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使用 RT-Thread 的 FinSH 对硬件进行编程

作者: Alan Smithee 译者: LCTT Xingyu.Wang

| 2020-09-29 23:31      

由于物联网(IoT)的兴起,对硬件进行编程变得越来越普遍。RT-Thread 可以让你可以用 FinSH 从 Linux 命令行与设备进行沟通、

RT-Thread 是一个开源的实时操作系统,用于对物联网(IoT)设备进行编程。FinSH 是 RT-Thread 的命令行组件,它提供了一套操作界面,使用户可以从命令行与设备进行沟通。它主要用于调试或查看系统信息。

通常情况下,开发调试使用硬件调试器和 printf 日志来显示。但在某些情况下,这两种方法并不是很有用,因为它是从运行的内容中抽象出来的,而且它们可能很难解析。不过 RT-Thread 是一个多线程系统,当你想知道一个正在运行的线程的状态,或者手动控制系统的当前状态时,这很有帮助。因为它是多线程的,所以你能够拥有一个交互式的 shell,你可以直接在设备上输入命令、调用函数来获取你需要的信息,或者控制程序的行为。如果你只习惯于 Linux 或 BSD 等现代操作系统,这在你看来可能很普通,但对于硬件黑客来说,这是极其奢侈的,远超将串行电缆直接连线到电路板上以获取一丝错误的做法。

FinSH 有两种模式。

  • C 语言解释器模式,称为 c-style。
  • 传统的命令行模式,称为 msh(模块 shell)。

在 C 语言解释器模式下,FinSH 可以解析执行大部分 C 语言的表达式,并使用函数调用访问系统上的函数和全局变量。它还可以从命令行创建变量。

在 msh 模式下,FinSH 的操作与 Bash 等传统 shell 类似。

GNU 命令标准

当我们在开发 FinSH 时,我们了解到,在编写命令行应用程序之前,你需要熟悉 GNU 命令行标准。这个标准实践的框架有助于给界面带入熟悉感,这有助于开发人员在使用时感到舒适和高效。

一个完整的 GNU 命令主要由四个部分组成。

  1. 命令名(可执行文件):命令行程序的名称;
  2. 子命令:命令程序的子函数名称。
  3. 选项:子命令函数的配置选项。
  4. 参数:子命令函数配置选项的相应参数。

你可以在任何命令中看到这一点。以 Git 为例:

git reset --hard HEAD~1

这一点可以分解为:

GNU command line standards

可执行的命令是 git,子命令是 reset,使用的选项是 --head,参数是 HEAD~1

再举个例子:

systemctl enable --now firewalld

可执行的命令是 systemctl,子命令是 enable,选项是 --now,参数是 firewalld

想象一下,你想用 RT-Thread 编写一个符合 GNU 标准的命令行程序。FinSH 拥有你所需要的一切,并且会按照预期运行你的代码。更棒的是,你可以依靠这种合规性,让你可以自信地移植你最喜欢的 Linux 程序。

编写一个优雅的命令行程序

下面是一个 RT-Thread 运行命令的例子,RT-Thread 开发人员每天都在使用这个命令:

usage: env.py package [-h] [--force-update] [--update] [--list] [--wizard]
                      [--upgrade] [--printenv]

optional arguments:
  -h, --help      show this help message and exit
  --force-update  force update and clean packages, install or remove the
                  packages by your settings in menuconfig
  --update        update packages, install or remove the packages by your
                  settings in menuconfig
  --list          list target packages
  --wizard        create a new package with wizard
  --upgrade       upgrade local packages list and ENV scripts from git repo
  --printenv      print environmental variables to check

正如你所看到的那样,它看起来很熟悉,行为就像你可能已经在 Linux 或 BSD 上运行的大多数 POSIX 应用程序一样。当使用不正确或不充分的语法时,它会提供帮助,它支持长选项和短选项。这种通用的用户界面对于任何使用过 Unix 终端的人来说都是熟悉的。

选项种类

选项的种类很多,按长短可分为两大类。

  1. 短选项:由一个连字符加一个字母组成,如 pkgs -h 中的 -h 选项。
  2. 长选项:由两个连字符加上单词或字母组成,例如,scons- --target-mdk5 中的 --target 选项。

