本书为“十五五”高等职业教育新形态一体化系列教材之一，以项目为载体，采用任务驱动方式，以意法半导体（ST）的 STM32F407 系列微控制器为硬件核心配合 RT-Thread 操作系统，通过 8个项目深入浅出地介绍了 RT-Thread的核心概念及应用。主要内容包括 RT-Thread环境搭建、RT-Thread 线程创建、RT-Thread 时钟管理、RT-Thread 线程间同步、RT-Thread 线程间通信、RT-Thread 内存及中断管理、RT-Thread 组件的 FinSH 控制台、RT-Thread 设备驱动。
本书适合作为高等职业院校电子信息工程技术、嵌入式技术应用、物联网应用技术、机电一体化技术、电气自动化技术、工业机器人技术等专业相关课程的教材，也可作为相关企业工程技术人员的培训教材和参考书。

      随着信息技术的飞速发展，嵌入式系统已经渗透各行各业，成为现代科技创新和应用的基础。在嵌入式系统中，操作系统作为系统资源管理的核心，扮演着至关重要的角色。特别是在物联网、智能硬件、自动化控制、工业设备、汽车电子等领域，实时操作系统（RTOS）已经成为这些嵌入式系统的必备组件。而 RT—Thread 作为一个轻量级、开源、功能强大的实时操作系统，凭借其出色的性能、灵活性和高度可扩展性，逐渐成为开发嵌入式系统应用的首选平台。
     目前，国内大多数高校的电子信息类专业都开设了嵌入式相关课程，以满足嵌入式人才培养的需求，但多以介绍国外的嵌入式操作系统为主。本书以 RT—Thread 操作系统为内核讲解应用开发流程，旨在为广大学习者、嵌入式系统开发人员以及工程师提供一份完整的学习资料，通过深入浅出的讲解，读者能够系统地了解 RT-Thread 操作系统的基本原理、架构设计、核心技术以及实际应用，掌握使用 RT-Thread 开发嵌入式系统的能力。书中的内容不仅涵盖了 RT-Thread 操作系统的相关理论知识，还包含了项目应用开发的操作步骤及功能实现，力求帮助读者在工作中能够快速上手使用 RT-Thread 操作系统。
     本书是以“校企合作、联合开发”的方式进行设计开发的，以项目为载体，采用任务驱动方式进行编写。全书以项目为基本单元，每个项目均包含项目引入、学习目标、相关知识、项目实施、项目实训、项目小结、习题巩固七个模块。其中，项目引入说明本项目涉及的知识等内容，将读者带入项目场景；学习目标包含知识、技能、素质三个层次要求 ：知识目标中列举了本项目需要掌握的知识点、技能目标列举了本项目需要掌握的技能点、素质目标列举了本项目学习中可培养读者的素质要点 ；相关知识介绍了本项目中涉及的知识点，帮助读者系统学习并掌握理论知识 ；项目实施对应本项目涉及的任务，并给出了标准的解决方案 ；项目实训是精心设计的任务，供读者练习，提升读者的自主学习和实践能力 ；每个项目的结尾都安排了项目小结，并提供了与项目内容相关的选择题，以帮助读者巩固所学知识。
     本书由高分所、李英、向魏编著，余游乐、赵荣娟、龚发荣、钟安元、保帅参与编写。其中，高分所、保帅就职于云南水利水电职业学院，李英就职于云南林业职业技术学院，向魏、余游乐、赵荣娟、龚发荣、钟安元就职于重庆足下科技有限公司。本书内容结构设计和统稿工作由高分所负责，项目一和项目八由高分所编著，项目二由李英编著，项目三由向魏编著，项目四由赵荣娟编著，项目五由余游乐编著，项目六由龚发荣编著，项目七由钟安元和保帅编著。本书的任务程序调试工作由龚发荣、钟安元等完成。

     本书在编著过程中参考和借鉴了大量相关资料，并引用了部分文字和代码，谨对各位作者表示衷心的感谢。
     由于编著者水平有限，书中难免存在疏漏与不足之处，恳请读者批评指正。
                                                                                                                                                                                                   编著者
                                                                                                                                                                                              2025 年 11 月

