1 概述
本文介紹如何在 Windows 上搭建 LiteOS 的開發調試環境。基於的硬件平臺採用的是華為官方推薦的 IoT 開發板 - 小熊派（BearPi）。本文將首先介紹開發板與 Windows 連接所需的驅動安裝，再介紹用於開發 LiteOS 系統級別軟件的集成開發環境（IDE）。LiteOS 開發可以使用兩種 IDE 開發環境，分別是華為提供的 LiteOS Studio 和 Keil 公司提供的 MDK。本文將主要介紹華為目前自研主推的 LiteOS Studio，並通過一個簡單的用例演示如何使用 LiteOS Studio 創建一個工程，並對其進行編譯、燒錄和設備在線調試的具體操作步驟。
2 準備環境
2.1 小熊派（BearPi）介紹
小熊派（BearPi）是一款基於 STM32L431RCT6 設計的高性能物聯網開發板。具有強大的可擴展性，提供給開發者評估及快速設計相關物聯網的應用產品。
下圖展示了 BearPi 核心板的構成：
圖 1 - BearPi 的核心板
出於演示多種物聯網解決方案的目的，以及擴展性的需要，整個 BearPi 套件除了核心板外還提供有多款外擴擴展板插件，整體上這些外擴插件板分為兩大類：
- 一類擴展板上集成了多種 “傳感（Sensor）” 設備和 “動作（Actuator）” 設備，“Sensor” 的主要職能是負責從周邊環境中採集信息並由MCU（圖 2 中標號為 “2” 的黃色線框部分）進行讀取，譬如溫度傳感器可以採集周邊環境的溫度值、光照傳感器可以採集周邊環境的光照值等等；而 “Actuator” 則指的是一些可以接受控制指令進行動作的元器件，譬如馬達用於執行旋轉功能、燈泡可以發光，蜂鳴器可以發出聲音等等。這些 “Sensor” 和 “Acurator” 根據不同的應用場景組合後集成在一系列的擴展板上，可以通過標準的插口以插件的形式和 BearPi 的核心板進行連接。參考 圖 2 中標號為 1 的紅色線框部分。
- 另一類擴展板上集成了各種通訊芯片和射頻單元，譬如 NB-IoT 發射單元、Wi-Fi 發射單元等，這些擴展板主要負責在 MCU 的控制下實現網絡連接，實現 BearPi 和網絡雲端設備的互聯互通。這些負責網絡通訊的擴展板同樣通過標準的插口以插件的形式連接在 BearPi 的核心板上。參考 圖 2 中標號為 “3” 的綠色線框部分。
圖 2 - BearPi 的三大組成部分
2.2 安裝驅動
BearPi 開發板通過 Micro USB 線與 PC 連接，所以在具體開發調試前首先要在 PC 上為開發板安裝 USB 驅動。BearPi 已經提供了配套的驅動和 LiteOS Studio 安裝包，不做特殊說明，以下安裝包採用的都是 BearPi 套件自帶的版本。
驅動的安裝比較簡單，解壓 “小熊派開發板資料\\01軟件資料” 目錄下的 “STLINK驅動.zip” 壓縮包，雙擊與自己系統對應的安裝程序即可， 如 圖 3 所示，32 位系統選擇 X86 安裝程序，64 位系統選擇 64 位安裝程序，並根據安裝程序提示安裝驅動（也可以直接運行stlink_winusb_install.bat 這個批處理安裝腳本文件）。這裡要注意的是，由於後面安裝的 LiteOS Studio 軟件包只支持 64 位的版本，所以建議大家開發調試時使用 Windows 7 版本以上 64 位的系統，本文演示所使用的環境就是 Windows 7 的 64 位系統。
圖 3 - STLINK驅動的安裝
安裝完驅動後，將開發板通過 Micro USB 線 與 PC 電腦連接，同時打開 Windows 的 設備管理器。如果在設備管理器中能找到如圖四所示的 COM 端口，證明驅動安裝成功。具體是 “COM3” 還是 “COM4”，這個值在不同的電腦上顯示的可能不同，記住這個值，後面使用 LiteOS Studio 設置串口參數的時候會有用。
