起因

近日嵌入式系统实验课，涉及到了Linux的内核编译，然而实验所讲的十分粗浅，仅是一步步复制粘贴，故萌生想法——动手编译一个操作系统内核。

在学习实时操作系统时听说了NuttX，颇感兴趣，便从它下手。

硬件设备

手上有一块闲置的（人手一块的）STM32F03C8T6最小系统板。
STM32F103C8T6，是ARM Cortex-M3的内核，显然在官方的支持平台列表中，有64KB的片上Flash和20KB的片上SRAM,应该可以装得下Nuttx（毕竟是可裁剪系统，最小内核只有约20KB）。

此外，需要一个J-Link/ST-Link下载器，我这边用的是Segger J-Link.

当然，要使用串口的话，还需要一个USB-TTL转换器。

安装

整个操作是在Ubuntu 18.04虚拟机下进行的。
第一步当然是安装相应的系统依赖、GCC工具链、以及NuttX。

系统依赖

安装以下Package：

sudo apt install \
bison flex gettext texinfo libncurses5-dev libncursesw5-dev \
gperf automake libtool pkg-config build-essential gperf genromfs \
libgmp-dev libmpc-dev libmpfr-dev libisl-dev binutils-dev libelf-dev \
libexpat-dev gcc-multilib g++-multilib picocom u-boot-tools util-linux

安装KConfig（这个是用来做menuconfig的，在ESP-IDF的开发中也遇到了）

对于Ubuntu 20.04 LTS之后的系统，执行apt install kconfig-frontends即可。

对于Ubuntu 18.04 LTS，执行：

git clone https://bitbucket.org/nuttx/tools.git
cd tools/kconfig-frontends
./configure --enable-mconf --disable-nconf --disable-gconf --disable-qconf
make
make install

GCC工具链

安装交叉编译工具链：

apt install gcc-arm-none-eabi binutils-arm-none-eabi

arm-none-eabi-gcc
（ARM architecture，novendor，nottarget an operating system，complies with the ARM EABI）用于编译 ARM 架构的裸机系统（包括 ARM Linux 的 boot、kernel，不适用编译 Linux 应用 Application），一般适合 ARM7、Cortex-M 和 Cortex-R 内核的芯片使用，所以不支持那些跟操作系统关系密切的函数。

下载内核源码

通过git下载：

mkdir nuttxspace
cd nuttxspace
git clone https://github.com/apache/incubator-nuttx.git nuttx
git clone https://github.com/apache/incubator-nuttx-apps apps

编译

安装完成后，即可进行内核编译，这里使用menuconfig简单编一个仅有nsh一个功能的系统。

Configuration

NuttX提供一个脚本，让你可以从一个现有的configuration开始，而不是从0开始手撸配置。

查看你的板子有那些已有configuration

cd nuttx
./tools/configure.sh -L | less

通过/ < name >可以快速向下搜索，? < name >可以向上搜索（其中的< name >表示要搜索的字符串）。

这边，搜索stm32f103可以看到，有一项为stm32f103-minimum:nsh,即说明了我们的最小系统板有一个既有配置nsh。也就是只有一个nsh功能的系统。

接着，

./tools/configure.sh -l stm32f103-minimum:nsh

即可导入此配置。

此后，便可通过喜闻乐见的make menuconfig查看并且修改此configuration，你可以在此基础上做些修改，但这里不演示，直接编译。

Build

直接make即可，可以看到当前目录下多出了nuttx文件（ELF）和nuttx.bin文件。
ps：通过make clean可以清除编译输出。

烧写

官方文档用的是ST-Link+OpenOCD烧写，但我手边没有ST-Link，只有J-Link，查看openOCD文档发现其对Segger JLink支持不好（速度很慢），故使用J-Link烧写。

首先，下载J-Link，这是一个deb包，直接双击安装即可。
安装完成后将会在/opt下多出SEGGER/JLink，其中包含了JLink的各种工具：
JLinkExe是一个命令行工具
JLinkFlashExe是一个GUI调试工具
这边，我们通过

/opt/SEGGER/JLink/JLinkExe

打开GUI下载器。

通过J-Link以SWD的方式连接STM32和电脑，程序会让你选择相应的芯片型号——选择STM32F03C8，连接方式——选择SWD，速率——选择4000kHz。随后OK。

之后按以下步骤：

• File -> Open data file 选择之前make生成的nuttx.bin文件（注意不是elf文件）
• Target -> Connect
• Target -> Manual Programming -> Erase Chip
• Target -> Manual Programming -> Flash & Verify

烧写完成。

运行

拔掉下载器，通过TTL-USB转换器连接STM32和电脑（Ubuntu）

STM32的TX（A9）-转换器RX
STM32的RX（A10）-转换器TX

若没有安装picomon，先通过sudo apt install picocom安装

在ubuntu上运行picocom串口工具，连接STM32

sudo picocom -b 115200 /dev/ttyUSB0

可见串口终端打印出了nsh>提示符(若无打印输出，按回车)，说明nuttx系统安装成功。

新坑

之后看看NuttX能整出什么花活。