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由于物聯(lián)網(wǎng)（IoT）的興起，對(duì)硬件進(jìn)行編程變得越來(lái)越普遍。RT-Thread 可以讓你可以用 FinSH 從 Linux 命令行與設(shè)備進(jìn)行溝通。

RT-Thread 是一個(gè)開(kāi)源的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，用于對(duì)物聯(lián)網(wǎng)（IoT）設(shè)備進(jìn)行編程。FinSH 是 RT-Thread 的命令行組件，它提供了一套操作界面，使用戶可以從命令行與設(shè)備進(jìn)行溝通。它主要用于調(diào)試或查看系統(tǒng)信息。

通常情況下，開(kāi)發(fā)調(diào)試使用硬件調(diào)試器和 printf 日志來(lái)顯示。但在某些情況下，這兩種方法并不是很有用，因?yàn)樗菑倪\(yùn)行的內(nèi)容中抽象出來(lái)的，而且它們可能很難解析。不過(guò) RT-Thread 是一個(gè)多線程系統(tǒng)，當(dāng)你想知道一個(gè)正在運(yùn)行的線程的狀態(tài)，或者手動(dòng)控制系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)時(shí)，這很有幫助。因?yàn)樗嵌嗑€程的，所以你能夠擁有一個(gè)交互式的 shell，你可以直接在設(shè)備上輸入命令、調(diào)用函數(shù)來(lái)獲取你需要的信息，或者控制程序的行為。如果你只習(xí)慣于 Linux 或 BSD 等現(xiàn)代操作系統(tǒng)，這在你看來(lái)可能很普通，但對(duì)于硬件黑客來(lái)說(shuō)，這是極其奢侈的，遠(yuǎn)超將串行電纜直接連線到電路板上以獲取一絲錯(cuò)誤的做法。

FinSH 有兩種模式。

• C 語(yǔ)言解釋器模式，稱(chēng)為 c-style。
• 傳統(tǒng)的命令行模式，稱(chēng)為 msh（模塊 shell）。

在 C 語(yǔ)言解釋器模式下，F(xiàn)inSH 可以解析執(zhí)行大部分 C 語(yǔ)言的表達(dá)式，并使用函數(shù)調(diào)用訪問(wèn)系統(tǒng)上的函數(shù)和全局變量。它還可以從命令行創(chuàng)建變量。

在 msh 模式下，F(xiàn)inSH 的操作與 Bash 等傳統(tǒng) shell 類(lèi)似。

GNU 命令標(biāo)準(zhǔn)

當(dāng)我們?cè)陂_(kāi)發(fā) FinSH 時(shí)，我們了解到，在編寫(xiě)命令行應(yīng)用程序之前，你需要熟悉 GNU 命令行標(biāo)準(zhǔn)。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐的框架有助于給界面帶入熟悉感，這有助于開(kāi)發(fā)人員在使用時(shí)感到舒適和高效。

一個(gè)完整的 GNU 命令主要由四個(gè)部分組成。

1. 命令名（可執(zhí)行文件）：命令行程序的名稱(chēng)；
2. 子命令：命令程序的子函數(shù)名稱(chēng)。
3. 選項(xiàng)：子命令函數(shù)的配置選項(xiàng)。
4. 參數(shù)：子命令函數(shù)配置選項(xiàng)的相應(yīng)參數(shù)。

你可以在任何命令中看到這一點(diǎn)。以 Git 為例：

git reset --hard HEAD~1

這一點(diǎn)可以分解為：

GNU command line standards

可執(zhí)行的命令是 git，子命令是 reset，使用的選項(xiàng)是 --head，參數(shù)是 HEAD~1。

再舉個(gè)例子：

systemctl enable --now firewalld

可執(zhí)行的命令是 systemctl，子命令是 enable，選項(xiàng)是 --now，參數(shù)是 firewalld。

想象一下，你想用 RT-Thread 編寫(xiě)一個(gè)符合 GNU 標(biāo)準(zhǔn)的命令行程序。FinSH 擁有你所需要的一切，并且會(huì)按照預(yù)期運(yùn)行你的代碼。更棒的是，你可以依靠這種合規(guī)性，讓你可以自信地移植你最喜歡的 Linux 程序。

