName); int (*rmdir)(void* fsdata, char const* _DirName);
};
struct luat_vfs_filesystem
{char name[16];
struct luat_vfs_filesystem_opts opts;
struct luat_vfs_file_opts fopts;
};
typedef struct luat_vfs_mount
{struct luat_vfs_filesystem *fs;
void *userdata; char prefix[16];
int ok;
}
luat_vfs_mount_t;
typedef struct luat_vfs_fd
{FILE* fd;
luat_vfs_mount_t *fsMount;
}
luat_vfs_fd_t;
typedef struct luat_vfs
{struct luat_vfs_filesystem*   fsList[LUAT_VFS_FILESYSTEM_MAX];
luat_vfs_mount_t mounted[LUAT_VFS_FILESYSTEM_MOUNT_MAX];
luat_vfs_fd_t fds[LUAT_VFS_FILESYSTEM_FD_MAX+1];
}
luat_vfs_t;
int luat_vfs_init(void* params);
int luat_vfs_reg(const struct luat_vfs_filesystem* fs);
FILE* luat_vfs_add_fd(FILE* fd, luat_vfs_mount_t * mount);
int luat_vfs_rm_fd(FILE* fd);
#endif

这部分需要针对各自的平台实现对接，各位需要针对自己的去实现。

随后我们需要创建一个luat_base_xxx.c去管理我们移植的库以及自己的板卡信息，这里我们以Air302为例：

Air302移植示例

static const luaL\_Reg loadedlibs\[\] = { {"\_G", luaopen\_base}, // \_G {LUA\_LOADLIBNAME, luaopen\_package}, // require {LUA\_COLIBNAME, luaopen\_coroutine}, // coroutine协程库 {LUA\_TABLIBNAME, luaopen\_table},    // table库,操作table类型的数据结构 {LUA\_IOLIBNAME, luaopen\_io},    // io库,操作文件 {LUA\_OSLIBNAME, luaopen\_os},    // os库,已精简 {LUA\_STRLIBNAME, luaopen\_string},   // string库,字符串操作 {LUA\_MATHLIBNAME, luaopen\_math},    // math 数值计算 {LUA\_DBLIBNAME, luaopen\_debug},   // debug库,已精简// 往下是LuatOS定制的库, 如需精简请仔细测试//------------------------------------------------------------// 核心支撑库, 不可禁用!! {"rtos",    luaopen\_rtos},    // rtos底层库, 核心功能是队列和定时器 {"log",     luaopen\_log},    // 日志库 {"timer",   luaopen\_timer},    // 延时库//-------------------------------------------------------------// 设备驱动类, 可按实际情况删减. 即使最精简的固件, 也强烈建议保留uart库 {"uart",    luaopen\_uart},   // 串口操作 {"gpio",    luaopen\_gpio},   // GPIO脚的操作 {"i2c",     luaopen\_i2c},    // I2C操作 {"spi",     luaopen\_spi},    // SPI操作 {"adc",     luaopen\_adc},    // ADC模块 {"pwm",     luaopen\_pwm},   // PWM模块//-------------------------------------------------------------// 工具库, 按需选用 {"json",    luaopen\_cjson},    // json的序列化和反序列化 {"pack",    luaopen\_pack},    // pack.pack/pack.unpack {"mqttcore",luaopen\_mqttcore},    // MQTT 协议封装 {"libcoap", luaopen\_libcoap},   // 处理COAP消息 {"libgnss", luaopen\_libgnss},    // 处理GNSS定位数据 {"fs",   luaopen\_fs},    // 文件系统库,在io库之外再提供一些方法 {"sensor",  luaopen\_sensor},    // 传感器库,支持DS18B20 {"disp",  luaopen\_disp},    // OLED显示模块,支持SSD1306 {"u8g2", luaopen\_u8g2},     // u8g2 {"crypto",luaopen\_crypto},   // 加密和hash模块// {"eink",  luaopen\_eink}, // 电子墨水屏,试验阶段 //{"iconv", luaopen\_iconv}, // 编码转换,暂不可用//----------------------------------------------------------------// 联网及NBIOT特有的库 {"socket",  luaopen\_socket},     // 套接字操作 {"lpmem",   luaopen\_lpmem},      // 低功耗时仍工作的内存块 {"nbiot",   luaopen\_nbiot},   // NBIOT专属模块 {"pm",      luaopen\_pm},    // 低功耗模式 {"http",  luaopen\_http},  // http库 {"ctiot", luaopen\_ctiot},   // ctiot库，中国电信ctwing平台 {NULL, NULL}};// 按不同的rtconfig加载不同的库函数void luat\_openlibs(lua\_State \*L) { // 加载系统库 const luaL\_Reg \*lib;/\* "require" functions from 'loadedlibs' and set results to global table \*/ for (lib = loadedlibs; lib->func; lib++) { luaL\_requiref(L, lib->name, lib->func, 1); lua\_pop(L, 1);  /\* remove lib \*/ }}const char\* luat\_os\_bsp(void) { return "ec616"; }

