文心快码嵌入式FreeRTOS MCP扩展

专为文心快码设计的嵌入式FreeRTOS开发MCP扩展，支持BK7252等芯片的自动项目生成。提供完整的嵌入式开发工作流，从项目创建到代码生成的一站式解决方案。

🚀 功能特性

核心功能

智能项目生成: 根据芯片知识库自动创建完整的FreeRTOS项目结构
知识库集成: 集成芯片规格书、SDK文档和项目需求文档
记忆库功能: SQLite数据库保存项目配置，支持持续开发
多芯片支持: 支持BK7252、STM32F4、ESP32等主流嵌入式芯片
模板系统: 基于Jinja2的智能代码模板生成

增强功能

代码验证: 自动验证生成的代码符合FreeRTOS最佳实践
外设驱动生成: 自动生成GPIO、UART、SPI、I2C等外设驱动代码
内存分析: 堆栈使用分析和优化建议
项目配置管理: YAML配置文件管理芯片特性和项目设置

📋 系统要求

基础环境

操作系统: Windows 10/11, Linux, macOS
Python: 3.8 或更高版本
包管理器: pip 最新版本

开发工具（可选）

MSYS2 (Windows): 用于GCC ARM工具链
GCC ARM工具链: 用于代码编译
文心快码插件: 用于MCP集成

🔧 安装部署

1. 快速安装

# 克隆项目 git clone https://github.com/aitersmam888/freertos_mcp.git cd embedded_freertos_mcp # 安装Python依赖 pip install -r requirements.txt # 安装开发依赖（可选） pip install -r requirements-dev.txt

2. 开发环境配置

Windows环境

# 安装MSYS2（如果尚未安装） # 下载地址: https://www.msys2.org/ # 在MSYS2中安装GCC ARM工具链 pacman -S mingw-w64-x86_64-arm-none-eabi-gcc pacman -S make

Linux环境

# Ubuntu/Debian sudo apt-get install gcc-arm-none-eabi make # CentOS/RHEL sudo yum install arm-none-eabi-gcc make

macOS环境

# 使用Homebrew安装 brew install arm-none-eabi-gcc make

3. 文心快码集成配置

在文心快码设置中添加MCP服务器配置：

{ "mcpServers": { "embedded-freertos": { "command": "python", "args": ["-m", "src.embedded_freertos_mcp"] } } }

4. 环境验证

运行测试命令验证安装：

# 验证Python模块导入 python -c "from src.embedded_freertos_mcp.models.chip_analysis import ChipCapabilities; print('✅ 模型导入成功')" # 验证知识库加载 python -c "from src.embedded_freertos_mcp.knowledge.knowledge_loader import KnowledgeLoader; print('✅ 知识库加载成功')" # 验证项目生成器 python -c "from src.embedded_freertos_mcp.generators.project_generator import ProjectGenerator; print('✅ 项目生成器就绪')"

💡 使用方法

1. MCP工具调用

在文心快码中通过自然语言调用工具：

创建新项目

创建一个基于BK7252的智能家居网关项目 - 项目名称: smart_home_gateway - 芯片型号: BK7252N - 功能需求: WiFi连接、BLE通信、传感器数据采集 - 输出路径: ./my_projects

获取芯片信息

查看BK7252芯片的详细规格和外设支持

生成驱动代码

为BK7252生成UART和GPIO驱动代码 - 波特率: 115200 - GPIO引脚: PA0, PA1

2. 命令行使用

直接运行MCP服务器

python -m src.embedded_freertos_mcp

使用项目生成器

from src.embedded_freertos_mcp.generators.project_generator import ProjectGenerator # 初始化生成器 generator = ProjectGenerator("knowledge_base", "memory.db") # 生成项目结构 project = generator.generate_project( project_name="test_project", chip_family="bk7252", output_path="./output" )

3. API接口示例

芯片分析

from src.embedded_freertos_mcp.models.chip_analysis import ChipCapabilities # 创建芯片能力模型 chip = ChipCapabilities( chip_family="BK7252", core="Cortex-M4", frequency=200000000, flash_size=2097152, ram_size=524288, peripherals=["UART", "SPI", "I2C", "GPIO", "PWM"] )

知识库查询

from src.embedded_freertos_mcp.knowledge.knowledge_loader import KnowledgeLoader loader = KnowledgeLoader("knowledge_base") chip_info = loader.load_chip_config("bk7252")

🗂️ 项目架构

核心模块结构

src/ ├── embedded_freertos_mcp/ # 主包 │ ├── __init__.py # 包初始化 │ ├── server.py # MCP服务器主程序 │ ├── main.py # 命令行入口 │ ├── generators/ # 代码生成器 │ │ └── project_generator.py │ ├── knowledge/ # 知识库管理 │ │ └── knowledge_loader.py │ ├── memory/ # 记忆库管理 │ │ └── memory_manager.py │ ├── models/ # 数据模型 │ │ └── chip_analysis.py │ ├── templates/ # 代码模板 │ │ ├── projects/ │ │ │ ├── generic_template/ │ │ │ └── bk7252n_iot_gateway/ │ │ ├── drivers/ │ │ └── freertos/ │ └── tools/ # 工具集 │ ├── project_tools.py │ ├── chip_analyzer.py │ └── code_validator.py ├── generators/ # 独立生成器 │ └── template_manager.py └── tools/ # 独立工具 └── code_validator.py