你可以把这些选项分为三类,由它们是否有参数来决定。

  1. 没有参数:该选项后面不能有参数。
  2. 参数必选:选项后面必须有参数。
  3. 参数可选:选项后可以有参数,但不是必需的。

正如你对大多数 Linux 命令的期望,FinSH 的选项解析非常灵活。它可以根据空格或等号作为定界符来区分一个选项和一个参数,或者仅仅通过提取选项本身并假设后面的内容是参数(换句话说,完全没有定界符)。

  • wavplay -v 50
  • wavplay -v50
  • wavplay --vol=50

使用 optparse

如果你曾经写过命令行程序,你可能会知道,一般来说,你所选择的语言有一个叫做 optparse 的库或模块。它是提供给程序员的,所以作为命令的一部分输入的选项(比如 -v 或 --verbose)可以与命令的其他部分进行解析。这可以帮助你的代码从一个子命令或参数中获取一个选项。

当为 FinSH 编写一个命令时,optparse 包希望使用这种格式:

MSH_CMD_EXPORT_ALIAS(pkgs, pkgs, this is test cmd.);

你可以使用长形式或短形式,或者同时使用两种形式来实现选项。例如:

static struct optparse_long long_opts[] =
{
    {"help"        , 'h', OPTPARSE_NONE}, // Long command: help, corresponding to short command h, without arguments.
    {"force-update",  0 , OPTPARSE_NONE}, // Long comman: force-update, without arguments
    {"update"      ,  0 , OPTPARSE_NONE},
    {"list"        ,  0 , OPTPARSE_NONE},
    {"wizard"      ,  0 , OPTPARSE_NONE},
    {"upgrade"     ,  0 , OPTPARSE_NONE},
    {"printenv"    ,  0 , OPTPARSE_NONE},
    { NULL         ,  0 , OPTPARSE_NONE}
};

创建完选项后,写出每个选项及其参数的命令和说明:

static void usage(void)
{
    rt_kprintf("usage: env.py package [-h] [--force-update] [--update] [--list] [--wizard]\n");
    rt_kprintf("                      [--upgrade] [--printenv]\n\n");
    rt_kprintf("optional arguments:\n");
    rt_kprintf("  -h, --help      show this help message and exit\n");
    rt_kprintf("  --force-update  force update and clean packages, install or remove the\n");
    rt_kprintf("                  packages by your settings in menuconfig\n");
    rt_kprintf("  --update        update packages, install or remove the packages by your\n");
    rt_kprintf("                  settings in menuconfig\n");
    rt_kprintf("  --list          list target packages\n");
    rt_kprintf("  --wizard        create a new package with wizard\n");
    rt_kprintf("  --upgrade       upgrade local packages list and ENV scripts from git repo\n");
    rt_kprintf("  --printenv      print environmental variables to check\n");
}

下一步是解析。虽然你还没有实现它的功能,但解析后的代码框架是一样的:

int pkgs(int argc, char **argv)
{
    int ch;
    int option_index;
    struct optparse options;

    if(argc == 1)
    {
        usage();
        return RT_EOK;
    }

    optparse_init(&options, argv);
    while((ch = optparse_long(&options, long_opts, &option_index)) != -1)
    {
        ch = ch;

        rt_kprintf("\n");
        rt_kprintf("optopt = %c\n", options.optopt);
        rt_kprintf("optarg = %s\n", options.optarg);
        rt_kprintf("optind = %d\n", options.optind);
        rt_kprintf("option_index = %d\n", option_index);
    }
    rt_kprintf("\n");

    return RT_EOK;
}

这里是函数头文件:

#include "optparse.h"
#include "finsh.h"

然后,编译并下载到设备上。

Output

硬件黑客

对硬件进行编程似乎很吓人,但随着物联网的发展,它变得越来越普遍。并不是所有的东西都可以或者应该在树莓派上运行,但在 RT-Thread,FinSH 可以让你保持熟悉的 Linux 感觉。

如果你对在裸机上编码感到好奇,不妨试试 RT-Thread。


via: https://opensource.com/article/20/9/hardware-command-line

作者:Alan Smithee 选题:lujun9972 译者:wxy 校对:wxy

本文由 LCTT 原创编译,Linux中国 荣誉推出



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贡献时间:2014-07-25 -> 2020-10-26
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