一、引言

Letter shell是一個(gè)C語(yǔ)言編寫(xiě)的，可以嵌入在程序中的嵌入式shell，主要面向嵌入式設(shè)備。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)是一個(gè)命令行交互軟件，可以讀取用戶輸入的命令，找到并執(zhí)行命令對(duì)應(yīng)的函數(shù)。本文基于國(guó)科安芯AS32A601開(kāi)發(fā)板，實(shí)現(xiàn)輕量化的shell。

二、文件概述

本項(xiàng)目集成了一個(gè)輕量級(jí)串口命令行 Shell，支持通過(guò) USART0 與主機(jī)交互，以 printf 為統(tǒng)一輸出通道。

-Shell 提供基礎(chǔ)命令（ help 、 ver 、 echo 、 led ），可按需擴(kuò)展到 ADC、SPI 等外設(shè)。

目錄與文件

shell.h ：Shell 對(duì)外 API 與類(lèi)型。

shell.c ：Shell 核心實(shí)現(xiàn)（輸入緩沖、命令解析、調(diào)度）。

shell_cmds.c ：示例命令注冊(cè)與實(shí)現(xiàn)。

print.c ：將 printf 輸出重定向到 USART0 。

main.c ：Shell 初始化與主循環(huán)集成。

serial_cli.ps1 ：Windows 交互腳本，便捷串口調(diào)試。

2.1****shell.c

#include "shell.h"

#include

#include

#include

/* RX ring buffer */

static****volatile uint8_t rx_buf[256];

static****volatile uint16_t rx_head = 0; /* write index */

static****volatile uint16_t rx_tail = 0; /* read index */

/* Line buffer */

static****char line_buf[SHELL_MAX_LINE];

static uint16_t line_len = 0;

/* Command registry */

static****const ShellCmd *cmd_table[8];

static****int cmd_table_count[8];

static****int table_used = 0;

void shell_init(void (writer)(**const***char** *buf, int len)) {

rx_head = rx_tail = 0;

line_len = 0;

table_used = 0;

( void )writer; /* output uses printf directly */

}

void shell_register(const ShellCmd *cmds, int count) {

__asm volatile ("fence.i");

if (!cmds || count <= 0) return ;

if (table_used < ( int )( sizeof (cmd_table)/ sizeof (cmd_table[0]))) {

cmd_table[table_used] = cmds;

cmd_table_count[table_used] = count;

table_used++;

}

}

void shell_input_byte(uint8_t b) {

uint16_t next = (uint16_t)((rx_head + 1) & 0xFF);

if (next == rx_tail) {

/* overflow, drop byte */

return ;

}

rx_buf[rx_head] = b;

rx_head = next;

}

static****int tokenize(char *line, char **argv, int max_args) {

int argc = 0;

char *p = line;

while (*p && argc < max_args) {

while (*p == ' ' || *p == 't') p++;

if (!*p) break ;

argv[argc++] = p;

while (*p && *p != ' ' && *p != 't') p++;

if (!*p) break ;

*p++ = '?';

}

return argc;

}

static****void print_prompt( void ) {

printf("rn> ");

}

static****int dispatch(int argc, char **argv) {

if (argc <= 0) return 0;

const****char *name = argv[0];

__asm volatile ("fence.i");

if (strcmp(name, "help") == 0) {

printf("Commands:rn");

for (int t = 0; t < table_used; ++t) {

for (int i = 0; i < cmd_table_count[t]; ++i) {

const ShellCmd *c = &cmd_table[t][i];

printf(" %s - %srn", c->name, c->desc ? c->desc : "");

__asm volatile ("fence.i");

}

}

return 0;

}

for (int t = 0; t < table_used; ++t) {

for (int i = 0; i < cmd_table_count[t]; ++i) {

const ShellCmd *c = &cmd_table[t][i];

if (strcmp(name, c->name) == 0) {

return c->handler(argc, argv);

}

}

}

printf("Unknown command: %srn", name);

return -1;

}

void shell_poll( void ) {

/* Read bytes from ring and build lines */

while (rx_tail != rx_head) {

uint8_t b = rx_buf[rx_tail];

rx_tail = (uint16_t)((rx_tail + 1) & 0xFF);

if (b == 'r') {

/* ignore CR */

continue ;

}

if (b == 'n') {

/* complete line */

line_buf[line_len] = '?';

char *argv[SHELL_MAX_ARGS];

int argc = tokenize(line_buf, argv, SHELL_MAX_ARGS);

if (argc > 0) {

( void )dispatch(argc, argv);

}

line_len = 0;

print_prompt();

continue ;

}

if (b == 'b' || b == 0x7F) {

/* backspace */

if (line_len > 0) line_len--;

continue ;

}

if (line_len < SHELL_MAX_LINE - 1) {

line_buf[line_len++] = ( char )b;

} else {

/* truncate on overflow */

}

}

}

主要函數(shù)分析

**1. **初始化函數(shù)

void shell_init(void (*writer)(const char *buf, int len));

• 初始化緩沖區(qū)指針
• writer 參數(shù)當(dāng)前未使用（直接使用 printf）

**2. **命令注冊(cè)函數(shù)

void shell_register(const ShellCmd *cmds, int count);

• 注冊(cè)一組命令
• fence.i 指令：RISC-V 內(nèi)存屏障，確保指令緩存一致性

**3. **字節(jié)輸入處理

void shell_input_byte(uint8_t b);

• 從串口接收單個(gè)字節(jié)
• 存入環(huán)形緩沖區(qū)
• 處理緩沖區(qū)溢出（丟棄字節(jié)）

**4. **主輪詢函數(shù)

void shell_poll(void);