我们可以将未实现的或者不想编译的注释掉，修改bsp名等，随后在我们的主程序中启用lua虚拟机。


#include "bget.h"#include "luat\_base.h"void app\_main(void){bpool(ptr, size); // lua vm需要一块内存用于内部分配, 给出首地址及大小   luat_main();// luat_main是LuatOS的主入口, 该方法通常不会返回}

接下来我们就是编译，根据报错修改、调试。

这样LuatOS基础移植就实现了，随后就是外设的适配。和之前一样，查看对应的.h文件，去对接需要实现的函数，可以参考已经实现的做移植。

可以看到——LuatOS移植的依赖并不多，甚至没有RTOS也可以实现移植。

潘多拉移植示例

移植顺序按照wendal在LuatOS上的bsp移植顺序，依次为：编译环境的集成、核心功能的适配、外设的适配以及网络接口的适配。

编译环境的集成

首先我们需要一个潘多拉的rtt工程，clone rtt的最新仓库，进去潘多拉的bsp使用scons --dist命令提取一个工程。

\- lua                    # Lua虚拟机 \- luat/module       # lua库实现

放进去编译，确保编译没问题。

核心功能的适配

我们使用的RTT，这部分移植已经做好了，只需要把RTT目录放进去，首次移植编译我们只加入一些核心基础的就可以，不需要加入RTT目录中全部代码。

可以看到，核心的移植已经都做好了。编译之前需要配置一下RTT：

RTT基础配置操作

• menuconfig进入开启文件系统

• 开启nor flash（我们使用了板载的nor flash）

• 修改主线程heap

• 开启libc库

• 开启ymodem为了后面下载脚本

• 外设开启QSPI FLASH驱动

• 开启timer等其他驱动（按自己实际需要）

• 软件包开启FAL

• 软件包开启littlefs

随后，将luat_rtt_base.c中未使用的库注释掉：

编译看看，会报错：

我们的bsp已经做了FAL配置，所以进入FAL软件包，把sample去掉：

然后我们初始化文件系统，新建一个luat_fs_init.c：

新建luat_fs_init.c文件

#include "luat_base.h"#include "luat_malloc.h"#include "luat_msgbus.h"#include "luat_timer.h"#include "luat_gpio.h"#include "rtthread.h"#include <rtdevice.h>/* 添加 fal 头文件 */#include <fal.h>/* 添加文件系统头文件 */#include <dfs_fs.h>#define DBG_TAG "port.fs"#define DBG_LVL       DBG_LOG#include <rtdbg.h>#include "drv_flash.h"#include "lfs.h"  /* 定义要使用的分区名字 */#define FS_PARTITION_NAME             "filesystem"static uint8_t fs_ok = 0;extern char luadb_inline[];int luat_fs_init(void){ if (fs_ok) return 0;fs_ok = 1;struct rt_device *mtd_dev= RT_NULL; /* 初始化 fal */    fal_init();  /* 生成 mtd 设备 */    mtd_dev = fal_mtd_nor_device_create(FS_PARTITION_NAME); if (!mtd_dev){        LOG_E("Can't create a mtd device on '%s' partition.", FS_PARTITION_NAME);}else
{ /* 挂载 littlefs */        if (dfs_mount(FS_PARTITION_NAME, "/", "lfs", 0, 0) == 0)       {LOG_I("Filesystem initialized!");        } else
{ /* 格式化文件系统 */            dfs_mkfs("lfs", FS_PARTITION\_NAME); /* 挂载 littlefs */            if (dfs_mount("filesystem", "/", "lfs", 0, 0) == 0)            {                LOG_I("Filesystem initialized!");            } else            {                LOG_E("Failed to initialize filesystem!");            }
}
} // 尝试挂载luadb区域mkdir("/lua", 0); return 0;} INIT_ENV_EXPORT(luat_fs_init);

修改main文件

#include <rtthread.h>
#include <rtdevice.h>
#include <board.h>#define DBG_ENABLE#define DBG_SECTION_NAME     "main"
#define DBG_LEVEL       DBG_LOG
#define DBG_COLOR#include <rtdbg.h>
#include "luat_base.h"
int main(void)
{rt_thread_mdelay(100); // 故意延后100ms    luat_log_set_uart_port(1);luat_main();    while (1){        rt_thread_delay(10000000);    }}

此时编译测试正常，下载测试：

可以看到虚拟机正常跑起来了，因为没找到main.lua所以重启。

我们把sys.lua和main.lua，通过ymodem下载进去重启：

脚本运行成功，至此LuatOS基础移植成功。

外设的适配

基于RTT的大部分外设已经适配了，直接添加我们之前删除的RTT目录下的文件编译测试即可。

网络接口的适配

基于RTT的网络接口也已经适配了，直接添加我们之前删除的RTT目录下的文件编译测试即可。

本期移植教程就讲到这里了.

源码下载

上海合宙通信模块 - 合宙Luat,让万物互联更简单

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