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letter shell

letter shell 3.0

一个功能强大的嵌入式shell

• letter shell 3.0
  • 简介
  • 功能
  • 移植说明
  • 使用方式
    • 函数定义
      • main函数形式
      • 普通C函数形式
      • 在函数中获取当前shell对象
  • 命令定义
    • 定义方式
    • 定义宏说明
    • 命令属性字段说明
  • 代理函数和代理参数解析
  • 权限系统说明
  • 建议终端软件
  • 命令遍历工具

简介

letter shell 3.0是一个C语言编写的，可以嵌入在程序中的嵌入式shell，主要面向嵌入式设备，以C语言函数为运行单位，可以通过命令行调用，运行程序中的函数

相对2.x版本，letter shell 3.0增加了用户管理，权限管理，后续会增加对文件系统的支持

此外3.0版本修改了命令格式和定义，2.x版本的工程需要经过简单的修改才能完成迁移

若只需要使用基础功能，可以使用letter shell 2.x版本

使用说明可参考Letter shell 3.0 全新出发

功能

• 命令自动补全
• 快捷键功能定义
• 命令权限管理
• 用户管理
• 变量支持
• 代理函数和参数代理解析

移植说明

1. 定义shell对象

   Shell shell;

2. 定义shell读，写函数，函数原型如下

   /**
    * @brief shell读取数据函数原型
    *
    * @param char shell读取的字符
    *
    * @return char 0 读取数据成功
    * @return char -1 读取数据失败
    */
   typedef signed char (*shellRead)(char *);
   
   /**
    * @brief shell写数据函数原型
    *
    * @param const char 需写的字符
    */
   typedef void (*shellWrite)(const char);

3. 申请一片缓冲区

   char shellBuffer[512];

4. 调用shellInit进行初始化

   shell.read = shellRead;
   shell.write = shellWrite;
   shellInit(&shell, shellBuffer, 512);

5. 调用(建立)shell任务

   对于运行在操作系统的情况，建立shellTask任务(确保sell_cfg.h中的配置无误)，任务参数为shell对象

   OsTaskCreate(shellTask, &shell, ...);

   对于裸机环境，在主循环中调用shellTask，或者在接收到数据时，调用shellHandler

6. 说明

   • 对于中断方式使用shell，不用定义shell->read，但需要在中断中调用shellHandler
   • 对于使用操作系统的情况，使能SHEHLL_TASK_WHILE宏，然后创建shellTask任务

7. 其他配置

   • 定义宏SHELL_GET_TICK()为获取系统tick函数，使能tab双击操作，用户长帮助补全

8. 配置宏

   shell_cfg.h文件中包含了所有用于配置shell的宏，在使用前，需要根据需要进行配置

   宏	意义
   SHELL_TASK_WHILE	是否使用默认shell任务while循环
   SHELL_USING_CMD_EXPORT	是否使用命令导出方式
   SHELL_HELP_LIST_USER	是否在输入命令列表中列出用户
   SHELL_HELP_LIST_VAR	是否在输入命令列表中列出变量
   SHELL_HELP_LIST_KEY	是否在输入命令列表中列出按键
   SHELL_ENTER_LF	使用LF作为命令行回车触发
   SHELL_ENTER_CR	使用CR作为命令行回车触发
   SHELL_ENTER_CRLF	使用CRLF作为命令行回车触发
   SHELL_COMMAND_MAX_LENGTH	shell命令最大长度
   SHELL_PARAMETER_MAX_NUMBER	shell命令参数最大数量
   SHELL_HISTORY_MAX_NUMBER	历史命令记录数量
   SHELL_DOUBLE_CLICK_TIME	双击间隔(ms)
   SHELL_MAX_NUMBER	管理的最大shell数量
   SHELL_GET_TICK()	获取系统时间(ms)
   SHELL_SHOW_INFO	是否显示shell信息
   SHELL_CLS_WHEN_LOGIN	是否在登录后清除命令行
   SHELL_DEFAULT_USER	shell默认用户
   SHELL_DEFAULT_USER_PASSWORD	默认用户密码
   SHELL_LOCK_TIMEOUT	shell自动锁定超时

使用方式

函数定义

letter shell 3.0同时支持两种形式的函数定义方式，形如main函数定义的func(int argc, char *agrv[])以及形如普通C函数的定义func(int i, char *str, ...)，两种函数定义方式适用于不同的场景

main函数形式

使用此方式，一个函数定义的例子如下：

int func(int argc, char *agrv[])
{
    printf("%dparameter(s)\r\n", argc);
    for (char i = 1; i < argc; i++)
    {
        printf("%s\r\n", argv[i]);
    }
}
SHELL_EXPORT_CMD(SHELL_CMD_PERMISSION(0)|SHELL_CMD_TYPE(SHELL_TYPE_CMD_MAIN), func, func, test);