圖 4 - STLINK 虛擬串口
但有時候插上 USB 線加載驅動會碰到問題，驅動提示安裝不成功。
圖 5 - 驅動提示安裝不成功
同時設備管理器中出現惱人的黃色感嘆號，並提示 “ST-Link VCP Ctrl”。
圖 6 - 設備管理器提示 “ST-Link VCP Ctrl” 失敗
這個問題據說多半是由於使用了非正版的 Windows 系統所致。具體的解決方法百度了一下，可以參考這篇 “[乾貨分享] 【趁熱打“帖”】ST-Link串口驅動安裝--ST-Link VCP Ctrl驅動安裝失敗解決（Win7 64bits)” ：https://bbs.huaweicloud.com/forum/thread-23929-1-1.html。
3 LiteOS Studio 開發環境搭建
LiteOS Studio 是華為基於 LiteOS 嵌入式系統軟件開發的工具，支持 C、 C++、彙編等多種開發語言，提供代碼編輯、編譯、燒錄及調試等一站式開發體驗。目前支持 ARM Cortex-M0、Cortex-M4、Cortex-M7、Cortex-A7 和 ARM926EJ-S 等芯片架構。
LiteOS Studio 目前已經適配了多種開發板，其中包括 ST、HiSilicon、Fudan Microelectronics 等主流廠商的開發板。BearPi 基於 ST 的芯片方案，很方便地可以得到 LiteOS Studio 的支持。
3.1 安裝 LiteOS Studio
解壓 “小熊派開發板資料\\01軟件資料” 目錄下的 “LiteOS_IDE.zip” 壓縮包 ，雙擊安裝程序，如 圖7 所示， 根據提示進行安裝。
安裝過程中注意以下幾點：
- 安裝路徑不能有中文路徑，否則即使安裝成功程序運行也會異常。
- 目前 IDE 只支持 Win7 以上的 64 位操作系統，所以安裝前請先確認 Windows 系統版本是否滿足。
圖 7 - 安裝 LiteOS Studio
3.2 創建 LiteOS Studio 工程
打開 LiteOS Studio軟件，在首頁上單擊 “創建LiteOS Studio工程”。
圖 8 - 創建 LiteOS Studio 工程
然後 LiteOS Studio 會彈出 “配置工程界面”，此時可以對新創建的工程進行基本配置。
我們採用最簡單的方式進行演示，依次配置如下信息，參考 圖 9 的紅色線框標識：
圖 9 - 配置 LiteOS Studio 工程信息
LiteOS SDK 版本：即本工程基於的 LiteOS 的內核和中間件的版本，對於 LiteOS 這樣的嵌入式系統，應用和內核是一起參與編譯的。這裡我們使用缺省版本，即 LiteOS Studio 安裝時自帶的一份 SDK 模版。
- 工程名稱：自己定義，本文填寫為 demo。
- 工程目錄：工程的父目錄，請選擇一個本機存在的目錄即可，本文填寫為 D:\\ws\\iot-dev。
- 工程類型：選擇 “端雲最佳實踐”，這裡 LiteOS Studio 自帶了一份配合 BearPi 的樣例工程，我們直接使用即可。
配置好後直接點擊 “完成”，需要一些時間，完成後打開 IDE 的界面如下。
圖 10 - LiteOS Studio 界面佈局
同時在你指定的 “工程目錄” 下創建名為 demo 的工程子目錄並拷貝了相應的 SDK 和樣板工程的代碼在工程目錄裡。
圖 11 - 創建的工程目錄
3.3 配置 LiteOS Studio 工程
工程打開後先不要急著編譯，正常流程中還需要先配置一下。菜單選擇 “工程” -> “工程配置”，或者直接點擊工具欄中的圖標如下圖所示。
圖 12 - 配置 LiteOS Studio 工程
彈出如下 “工程配置” 對話框。由於這裡我們使用的是樣板工程，這些內容已經都給我們配置好了，所以可以直接忽略這一步。