核心處理邏輯 ：

• 從環(huán)形緩沖區(qū)讀取字節(jié)
• 處理特殊字符：
• 普通字符存入行緩沖區(qū)
• 行完成后，分詞并調(diào)度執(zhí)行

**5. **分詞函數(shù)

static int tokenize(char *line, char **argv, int max_args);

• 空格/制表符分割命令行
• 支持最大 SHELL_MAX_ARGS 個(gè)參數(shù)
• 原地修改字符串（添加 ? 終止符）

**6. **命令分發(fā)

static int dispatch(int argc, char **argv);

• 內(nèi)置 help 命令：顯示所有注冊(cè)命令
• 遍歷所有命令表查找匹配命令
• 調(diào)用對(duì)應(yīng)的 handler 函數(shù)

2.2 ** shell_cmds.c**

用戶可在該文件中定義函數(shù)，并注冊(cè)到命令列表中

#include "shell.h"

#include "led.h"

#include

#include

static****int cmd_ver(int argc, char **argv) {

( void )argc; ( void )argv;

printf("AS32X601 usart_eflash shell v0.1rn");

return 0;

}

static****int cmd_echo(int argc, char **argv) {

for (int i = 1; i < argc; ++i) {

printf("%s%s", argv[i], (i == argc - 1) ? "" : " ");

}

printf("rn");

return 0;

}

static****int cmd_led(int argc, char **argv) {

if (argc < 3) {

printf("Usage: led <1|2|3>rn");

return -1;

}

int idx = argv[2][0] - '0';

if (idx < 1 || idx > 3) {

printf("Invalid LED index: %srn", argv[2]);

return -1;

}

int toggle = (strcmp(argv[1], "toggle") == 0);

int on = (strcmp(argv[1], "on") == 0);

int off = (strcmp(argv[1], "off") == 0);

if (!(toggle || on || off)) {

printf("Invalid action: %srn", argv[1]);

return -1;

}

switch (idx) {

case 1:

if (toggle) LED1_TOGGLE(); else****if (on) LED1_ON(); else****if (off) LED1_OFF();

break ;

case 2:

if (toggle) LED2_TOGGLE(); else****if (on) LED2_ON(); else****if (off) LED2_OFF();

break ;

case 3:

if (toggle) LED3_TOGGLE(); else****if (on) LED3_ON(); else****if (off) LED3_OFF();

break ;

default :

break ;

}

printf("led %s %drn", argv[1], idx);

return 0;

}

static****const ShellCmd default_cmds[] = {

{"ver", "Show shell version", cmd_ver},

{"echo", "Echo back arguments", cmd_echo},

{"led", "Control LEDs: led <1|2|3>", cmd_led},

};

void shell_cmds_init( void ) {

shell_register(default_cmds, ( int )( sizeof (default_cmds)/ sizeof (default_cmds[0])));

}

void shell_info()

{

printf("rn");

printf("rn");

printf (" _ _ _ _ _ _ rn");

printf( "| | _* | | | |* ___ _ __ _| | ___| | |rn");

printf("| | / _ __| / _ ' | / _| ' / _ | |rn");

printf("| |__| __/ |_| || **/ | ** | | | __/ | |rn");

printf("| | | | | | * * / | |* |* * | |* |rn");

printf ("rn");

printf("rn");

printf("Version: 0.1n");

printf("Board: AS32X601n");

printf("Build: " DATE " " TIME "n");

printf("n");

}

1. 版本信息命令

static int cmd_ver(int argc, char **argv)

• 顯示固件版本信息

2.回顯命令

static int cmd_echo(int argc, char **argv)

• 打印所有參數(shù)（argv[0] 是命令名本身）
• 正確處理參數(shù)間的空格

3. ** LED **控制命令

static int cmd_led(int argc, char **argv)

• 完整的參數(shù)驗(yàn)證 ：參數(shù)數(shù)量、范圍、合法性
• 清晰的錯(cuò)誤提示
• 執(zhí)行反饋 ：操作成功后打印確認(rèn)信息

**4. **命令表定義

static const ShellCmd default_cmds

• 結(jié)構(gòu)清晰：命令名、描述、處理函數(shù)
• 包含使用示例（led命令）

**5. **初始化函數(shù)

void shell_cmds_init(void)

• 自動(dòng)計(jì)算命令數(shù)量，避免硬編碼
• 提供清晰的模塊初始化接口

2.3 main.c****部分流程

shell_init(NULL);

shell_cmds_init();

shell_info();

printf("AS32X601 shell readyrnType 'help' to list commands.rn> ");

while (1)

{

if (SET == USART_GetFlagStatus(USART0, USART_FLAG_RXFNE))

{

usart_data = USART_ReceiveData(USART0);

ClearCache();

/* feed incoming byte to shell */

shell_input_byte(usart_data);

}

/* process any pending input and run commands */

shell_poll();

}

輸入路徑：串口接收中斷或輪詢將字節(jié)喂給 shell_input_byte ，Shell維護(hù)環(huán)形緩沖與狀態(tài)機(jī)。

解析執(zhí)行：按行解析命令，匹配已注冊(cè)的命令表或函數(shù)指針，執(zhí)行對(duì)應(yīng)處理例程。

主循環(huán)：周期性調(diào)用 shell_poll 以處理緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)與命令

三、開(kāi)發(fā)板驗(yàn)證：

該項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)通過(guò)串口分別控制led 1，2，3翻轉(zhuǎn)和回顯功能

審核編輯 黃宇