編寫(xiě)一個(gè)優(yōu)雅的命令行程序

下面是一個(gè) RT-Thread 運(yùn)行命令的例子，RT-Thread 開(kāi)發(fā)人員每天都在使用這個(gè)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

正如你所看到的那樣，它看起來(lái)很熟悉，行為就像你可能已經(jīng)在 Linux 或 BSD 上運(yùn)行的大多數(shù) POSIX 應(yīng)用程序一樣。當(dāng)使用不正確或不充分的語(yǔ)法時(shí)，它會(huì)提供幫助，它支持長(zhǎng)選項(xiàng)和短選項(xiàng)。這種通用的用戶界面對(duì)于任何使用過(guò) Unix 終端的人來(lái)說(shuō)都是熟悉的。

選項(xiàng)種類(lèi)

選項(xiàng)的種類(lèi)很多，按長(zhǎng)短可分為兩大類(lèi)。

1. 短選項(xiàng)：由一個(gè)連字符加一個(gè)字母組成，如 pkgs -h 中的 -h 選項(xiàng)。
2. 長(zhǎng)選項(xiàng)：由兩個(gè)連字符加上單詞或字母組成，例如，scons- --target-mdk5 中的 --target 選項(xiàng)。

你可以把這些選項(xiàng)分為三類(lèi)，由它們是否有參數(shù)來(lái)決定。

1. 沒(méi)有參數(shù)：該選項(xiàng)后面不能有參數(shù)。
2. 參數(shù)必選：選項(xiàng)后面必須有參數(shù)。
3. 參數(shù)可選：選項(xiàng)后可以有參數(shù)，但不是必需的。

正如你對(duì)大多數(shù) Linux 命令的期望，F(xiàn)inSH 的選項(xiàng)解析非常靈活。它可以根據(jù)空格或等號(hào)作為定界符來(lái)區(qū)分一個(gè)選項(xiàng)和一個(gè)參數(shù)，或者僅僅通過(guò)提取選項(xiàng)本身并假設(shè)后面的內(nèi)容是參數(shù)（換句話說(shuō)，完全沒(méi)有定界符）。

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

使用 optparse

如果你曾經(jīng)寫(xiě)過(guò)命令行程序，你可能會(huì)知道，一般來(lái)說(shuō)，你所選擇的語(yǔ)言有一個(gè)叫做 optparse 的庫(kù)或模塊。它是提供給程序員的，所以作為命令的一部分輸入的選項(xiàng)（比如 -v 或 --verbose）可以與命令的其他部分進(jìn)行解析。這可以幫助你的代碼從一個(gè)子命令或參數(shù)中獲取一個(gè)選項(xiàng)。

當(dāng)為 FinSH 編寫(xiě)一個(gè)命令時(shí)，optparse 包希望使用這種格式：

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

你可以使用長(zhǎng)形式或短形式，或者同時(shí)使用兩種形式來(lái)實(shí)現(xiàn)選項(xiàng)。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}
};

創(chuàng)建完選項(xiàng)后，寫(xiě)出每個(gè)選項(xiàng)及其參數(shù)的命令和說(shuō)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。雖然你還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)它的功能，但解析后的代碼框架是一樣的：

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;
}

這里是函數(shù)頭文件：

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

然后，編譯并下載到設(shè)備上。

Output

硬件黑客

對(duì)硬件進(jìn)行編程似乎很?chē)樔?，但隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，它變得越來(lái)越普遍。并不是所有的東西都可以或者應(yīng)該在樹(shù)莓派上運(yùn)行，但在 RT-Thread，F(xiàn)inSH 可以讓你保持熟悉的 Linux 感覺(jué)。