本文转载自 InfoQ，作者 李俊辰

如果你的旧 iPhone 已经无法支持你日常使用了，你会怎么处理这部 iPhone 呢？卖掉还是留起来收藏呢？近日，国外一名 16 岁的小开发者在 YouTube 上发布了一则视频，展示了自己是如何将 Linux 移植到一部无法使用的 iPhone 7。

2020 年 3 月，Corellium 提出了 Project Sandcastle，通过使用 checkra1n 越狱程序在 iPhone 上成功运行 Android，激发了开发者对那些旧型号的 iPhone 进行“改造”的热情。此后，很多开发者尝试对自己的旧设备进行“改造”，试图将 Linux 发行版移植到那些旧型号的 iPhone 上，为这些本该“吃灰”的设备延长寿命。

近日，国外一名 16 岁的小开发者 Daniel Rodriguez 成功地将 Linux Ubuntu 20.04 移植到了 iPhone 上。



图片来源于 xda-developers

据 Daniel 介绍，他使用的 iPhone 7 是他外婆的，这部设备已经完全无法访问 NVMe NAND，这意味着这部设备已经无法再运行 iOS 系统，就是大家常说的“变砖”，不过这部 iPhone 7 的硬件设备没有任何故障和损坏，于是 Daniel 拿来了这部手机，准备将它改造一番。

Daniel 参考并使用了 checkra1n，linux-sandcastle，projectsandcastle 等开源项目，同时自己编写了网桥设置 script/udev 规则来实现这一复杂的工作。最终成功地在这部 iPhone7 上运行了 Ubuntu 20.04。

Daniel 还在 Reddit 上分享了一份十分详细的指南，说明自己是如何成功制造出这部「iPhone 7 Ubuntu Edition」，有经验的开发者甚至可以直接按照该教程进行操作。而对于没有经验的用户，过程就会相对繁琐了不少，因为需要开发者事先手动编译内核并使用 checkra1n 访问 pongoOS 引导前执行环境。有兴趣的小伙伴可以移步 Reddit：

https://www.reddit.com/r/linux/comments/kux9xx/success_iphone_7_with_dead_nand_netbooting/

Daniel 表示，他自己在家里搭建了一组服务器，用于运行自己的俱乐部网站和游戏服务器。现在，他把改造后的 iPhone 7 当作一台服务器用来分担他的服务器的负载。而 iPhone 7 的 A10 芯片也发挥出了超乎 Daniel 想象的性能。

尝试将 Ubuntu 移植到 iPhone 7 上并不奇怪，因为该 Ubuntu 系统对于 Linux 内核并不陌生。此前的 postmarketOS 项目就是将 Linux 引入 iPhone 7 和 iPhone 7 Plus。虽然在 iPhone 上安装像 Ubuntu 这样的 GNU / Linux 发行版不会给用户带来与 iOS 相同的使用体验，但将旧设备改造并成功运行 Linux 无疑是一件很酷的事情。

他将改造成功的经历和指南发布到 Reddit 上后，迅速引发了广大开发者和用户的关注，很多用户称他为「天才」，不过 Daniel 却很谦虚，他表示，“这些都应该归功于 Corellium、checkra1n 项目的开发人员、Linus Torvalds 以及 Linux 内核的所有贡献者、Ubuntu 和 Debian 维护者等等。他们是为这个项目制作所有作品的真正英雄，而我只是恰好在 iPhone 上组装了这些前辈们留下的拼图。”

操作系统的硬件控制功能，通常是通过一些小的函数集合体的形式来提供的。这些函数及调用函数的行为统称为系统调用（system call），也就是应用对操作系统（system）的功能进行调用（call）的意思。在前面的程序中用到了time()及printf()等函数，这些函数内部也都使用了系统调用。这里之所以用“内部”这个词，是因为在Windows操作系统中，提供返回当前日期和时刻，以及在显示器中显示字符串等功能的系统调用的函数名，并不是time()和printf()。系统调用是在time()和printf()函数的内部执行的。大家可能会认为这个方法有些绕，不过这是有原因的。

C语言等高级编程语言并不依存于特定的操作系统。这是因为人们希望不管是Windows还是Linux，都能使用几乎相同的源代码。因此，高级编程语言的机制就是，使用独自的函数名，然后再在编译时将其转换成相应操作系统的系统调用（也有可能是多个系统调用的组合）。也就是说，用高级编程语言编写的应用在编译后，就转换成了利用系统调用的本地代码（图9-6）。



图9-6 高级编程语言的函数调用在编译后变成了系统调用

在高级编程语言中，也存在可以直接调用系统调用的编程语言。不过，利用这种方式做成的应用，移植性①并不友好（也俗称为有恶意行为的应用）。例如，直接调用Windows系统调用的应用，在Linux上显然是无法运行的。

Ps：①移植性指的是同样的程序在不同操作系统下运行时需要花费的时间等，费时越少说明移植性越好。

1.前言

    【1】其实说不上移植笔记，FreeRTOS已经移植至众多平台（MCU），包括MSP430，STM32等，这份笔记完全建立在官方代码的基础之上，简单的说就是修改一些设置从而完成一个呼吸灯实验。

    【2】虽然有官方移植代码，但是官方移植版本为STM32的V2.X库，与现在流行的V3.5有比较大的区别。本笔记也是总结网上几篇学习笔记，主要说明如果使用V3.5库，需要做哪些修改。

    【3】编译软件为IAR EWARM 6.5。

 

