1 Letter shell简介
熟悉Linux的朋友的都知道，shell包裹在内核之外的人机交互界面，用于用户和内核之间打交道的功能，类似于windows CMD。 通过Shell将输入的命令与内核通讯，好让内核可以控制硬件开正确无误的操作工作。Shell有着不同的分类，比如Bourne shell（sh），Korn shell（ksh）、C shell （csh）、Bourne-again shell（bash）、tcsh。其中最常用的有csh和bash。Shell本身是一个用C语言编写的程序，它是用户使用Unix/Linux的桥梁，用户的大部分工作都是通过Shell完成的。
然而在嵌入式中，由于资源有限，自然很少使用shell，但随着MCU的资源越来越丰富，一些适用于嵌入式的shell工具也就问世了，本问将要介绍的是Letter shell，Letter shell是一个体积极小的嵌入式shell，当前最新版本是3.X。
Letter shell有如下功能：
命令自动补全，使用TAB键补全命令
命令帮助，使用help [command]显示命令帮助
帮助补全，输入命令后双击TAB键补全命令帮助指令
快捷键，支持使用CTRL+A~Z组合按键直接调用函数
shell变量，支持在shell中查看和修改变量值，支持变量作为命令参数
登录密码，支持在shell中使用登录密码，支持超时自动锁定
2 Letter shell移植
Shell是一个命令行交互式形式存在，那最常规的就是使用MCU的串口资源了，当然也可使用USB模拟的虚拟串口。
Letter shell的移植比较简单，既然需要占用串口资源，那么首先要准备一个裸机工程，该工程需要事先串口的收发，关于串口的实现请参看逼着文章：
笔者本文以标准库为例讲解。
1.复制源码
首先下载letter-shell，然后在工程中新建Letter_shell目录，将letter-shell目录下的src的文件复制到工程目录Middlewares/Letter_shell中。
2.新建接口文件
在工程用户目录下新建shell_port.c和shell_port.h文件，当然也可以放在工程目录Letter_shell。
3.配置工程
打开Keil，添加相应的文件。
然后添加相应的头文件路径。
接下来就是实现Letter shell的收发。
发送代码如下：
/**
* @brief 用户shell写
*
* @param data 数据
*/
void userShellWrite(char data)
{
USART_SendData(USART1, (uint8_t) data);
/* 等待发送完毕 */
while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC) == RESET);
}接收采用中断的方式，代码如下：
/**
* @brief This function handles USART1 Handler.
* @param None
* @retval None
*/
void USART1_IRQHandler(void)
{
uint8_t ch; //接收中断缓冲
if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET)
{
ch = USART_ReceiveData(USART1);
//ch = USART1->DR;
//调用shell处理数据的接口
shellHandler(&shell, ch);
}
}还需要实现Letter shell初始化接口。
/**
* @brief 用户shell初始化
*
*/
void userShellInit(void)
{
shell.write = userShellWrite;
shellInit(&shell, shellBuffer, 512);
}最后在主函数中初始化即可。
/**
* @brief mian
* @param None
* @retval int
*/
int main(void)
{
/* 配置SysTick 为10us中断一次 */
SysTick_Init();
/* USART1 配置模式为 115200 8-N-1，中断接收 */
USART1_Config();
userShellInit();
for(;;)
{
Delay_ms(50);
}
}好了，这就移植完成了，编译、下载，连接串口1，使用xshell等工具，打印信息如下：
很简单吧。
3 Letter shell应用
3.1 Letter shell宏定义
在开发Letter shell应用前，需要知道Letter shell的宏定义，其宏定义在shell_cfg.h文件。
#ifndef __SHELL_CFG_H__
#define __SHELL_CFG_H__
/**
* @brief 是否使用默认shell任务while循环，使能宏`SHELL_USING_TASK`后此宏有意义
* 使能此宏，则`shellTask()`函数会一直循环读取输入，一般使用操作系统建立shell
* 任务时使能此宏，关闭此宏的情况下，一般适用于无操作系统，在主循环中调用`shellTask()`
*/
#define SHELL_TASK_WHILE 1
/**
* @brief 是否使用命令导出方式
* 使能此宏后，可以使用`SHELL_EXPORT_CMD()`等导出命令
* 定义shell命令，关闭此宏的情况下，需要使用命令表的方式
*/
#define SHELL_USING_CMD_EXPORT 1
/**
* @brief 是否使用shell伴生对象
* 一些扩展的组件(文件系统支持，日志工具等)需要使用伴生对象
*/
#define SHELL_USING_COMPANION 0
/**
* @brief 支持shell尾行模式
*/
#define SHELL_SUPPORT_END_LINE 0
/**
* @brief 是否在输出命令列表中列出用户
*/
#define SHELL_HELP_LIST_USER 0
/**
* @brief 是否在输出命令列表中列出变量
*/
#define SHELL_HELP_LIST_VAR 0
/**
* @brief 是否在输出命令列表中列出按键
*/
#define SHELL_HELP_LIST_KEY 0
/**
* @brief 是否在输出命令列表中展示命令权限
*/
#define SHELL_HELP_SHOW_PERMISSION 1
/**
* @brief 使用LF作为命令行回车触发
* 可以和SHELL_ENTER_CR同时开启
*/
#define SHELL_ENTER_LF 1
/**
* @brief 使用CR作为命令行回车触发
* 可以和SHELL_ENTER_LF同时开启
*/
#define SHELL_ENTER_CR 1
/**
* @brief 使用CRLF作为命令行回车触发