终端调用

letter:/$ func "hello world"
2 parameter(s)
hello world

普通C函数形式

使用此方式，shell会自动对参数进行转化处理，目前支持二进制，八进制，十进制，十六进制整形，字符，字符串的自动处理，如果需要其他类型的参数，请使用代理参数解析的方式(参考代理函数和代理参数解析)，或者使用字符串的方式作为参数，自行进行处理，例子如下：

int func(int i, char ch, char *str)
{
    printf("input int: %d, char: %c, string: %s\r\n", i, ch, str);
}
SHELL_EXPORT_CMD(SHELL_CMD_PERMISSION(0)|SHELL_CMD_TYPE(SHELL_TYPE_CMD_FUNC), func, func, test);

终端调用

letter:/$ func 666 'A' "hello world"
input int: 666, char: A, string: hello world

在函数中获取当前shell对象

shell采取一个静态数组对定义的多个shell进行管理，shell数量可以修改宏SHELL_MAX_NUMBER定义(为了不使用动态内存分配，此处通过数据进行管理)，从而，在shell执行的函数中，可以调用shellGetCurrent()获得当前活动的shell对象，从而可以实现某一个函数在不同的shell对象中发生不同的行为，也可以通过这种方式获得shell对象后，调用shellWriteString(shell, string)进行shell的输出

命令定义

letter shell 3.0将可执行的函数命令定义，用户定义，按键定义以及变量定义统一归为命令定义，使用相同的结构储存，查找和执行

定义方式

letter shell 支持使用命令导出方式和命令表方式进行命令的添加，定义，通过宏SHELL_USING_CMD_EXPORT控制

命令导出方式支持keil，IAR(未测试)以及GCC

1. 命令导出方式

   letter shell 支持在函数体外部，采用定义常量的方式定义命令，例如SHELL_EXPORT_CMD(SHELL_CMD_PERMISSION(0)|SHELL_CMD_TYPE (SHELL_TYPE_CMD_MAIN)|SHELL_CMD_DISABLE_RETURN,help, shellHelp, show command info\r\nhelp [cmd]);

   对于使用keil进行编译，需要在keil的target option中增加--keep shellCommand*，防止定义的命令被优化掉

   使用GCC编译时，需要在ld文件中的只读数据区(建议)添加：

   _shell_command_start = .;
   KEEP (*(shellCommand))
   _shell_command_end = .;
   

2. 命令表方式

   • 当使用其他暂时不支持使用命令导出方式的编译器时，需要在shell_cmd_list.c文件的命令表中添加

     const SHELL_CommandTypeDef shellDefaultCommandList[] =
     {
         SHELL_CMD_ITEM(
                    SHELL_CMD_PERMISSION(0)|SHELL_CMD_TYPE(SHELL_TYPE_CMD_MAIN)|SHELL_CMD_DISABLE_RETURN,
                    help, shellHelp, show command info\r\nhelp [cmd]),
     };

定义宏说明

letter shell 3.0对可执行命令，按键，用户以及变量分别提供了一个宏，用于进行命令定义

1. 可执行命令定义

   使用宏SHELL_EXPORT_CMD定义可执行命令，定义如下

   /**
    * @brief shell 命令定义
    *
    * @param _attr 命令属性
    * @param _name 命令名
    * @param _func 命令函数
    * @param _desc 命令描述
    */
   #define SHELL_EXPORT_CMD(_attr, _name, _func, _desc) \
           const char shellCmd##_name[] = #_name; \
           const char shellDesc##_name[] = #_desc; \
           const ShellCommand \
           shellCommand##_name SECTION("shellCommand") =  \
           { \
               .attr.value = _attr, \
               .data.cmd.name = shellCmd##_name, \
               .data.cmd.function = (int (*)())_func, \
               .data.cmd.desc = shellDesc##_name \
           }

2. 变量定义

   使用宏SHELL_EXPORT_VAR定义变量，定义如下

   /**
    * @brief shell 变量定义
    *
    * @param _attr 变量属性
    * @param _name 变量名
    * @param _value 变量值
    * @param _desc 变量描述
    */
   #define SHELL_EXPORT_VAR(_attr, _name, _value, _desc) \
           const char shellCmd##_name[] = #_name; \
           const char shellDesc##_name[] = #_desc; \
           const ShellCommand \
           shellVar##_name SECTION("shellCommand") =  \
           { \
               .attr.value = _attr, \
               .data.var.name = shellCmd##_name, \
               .data.var.value = (void *)_value, \
               .data.var.desc = shellDesc##_name \
           }

3. 用户定义

   使用宏SHELL_EXPORT_USER定义用户，定义如下

   /**
    * @brief shell 用户定义
    *
    * @param _attr 用户属性
    * @param _name 用户名
    * @param _password 用户密码
    * @param _desc 用户描述
    */
   #define SHELL_EXPORT_USER(_attr, _name, _password, _desc) \
           const char shellCmd##_name[] = #_name; \
           const char shellPassword##_name[] = #_password; \
           const char shellDesc##_name[] = #_desc; \
           const ShellCommand \
           shellUser##_name SECTION("shellCommand") =  \
           { \
               .attr.value = _attr|SHELL_CMD_TYPE(SHELL_TYPE_USER), \
               .data.user.name = shellCmd##_name, \
               .data.user.password = shellPassword##_name, \
               .data.user.desc = shellDesc##_name \
           }