项目一 RT-Thread 环境搭建 ……………………………………………………… 1
      项目引入 ………………………………………………………………………………… 1
      学习目标 ………………………………………………………………………………… 1
      相关知识 ………………………………………………………………………………… 2
                  一、嵌入式实时系统概述 …………………………………………………………… 2
                  二、RT-Thread 概述 ………………………………………………………………… 4
                  三、RT-Thread 架构 ………………………………………………………………… 4
                  四、RT-Thread 的应用场景 ………………………………………………………… 5
                  五、硬件测试设备说明 ……………………………………………………………… 6
       项目实施 ………………………………………………………………………………… 7
                  任务 1-1 RT-Thread 环境准备 ……………………………………………………… 7
                  任务 1-2 RT-Thread Studio 工程配置和使用 ……………………………………… 13
                  任务 1-3 STM32CubeMX 配置和使用 …………………………………………… 17
                  任务 1-4 RT-Thread Studio 与 CubeMX 联合编程………………………………… 23
       项目实训 ………………………………………………………………………………… 30
                  实训 1-1 在自己的 PC 上完成 RT-Thread Studio 环境搭建 ……………………… 30
                  实训 1-2 在自己的 PC 上完成 CubeMX 环境搭建 ……………………………… 30
                  实训 1-3 独立完成第一个应用 …………………………………………………… 30
      项目小结 ………………………………………………………………………………… 31
      习题巩固 ………………………………………………………………………………… 31
项目二 RT-Thread 线程创建 ……………………………………………………… 33
      项目引入 ………………………………………………………………………………… 33
      学习目标 ………………………………………………………………………………… 33
      相关知识 ………………………………………………………………………………… 34
                  一、RT-Thread 启动流程 …………………………………………………………… 34
                  二、RT-Thread 线程概念 …………………………………………………………… 34
                  三、线程工作机制 …………………………………………………………………… 38
      项目实施 ………………………………………………………………………………… 41
                  任务 2-1 熟悉 RT-Thread 线程相关接口函数 …………………………………… 41


                  任务 2-2 RT-Thread 线程实现 LED 应用 ………………………………………… 45
      项目实训 ………………………………………………………………………………… 48
                  实训 2-1 创建一个静态线程实现开发板上两个指示灯的闪烁 ………………… 48
                  实训 2-2 完成动态线程的创建 …………………………………………………… 48
                  实训 2-3 实现通过主线程一次性创建线程 ……………………………………… 48
      项目小结 ………………………………………………………………………………… 49
      习题巩固 ………………………………………………………………………………… 49
项目三 RT-Thread 时钟管理 ……………………………………………………… 51
      项目引入 ………………………………………………………………………………… 51
      学习目标 ………………………………………………………………………………… 51
      相关知识 ………………………………………………………………………………… 52
                  一、时钟节拍 ………………………………………………………………………… 52
                  二、定时器管理 ……………………………………………………………………… 52
      项目实施 ………………………………………………………………………………… 56
                  任务 3-1 熟悉软件定时器接口函数 ……………………………………………… 56
                  任务 3-2 软件定时器使用 ………………………………………………………… 57
      项目实训 ………………………………………………………………………………… 60
                  实训 3-1 更改系统时钟节拍测试 ………………………………………………… 60
                  实训 3-2 软件定时器实现呼吸灯的效果 ………………………………………… 61
      项目小结 ………………………………………………………………………………… 61
      习题巩固 ………………………………………………………………………………… 61
项目四 RT-Thread 线程间同步 …………………………………………………… 63
      项目引入 ………………………………………………………………………………… 63
      学习目标 ………………………………………………………………………………… 63
      相关知识 ………………………………………………………………………………… 64
                  一、信号量 …………………………………………………………………………… 64
                  二、互斥量 …………………………………………………………………………… 66
                  三、事件集 …………………………………………………………………………… 68
      项目实施 ………………………………………………………………………………… 70
                  任务 4-1 项目工程模板创建 ……………………………………………………… 70
                  任务 4-2 熟悉信号量常用接口函数 ……………………………………………… 81
                  任务 4-3 熟悉互斥量常用接口函数 ……………………………………………… 82
                  任务 4-4 熟悉事件集常用接口函数 ……………………………………………… 83
                  任务 4-5 信号量的使用 …………………………………………………………… 85
                  任务 4-6 互斥量的使用 …………………………………………………………… 89
                  任务 4-7 事件集的使用 …………………………………………………………… 93
      项目实训 ………………………………………………………………………………… 96
                  实训 4-1 二值信号量实现数据显示同步 ………………………………………… 96
                  实训 4-2 互斥量实现串口资源互斥 ……………………………………………… 97
                  实训 4-3 事件集实现按键同步操作 ……………………………………………… 97
      项目小结 ………………………………………………………………………………… 98
      习题巩固 ………………………………………………………………………………… 98
项目五 RT-Thread 线程间通信 ………………………………………………… 100
      项目引入 ……………………………………………………………………………… 100
      学习目标 ……………………………………………………………………………… 100
      相关知识 ……………………………………………………………………………… 100
                  一、邮箱 …………………………………………………………………………… 100
                  二、消息队列 ……………………………………………………………………… 102
      项目实施 ……………………………………………………………………………… 104
                  任务 5-1 熟悉邮箱常用接口函数 ……………………………………………… 104
                  任务 5-2 熟悉消息队列常用接口函数 ………………………………………… 106
                  任务 5-3 邮箱的使用 …………………………………………………………… 107
                  任务 5-4 消息队列的使用 ……………………………………………………… 111
      项目实训 ……………………………………………………………………………… 116
                  实训 5-1 基于邮箱传递采集数据到 LCD 屏展示 ……………………………… 116
                  实训 5-2 基于消息队列传递采集数据到 LCD 屏展示 ………………………… 117
      项目小结 ……………………………………………………………………………… 117
      习题巩固 ……………………………………………………………………………… 117
项目六 RT-Thread 内存及中断管理 …………………………………………… 119
      项目引入 ……………………………………………………………………………… 119
      学习目标 ……………………………………………………………………………… 119
      相关知识 ……………………………………………………………………………… 119
                  一、内存管理 ……………………………………………………………………… 119
                  二、中断管理 ……………………………………………………………………… 124
      项目实施 ……………………………………………………………………………… 125
                  任务 6-1 熟悉内存管理常用接口函数 ………………………………………… 125
                  任务 6-2 熟悉中断管理常用接口函数 ………………………………………… 128
                  任务 6-3 静态内存管理的使用 ………………………………………………… 129
                  任务 6-4 外部中断的使用 ……………………………………………………… 132
      项目实训 ……………………………………………………………………………… 138
                  实训 6-1 动态内存管理函数接口的应用 ……………………………………… 138
                  实训 6-2 基于硬件定时器中断测试 …………………………………………… 138
      项目小结 ……………………………………………………………………………… 138
      习题巩固 ……………………………………………………………………………… 139
项目七 RT-Thread 组件的 FinSH 控制台 …………………………………… 141
      项目引入 ……………………………………………………………………………… 141
      学习目标 ……………………………………………………………………………… 141
      相关知识 ……………………………………………………………………………… 141
                  一、FinSH 控制台简介 …………………………………………………………… 141
                  二、FinSH 常用内置命令 ………………………………………………………… 143
                  三、自定义 msh 命令……………………………………………………………… 145
      项目实施 ……………………………………………………………………………… 146
                  任务 7-1 导出无参及有参命令 ………………………………………………… 146
                  任务 7-2 自定义命令重命名 …………………………………………………… 149
      项目实训 ……………………………………………………………………………… 150
                  实训 自定义 FinSH 命令执行软件应用 ………………………………………… 150
      项目小结 ……………………………………………………………………………… 151
      习题巩固 ……………………………………………………………………………… 151
项目八 RT-Thread 设备驱动 …………………………………………………… 153
      项目引入 ……………………………………………………………………………… 153
      学习目标 ……………………………………………………………………………… 153
      相关知识 ……………………………………………………………………………… 153
                  一、I/O 设备模型 ………………………………………………………………… 154
                  二、I/O 设备模型框架 …………………………………………………………… 154
                  三、I/O 设备模型操作接口 ……………………………………………………… 158
                  四、UART 设备驱动 ……………………………………………………………… 164
                  五、PIN 设备驱动 ………………………………………………………………… 170
      项目实施 ……………………………………………………………………………… 176
                  任务 8-1 UART 设备使用 ……………………………………………………… 176
                  任务 8-2 PIN 设备使用 ………………………………………………………… 179
      项目实训 ……………………………………………………………………………… 181
                  实训 简易监控系统实现 ………………………………………………………… 181
      项目小结 ……………………………………………………………………………… 181
      习题巩固 ……………………………………………………………………………… 182
参考文献……………………………………………………………………………… 183