* 不可以和SHELL_ENTER_LF或SHELL_ENTER_CR同时开启
*/
#define SHELL_ENTER_CRLF 0
/**
* @brief 使用执行未导出函数的功能
* 启用后，可以通过`exec [addr] [args]`直接执行对应地址的函数
* @attention 如果地址错误，可能会直接引起程序崩溃
*/
#define SHELL_EXEC_UNDEF_FUNC 0
/**
* @brief shell命令参数最大数量
* 包含命令名在内，超过8个参数并且使用了参数自动转换的情况下，需要修改源码
*/
#define SHELL_PARAMETER_MAX_NUMBER 8
/**
* @brief 历史命令记录数量
*/
#define SHELL_HISTORY_MAX_NUMBER 5
/**
* @brief 双击间隔(ms)
* 使能宏`SHELL_LONG_HELP`后此宏生效，定义双击tab补全help的时间间隔
*/
#define SHELL_DOUBLE_CLICK_TIME 200
/**
* @brief 管理的最大shell数量
*/
#define SHELL_MAX_NUMBER 5
/**
* @brief shell格式化输出的缓冲大小
* 为0时不使用shell格式化输出
*/
#define SHELL_PRINT_BUFFER 128
/**
* @brief shell格式化输入的缓冲大小
* 为0时不使用shell格式化输入
* @note shell格式化输入会阻塞shellTask, 仅适用于在有操作系统的情况下使用
*/
#define SHELL_SCAN_BUFFER 0
/**
* @brief 获取系统时间(ms)
* 定义此宏为获取系统Tick，如`HAL_GetTick()`
* @note 此宏不定义时无法使用双击tab补全命令help，无法使用shell超时锁定
*/
#define SHELL_GET_TICK() 0
/**
* @brief shell内存分配
* shell本身不需要此接口，若使用shell伴生对象，需要进行定义
*/
#define SHELL_MALLOC(size) 0
/**
* @brief shell内存释放
* shell本身不需要此接口，若使用shell伴生对象，需要进行定义
*/
#define SHELL_FREE(obj) 0
/**
* @brief 是否显示shell信息
*/
#define SHELL_SHOW_INFO 1
/**
* @brief 是否在登录后清除命令行
*/
#define SHELL_CLS_WHEN_LOGIN 1
/**
* @brief shell默认用户
*/
#define SHELL_DEFAULT_USER "letter"
/**
* @brief shell默认用户密码
* 若默认用户不需要密码，设为""
*/
#define SHELL_DEFAULT_USER_PASSWORD ""
/**
* @brief shell自动锁定超时
* shell当前用户密码有效的时候生效，超时后会自动重新锁定shell
* 设置为0时关闭自动锁定功能，时间单位为`SHELL_GET_TICK()`单位
* @note 使用超时锁定必须保证`SHELL_GET_TICK()`有效
*/
#define SHELL_LOCK_TIMEOUT 0 * 60 * 1000
#endifshell_cfg.h文件已经注释了，笔者就不再赘述了。
3.2 Letter shell内置命令
在 Letter shell中默认内置了一些 shell命令，在 shell中输入 help 后回车或者直接按下 Tab 键，就可以打印当前系统支持的所有命令。
按下 Tab 键后可以列出当前支持的所有命令。以下为按下 Tab 键后打印出来的当前支持的所有显示Letter shell中的命令，左边是命令名称，右边是关于命令的描述：
]
自定义 shell命令
自定义的 shell命令，可以在 shell模式下被运行，将一个命令导出到 shell模式可以使用如下宏接口：
SHELL_EXPORT_CMD(_attr, _name, _func, _desc)| 参数 | 描述 |
|---|---|
| _attr | 命令属性 |
| _name | 命令名 |
| _func | 命令函数 |
| _desc | 命令描述 |
原型如下：
#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 \
}导出无参数命令时，函数的入参为 void，示例如下：
void hello(void)
{
printf("hello letter shell!\n");
}
//导出到命令列表里
SHELL_EXPORT_CMD(SHELL_CMD_PERMISSION(0)|SHELL_CMD_TYPE(SHELL_TYPE_CMD_FUNC), hello, hello, hello); 系统运行起来后，在 shell控制台按 tab 键可以看到导出的命令,运行 hello 命令，运行结果如下所示：
导出有参数的命令时，还可传入参数。导出有参数命令示例如下：
void parameter_test (int num, char *str)
{
printf("parameter test: num = %d, str = %s !\r\n", num, str);
}
//导出到命令列表里
SHELL_EXPORT_CMD(SHELL_CMD_PERMISSION(0)|SHELL_CMD_TYPE(SHELL_TYPE_CMD_FUNC), parameter_test, parameter_test, parameter test);系统运行起来后，在 shell控制台按 tab 键可以看到导出的命令，运行parameter_test命令，运行结果如下所示：
值得注意的是，命令参数的最大个数在中shell_cfg.h配置，默认最大是8，但是命令占了一个参数，因此用户可用的应该是7个。
/**
* @brief shell命令参数最大数量
* 包含命令名在内，超过8个参数并且使用了参数自动转换的情况下，需要修改源码
*/
#define SHELL_PARAMETER_MAX_NUMBER 8
Letter shell不仅可以使用命令的方式运行程序，还可像Linux的终端一样，还能通过上下键能选择历史命令，历史命令的个数默认最大为5个。
/**
* @brief 历史命令记录数量
*/
#define SHELL_HISTORY_MAX_NUMBER 5非常的方便，Letter shell很强大，还有很多功能可玩，本文先讲到这里，后面再深入讲解Letter shell的设计思想。
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