目录名称

前言
架构分析
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
潘多拉移植示例
- 编译环境的集成
- 核心功能的适配
- 外设的适配
- 网络接口的适配

前言

四月时候就说准备出一个教程，但是很抱歉手里一直有事加上状态不好拖到现在。为什么使用潘多拉作为教程呢？因为想做个STM32的但是不能没有通讯呀，那就选iot开发版，潘多拉显然没什么短板，很适合入门使用（当然其他stm32也可以按照本教程做，我也会说一些其他平台的移植思路，所以想移植luatos都可以看一看）。移植思路我们以freertos为例，stm32我们以RT-Thread为例进行移植，尽量多说一些。

架构分析

移植之前首先看一下luatos的总体构架：

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：

bsp：bsp里存放着各种已经适配了的芯片，目前有air001，air100st（stm32f4），air302（nb），air640w（wifi），air724（cat1），win32，只有这些么？当然不是，W800（WiFi+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，我们这次移植不需要

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）

移植思路

介绍luatos构架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），随后移植外设。

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（消息队列释放），这里我们已freertos为例：

void luat_msgbus_init(void) {if (!xQueue) {#if configSUPPORT_STATIC_ALLOCATIONxQueue = 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) {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：

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);

我们需要针对我们的板子实现这几个串口基本的函数就OK拉

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);int (*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

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：

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
将

    - 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
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

#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

#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100msluat_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

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