4. 按键定义

   使用宏SHELL_EXPORT_KEY定义按键，定义如下

   /**
    * @brief shell 按键定义
    *
    * @param _attr 按键属性
    * @param _value 按键键值
    * @param _func 按键函数
    * @param _desc 按键描述
    */
   #define SHELL_EXPORT_KEY(_attr, _value, _func, _desc) \
           const char shellDesc##_value[] = #_desc; \
           const ShellCommand \
           shellKey##_value SECTION("shellCommand") =  \
           { \
               .attr.value = _attr|SHELL_CMD_TYPE(SHELL_TYPE_KEY), \
               .data.key.value = _value, \
               .data.key.function = (void (*)(Shell *))_func, \
               .data.key.desc = shellDesc##_value \
           }

   按键键值为在终端输入按键会发送的字符串序列，以大端模式表示，比如在SecureCRT中断，按下Tab键，会发送0x0B，则这个按键的键值为0x0B000000，如果按下方向上，会依次发送0x1B, 0x5B, 0x41, 则这个键的键值为0x1B5B4100

命令属性字段说明

在命令定义中，有一个attr字段，表示该命令的属性，具体定义为

union
{
    struct
    {
        unsigned char permission : 8;                       /**< command权限 */
        ShellCommandType type : 4;                          /**< command类型 */
        unsigned char enableUnchecked : 1;                  /**< 在未校验密码的情况下可用 */
        unsigned char disableReturn : 1;                    /**< 禁用返回值输出 */
        unsigned char reserve : 2;                          /**< 保留 */
        unsigned char paramNum : 4;                         /**< 参数数量 */
    } attrs;
    int value;
} attr;

在定义命令时，需要给定这些值，可以通过宏SHELL_CMD_PERMISSION(permission), SHELL_CMD_TYPE(type), SHELL_CMD_ENABLE_UNCHECKED, SHELL_CMD_DISABLE_RETURN, SHELL_CMD_PARAM_NUM(num)快速声明

代理函数和代理参数解析

letter shell 3.0原生支持将整数，字符，字符串参数，以及在某些情况下的浮点参数直接传递给执行命令的函数，一般情况下，这几种参数类型完全可以满足调试需要，然而在某些情况下，用户确实需要传递其他类型的参数，此时，可以选择将命令定义成main函数形式，使用字符串传递参数，然后自行对参数进行解析，除此之外，letter shell还提供了代理函数的机制，可以对任意类型的参数进行自定义解析

关于代理函数的实现原理和具体使用示例，可以参考letter-shell代理函数解析

使用代理函数，用户需要自定义代理参数解析器，即一个将基本参数(整数，字符，字符串参数)转换成目标类型参数的函数或者宏，letter shell默认实现了浮点类型的参数解析器SHELL_PARAM_FLOAT(x)

然后，使用代理函数命令导出宏定义命令，比如需要需要传递多个浮点参数的函数，如下

void test(int a, float b, int c, float d)
{
    printf("%d, %f, %d, %f \r\n", a, b, c, d);
}
SHELL_EXPORT_CMD_AGENCY(SHELL_CMD_TYPE(SHELL_TYPE_CMD_FUNC),
test, test, test,
p1, SHELL_PARAM_FLOAT(p2), p3, SHELL_PARAM_FLOAT(p4));

相比常规的命令导出，代理函数命令导出前4个参数和常规形式的命令导出一致，之后的参数即传递至目标函数的参数，letter shell默认实现的代理函数定义支持最多7个参数，p1~p7，对于不需要代理参数解析的参数，只需要对应写入px(x为1~7)即可，比如上方示例的p1和p3，而需要代理参数解析的参数，则需要使用对应的参数解析器，比如上方示例的p2和p4

权限系统说明

letter shell 3.0的权限管理同用户定义紧密相关，letter shell 3.0使用8个bit位表示命令权限，当用户和命令的权限按位与为真，或者命令权限为0时，表示该用户拥有此命令的权限，可以调用改命令

建议终端软件

• 对于基于串口移植，letter shell建议使用secureCRT软件，letter shell中的相关按键映射都是按照secureCRT进行设计的，使用其他串口软件时，可能需要修改键值

命令遍历工具

letter shell 3.0提供了一个用于遍历工程中命令导出的工具，位于tools/shellTools.py，需要python3环境运行，可以列出工程中，所有使用SHELL_EXPORT_XXX导出的命令名，以及位置，结合VS Code可以直接进行跳转

python shellTools.py project

注意：shellTools会遍历指定目录中所有文件，所以当工程中文件较多时，速度会比较慢，建议只用于遍历用户模块的目录