高分所，云南水利水电职业学院人工智能学院院长、书记，副教授，主持编制大数据技术等6个专业人才培养方案，主持智慧职教云南水利水电职业学院嵌入式技术教学资源库建设；主持参与教材建设6本；参与结题厅级科研课题4项，主持在研厅级课题1研、校级课题2项；发表论文4篇；指导学生参加技能竞赛，先后获得2023年云南省职业院校技能大赛嵌入式系统应用开发一等奖等奖项近20项。

李英，云南林业职业技术学院副教授，云南大学软件工程硕士，国家高级程序员。教授课程名称：程序设计基础、C#程序设计与WinForm基础、网络数据库基础、JavaScript核心技术等。在教学过程中，曾获得校级微课比赛一等奖，课堂教学能手奖，教学示范奖，云南省职业院校教学能力比赛二等奖等。所做多媒体课件曾获第三届实践教学大赛贰等奖。《程序设计基础》参加全国生态文明信息化教学成果遴选，获三等奖。主编《C语言程序设计》，副主编《程序逻辑及C语言编程》等教材。指导学生所做微课件获全国二等奖。指导学生参加职业院校技能大赛，获一等奖4项、二等奖3项、三等奖6项。在核心期刊上发表论文2篇。

向魏，重庆足下科技有限公司技术总监。主持参与德克特信息技术有限公司跟职业教育相关的软件著作权登记包括：教学评估系统、产教融合系统、AI人才需求大数据分析平台、成长系统等；担任重庆市第三届“渝创渝新”中华职业教育创新创业大赛决赛高职组大赛评委；主持重庆市人社局“虚拟现实工程技术人员”新职业培训标准和考核标准的开发，承担了重庆市中华职教社重点立项的课题研究；担任重庆市“巴渝工匠”杯互联网信息技术职业技能竞赛，担任大赛裁判员。

校企合作、联合开发、国产操作系统