圖 13 - LiteOS Studio 工程配置界面
3.4 編譯 LiteOS Studio 工程
菜單選擇 “工程” -> “編譯” 或者點擊工具欄上的圖標如下圖所示。
圖 14 - 編譯 LiteOS Studio 工程
編譯會需要一點時間，但相對於 Linux 那樣的大型系統來說還是很快的。編譯完成後顯示 “編譯成功” 以及編譯花費的時間。
圖 15 - 編譯成功
3.5 燒錄 LiteOS Studio 工程
無論是運行還是調試，都需要將編譯好的程序先下載（習慣上稱之為 “燒錄”）到開發板上去。這裡我們先確保使用 Micro USB 線將 BearPi 開發板和 PC 連接好，確保設備管理器上的虛擬串口加載完成（即設備管理器中出現 COM 端口，如 圖 4 所示），然後菜單選擇 “工程” -> “燒錄”，或者直接點擊工具欄中的圖標如下圖所示。
圖 16 - 燒錄 LiteOS Studio 工程
等待燒錄完成，界面的控制檯中會輸出整個燒錄過程信息，直到完成後顯示 “燒錄成功”。
圖 17 - 燒錄成功
3.6 調試 LiteOS Studio 工程
這裡簡單介紹一下如何在 LiteOS 工程中通過串口打印實現日誌跟蹤以及如何使用在線調試單步跟蹤。
3.6.1 串口打印
調試手段中最基本的就是加打印輸出，LiteOS 也支持通過串口輸出跟蹤信息。下面介紹一下如何配置串口。
注意：如果要確保下面的步驟中能夠在 “串口終端” 中看到打印輸出，需要檢查 BearPi 的 AT 開關，確保其撥到 MCU 一側，如下圖所示。
圖 18 - AT 開關
採用 LiteOS Studio 自帶的串口終端即可接收 MCU 發送的信息。第一次安裝後缺省不顯示串口終端，通過菜單選擇 “查看” -> “串口終端” 可以將該終端窗口顯示出來。
圖 19 - 顯示串口終端
串口終端顯示後還需要對 LiteOS Studio 做一些串口的基本配置才可以接收串口信息。
點擊下圖中左上側的 “齒輪” 圖標。
圖 20 - 配置串口終端
再次打開 “工程配置” 對話框，選擇 “串口配置” 項後配置如下信息：
圖 21 - 配置串口終端界面
端口：這裡選擇在安裝驅動時看到的 COM 的端口值，我這裡選擇 COM3。
- 波特率：115200，缺省不變。
- 數據位：8，缺省不變。
- 停止位：1，缺省不變。
- 奇偶（校驗）：None，缺省不變。
- 流控：None，缺省不變。
此外還可以勾選是否自動將串口輸出的內容保存到日誌文件中並指定日誌文件的存放路徑。
點擊 “確認” 後保存串口配置，但此時串口並未開始工作，需要繼續參考下圖將端口打開使能。這樣以後我們就可以看到 “串口終端” 中開始有內容輸出了，左邊顯示的是可讀的 ASCII 字符信息，右邊顯示的是對應的十六制輸出。之所以存在輸出是因為我們這裡演示採用的例子中已經有一些調用 printf() 函數的輸出，以後我們在實驗中也可以通過類似操作在這裡查看程序的執行過程。
圖 22 - 打開串口
3.6.2 單步跟蹤 LiteOS Studio 工程
LiteOS Studio 也支持在線單步調試程序。方法很簡單。首先確保 BearPi 開發板通過 Micro USB 線連接 PC（這也是我們稱之為 “在線調試” 的原因），並已將需要調試的程序下載燒錄到開發板中，然後菜單選擇 “調試” -> “開始/繼續”，或者直接點擊工具欄中的圖標如下圖所示。
圖 23 - 調試 LiteOS Studio 工程
此時調試器會自動加載對應代碼並暫停在整個系統程序的入口處，接下來的操作和我們操作其他的 IDE 類似，這裡就不贅述了。
圖 24 - LiteOS Studio 工程調試界面
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