物联网技术：从 Linux 命令行对硬件进行编程

​由于物联网 (IoT) 的兴起，编程硬件变得更加普遍。RT-Thread 允许您使用 FinSH 从 Linux 命令行联系设备。RT-Thread 是一个开源实时操作系统， 用于对物联网 (IoT) 设备进行编程。

FinSH 是RT-Thread的命令行组件，它提供了一组操作接口，使用户可以通过命令行联系设备。主要用于调试或查看系统信息。

通常，开发调试是使用硬件调试器和printf日志来显示的。然而，在某些情况下，这两种方法不是很有用，因为它是从正在运行的内容中抽象出来的，并且它们可能很难解析。不过，RT-Thread 是一个多线程系统，当您想了解正在运行的线程的状态或手动控制系统的当前状态时，这会很有帮助。由于它是多线程的，因此您可以拥有交互式 shell，因此您可以输入命令，直接在设备上调用函数来获取所需的信息，或控制程序的行为。如果您只习惯 Linux 或 BSD 等现代操作系统，这对您来说可能看起来很平常，但对于硬件黑客来说，这是一种极大的奢侈，与将串行电缆直接连接到主板上以瞥见错误相去甚远。

FinSH 有两种模式：

• 一种C语言解释器模式，称为c-style

• 传统的命令行模式，称为msh（模块外壳）

在C语言解释模式下，FinSH可以解析执行大部分C语言的表达式，并通过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 的运行方式与 Bash 等传统 shell 类似。

GNU 命令标准

当我们开发 FinSH 时，我们了解到在编写命令行应用程序之前，您需要熟悉 GNU 命令行标准。这个标准实践框架有助于提高界面的熟悉度，从而帮助开发人员在使用它时感到舒适和高效。

一个完整的 GNU 命令由四个主要部分组成：

1. 命令名称（可执行）：命令行程序的名称

2. 子命令：命令程序的子功能名称

3. Options：子命令功能的配置选项

4. Arguments：子命令功能的配置选项对应的参数

您可以使用任何命令来查看此操作。以Git为例：

git reset --hard HEAD~1

其分解为：

可执行命令是git，子命令是reset，使用的选项是–head，参数是HEAD~1。

另一个例子：

systemctl enable --now firewalld

可执行命令为systemctl，子命令为enable，选项为–now，参数为firewalld。

想象一下，您想要使用 RT-Thread 编写一个符合 GNU 标准的命令行程序。FinSH 拥有您需要的一切，并将按预期运行您的代码。更好的是，您可以依赖这种合规性，这样您就可以自信地移植您最喜欢的 Linux 程序。

编写优雅的命令行程序

下面是 RT-Thread 运行 RT-Thread 开发人员每天使用的命令的示例。

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

正如您所见，它看起来很熟悉，并且行为就像您可能已经在 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会提供帮助，支持长选项和短选项，并且使用 Unix 终端的任何人都熟悉通用用户界面。

选项种类

选项有很多种，按长度可分为两大类：

1. 短选项：由一个连字符加一个字母组成，例如，-h选项pkgs -h

2. 长选项：由两个连字符加单词或字母组成，例如，--target选项scons- --target-mdk5

您可以将这些选项分为三类，具体取决于它们是否有参数：

1. 无参数：选项后面不能跟参数

2. 必须包含参数：选项后面必须跟参数

3. 参数可选：选项后面的参数是允许的，但不是必需的

正如您对大多数 Linux 命令所期望的那样，FinSH 选项解析非常灵活。它可以根据空格或等号作为分隔符来区分选项和参数，或者仅通过提取选项本身并假设后面的内容是参数（换句话说，根本没有分隔符）：

• wavplay -v 50

• wavplay -v50

• wavplay --vol=50

使用optparse

如果您曾经编写过命令行应用程序，您可能知道通常有一个适合您选择的语言的库或模块，称为 optparse。它提供给程序员，以便可以根据命令的其余部分来解析作为命令一部分输入的选项（例如-v或–verbose ）。它可以帮助您的代码了解子命令或参数中的选项。

为 FinSH 编写命令时，optparse程序包需要以下格式：

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

您可以使用长形式或短形式或两者来实现选项。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}
};

创建选项后，为每个选项及其参数编写命令和说明：

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。虽然你还不能实现它的功能，但解析后的代码框架是相同的：

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;
}

这是函数头文件：

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

然后，编译并下载到设备上。

硬件黑客

对硬件进行编程似乎令人生畏，但随着物联网的发展，它变得越来越普遍。并非所有内容都可以或应该在 Raspberry Pi 上运行，但借助 FinSH，借助 RT-Thread，您可以保持熟悉的 Linux 感觉。

如果您对裸机编码感兴趣，请尝试一下 RT-Thread。

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