    【相关博文】

    【FreeRTOS学习笔记——任务间使用队列同步数据】——如何使用FreeRTOS队列。

    【如何在FreeRTOS下实现低功耗——MSP430F5438平台】——如何通过空任务实现系统低功耗。

 

2.FreeRTOS需要哪些文件

    FreeRTOS的文件结构非常简单，移植或者版本升级替换也非常方便。

    1)与FreeRTOS内核有关的文件数量仅为3个，分别是list.c queue.c tasks.c

    该文件位于FreeRTOS\Source

    2)与内存分配有关的文件共有4个，分别是heap_1.c,heap_2.c,heap_3.c,heap_4.c。4个文件只需选择其中的1个，STM32选择heap_2.c。

    该文件位于FreeRTOS\Source\portable\MemMang

    3)与移植相关的代码包括port.c,portasm.s,portmacro.h。这些代码不但和编译器有关还和平台（MCU）有关。FreeRTOS先以编译器为大类，然后再以平台（MCU）为小类。在这里选择IAR编译器，平台为ARM_CM3。

    该文件位于FreeRTOS\Source\portable\IAR\ARM_CM3

    4)除了上述内容之外，还包括FreeRTOS内核相关的头文件。

    该文件FreeRTOS\Source\include

3.必要的工程设置

    开始之前需要引入V3.5库相关头文件，启动代码和CMSIS库。

    在IAR中设置相关头文件的路径（应根据实际情况修改）

    $PROJ_DIR$\CMSIS

    $PROJ_DIR$\StdPeriph_Driver\inc

    $PROJ_DIR$\User

    $PROJ_DIR$\FreeRTOS\Source\include

    $PROJ_DIR$\FreeRTOS\Source\portable\IAR\ARM_CM3

    当然头文件的路径并不是绝对的，只要明确头文件在哪，设置正确路径即可。

    除了设置C代码的相关头文件之外，还需要设置汇编代码的头文件路径，由于很少设置汇编代码头文件路径，往往初次移植FreeRTOS会在此处遇到一些“困难”。（当然也包括我）

    由于portasm.s需要FreeRTOSConfig.h中的相关宏定义，所以要根据FreeRTOSConfig.h的位置来设置汇编代码的头文件路径，本例中FreeRTOSConfig.h位于User文件夹，所以设置如下图所示。



图1 设置ASM头文件搜索路径

4.修改启动代码

    由于SVC_Handle,PendSV_Handle和SysTick_Handle在portasm.s中被重定义，所以需要在启动代码中修改这些中断向量的名称，并声明这些中断向量为外部函数。这也是初次使用FreeRTOS容易范的错误。具体修改如下所示。



图2 启动代码修改

    请注意，在汇编代码中";"代表注释。EXTERN和C语言的extern含义相同——意为外部函数(变量)。

    EXTERN  __iar_program_start

    EXTERN  SystemInit   

    EXTERN  vPortSVCHandler           ;@

    EXTERN  xPortPendSVHandler        ;@

    EXTERN  xPortSysTickHandler       ;@

    PUBLIC  __vector_table

    声明vPortSVCHandler，xPortPendSVHandler和xPortSysTickHandler为外部函数。

    vPortSVCHandler对应SVC_Handler 

    xPortPendSVHandler对应PendSV_Handle

    xPortSysTickHandle对应SysTick_Handle

    

5.代码实现

    经过了以上修改之后，就可以轻松实现基于FreeRTOS的呼吸灯了。代码如下：

/* Standard includes. */
#include <stdio.h>

/* Scheduler includes. */
#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"
#include "queue.h"

/* Library includes. */
#include "stm32f10x.h"

#define LED0_ON()   GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0);
#define LED0_OFF()  GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0);

static void prvSetupHardware( void );
static void vLEDTask( void *pvParameters );
void vLedInit(void);

int main( void )
{
  /* 初始化硬件平台 */
  prvSetupHardware();
  /* 建立任务 */
  xTaskCreate( vLEDTask, ( signed portCHAR * ) "LED", configMINIMAL_STACK_SIZE, NULL, tskIDLE_PRIORITY+3, NULL );
  /* 启动OS */
  vTaskStartScheduler();
  
  return 0;
}
/*-----------------------------------------------------------*/
void vLEDTask( void *pvParameters )
{
  for( ;; )
  {
    LED0_ON();
    vTaskDelay( 100/portTICK_RATE_MS );
    LED0_OFF();
    vTaskDelay( 100/portTICK_RATE_MS );
  }
}

/*-----------------------------------------------------------*/
static void prvSetupHardware( void )
{
  vLedInit();
}
/*-----------------------------------------------------------*/
void vLedInit( void )
{
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
  RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE );
  /*LED0 @ GPIOB.0*/
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
  GPIO_Init( GPIOB, &GPIO_InitStructure );    
}


 

6.总结

    本人觉得FreeRTOS使用比uCOS简单，虽然FreeRTOS资料远没有uCOS多，但是毕竟uCOS是一个收费产品，而FreeRTOS是一个开源的产品。后面还将会整理一些FreeRTOS的范例代码，希望和大家一起推动FreeRTOS的使用。

【代码链接】

【版本信息】IAR 6.5

 

7.参考资料

【在STM32使用3.5函式庫移植FreeRTOS】

【MDK下基于STM32固件库V3.5.0的FreeRTOS移植笔记】

glib库的编译需要多种依赖，其中libmount依赖比较难找，在编译glib需要依赖，所以要先移植libmount