知识库结构

knowledge_base/ ├── datasheets/ # 芯片规格书 │ ├── bk/ # BK系列芯片文档 │ │ ├── bk7252_summary.txt │ │ └── parameters.yaml │ ├── stm32/ # STM32系列文档 │ └── esp32/ # ESP32系列文档 ├── sdks/ # 原厂SDK │ ├── bk7252_sdk/ # BK7252 SDK文档 │ └── stm32f4_sdk/ # STM32F4 SDK文档 ├── requirements/ # 项目需求文档 │ ├── 项目需求.txt # 总体需求规范 │ └── functional_docs/ # 功能详细文档 └── freertos/ # FreeRTOS文档 ├── api_reference/ └── best_practices/

配置系统

config/ ├── mcu_configs/ # 芯片配置文件 │ ├── bk7252.yaml # BK7252配置 │ └── stm32f4.yaml # STM32F4配置 ├── compiler_configs/ # 编译器配置 │ └── gcc_arm.yaml # GCC ARM配置 └── validation_rules/ # 验证规则 └── memory_rules.yaml # 内存验证规则

🎯 支持的芯片平台

当前支持的芯片

芯片型号	架构	主频	Flash	RAM	特性
BK7252N	Cortex-M4	200MHz	2MB	512KB	WiFi/BLE, 丰富外设
STM32F407	Cortex-M4	168MHz	1MB	192KB	高性能, 丰富外设
ESP32-S3	Xtensa LX7	240MHz	8MB	512KB	双核, WiFi/BLE
GD32F450	Cortex-M4	200MHz	1MB	256KB	国产替代, 兼容STM32

扩展支持计划

✅ 已完成: BK7252, STM32F4基础支持
🔄 进行中: ESP32系列深度集成
📅 计划中: RISC-V架构芯片支持

📁 生成的项目结构

标准项目模板

smart_home_gateway/ # 项目根目录 ├── src/ # 源代码目录 │ ├── main.c # 应用程序主入口 │ ├── system.c # 系统初始化和配置 │ ├── system.h # 系统头文件 │ ├── tasks/ # FreeRTOS任务代码 │ │ ├── wifi_task.c # WiFi连接任务 │ │ ├── ble_task.c # BLE通信任务 │ │ └── sensor_task.c # 传感器数据采集任务 │ └── drivers/ # 外设驱动 │ ├── uart_driver.c # UART驱动 │ ├── gpio_driver.c # GPIO驱动 │ └── i2c_driver.c # I2C驱动 ├── inc/ # 头文件目录 │ ├── config.h # 项目配置头文件 │ ├── task_config.h # 任务配置 │ └── peripheral_config.h # 外设配置 ├── freertos/ # FreeRTOS源码 │ ├── Config/ # FreeRTOS配置 │ ├── Source/ # FreeRTOS核心源码 │ └── portable/ # 移植层代码 ├── build/ # 构建输出目录 ├── scripts/ # 构建脚本 ├── Makefile # 主构建文件 ├── linker_script.ld # 链接脚本 └── README.md # 项目说明文档

项目配置文件示例

config.h

#ifndef CONFIG_H #define CONFIG_H // FreeRTOS配置 #define configUSE_PREEMPTION 1 #define configCPU_CLOCK_HZ 200000000 #define configTICK_RATE_HZ 1000 #define configTOTAL_HEAP_SIZE (50 * 1024) // 外设配置 #define UART_BAUD_RATE 115200 #define WIFI_SSID "MyNetwork" #define SENSOR_UPDATE_INTERVAL 1000 #endif

记忆库功能

保存项目配置: 自动保存项目设置到SQLite数据库
加载历史项目: 快速恢复之前的开发状态
芯片知识积累: 持续学习芯片特性和最佳实践

开发工具

集成以下开发工具：

GCC ARM编译: 使用arm-none-eabi-gcc
Make构建系统: 自动化编译流程
调试支持: 支持J-Link/ST-Link调试器
内存分析: 堆栈使用情况分析

🔍 故障排除与调试

常见问题解决方案

1. 模块导入错误

问题: ModuleNotFoundError: No module named 'yaml' 解决:

pip install pyyaml # 或者使用内置的JSON备选方案（已实现容错）

2. 工具链路径问题

问题: 找不到arm-none-eabi-gcc 解决:

# 检查工具链安装 which arm-none-eabi-gcc # 添加环境变量（Linux/macOS） export PATH=$PATH:/path/to/gcc-arm/bin # Windows系统路径设置 set PATH=%PATH%;C:\msys64\mingw64\bin

3. 知识库文件缺失

问题: 芯片配置文件不存在解决:

# 检查知识库结构 ls knowledge_base/datasheets/ # 添加缺失的芯片配置 cp config/mcu_configs/template.yaml config/mcu_configs/new_chip.yaml

4. 权限问题（Windows）

问题: 文件访问被拒绝解决:

以管理员权限运行命令行
检查文件权限设置
关闭防病毒软件的实时保护

调试模式

启用详细日志输出：

# 设置环境变量 export EMBEDDED_FREERTOS_DEBUG=1 # 或直接运行调试模式 python -m src.embedded_freertos_mcp --debug

日志文件位置

应用日志: logs/embedded_freertos_mcp.log
错误日志: logs/error.log
调试日志: logs/debug.log (当启用调试模式时)

🤝 贡献指南

开发环境设置

# 1. Fork项目 git clone https://github.com/your-fork/embedded_freertos_mcp.git # 2. 创建开发分支 git checkout -b feature/new-feature # 3. 安装开发依赖 pip install -r requirements-dev.txt # 4. 运行测试 python -m pytest tests/ # 5. 提交更改 git commit -m "添加新功能" git push origin feature/new-feature

代码规范

遵循PEP 8代码风格
使用类型注解
添加详细的文档字符串
编写单元测试

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📞 支持与反馈

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复现步骤
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联系方式

GitHub Issues: [项目Issues页面]
文档: 查看本项目Wiki
社区: 嵌入式开发技术论坛

📄 许可证

本项目采用MIT许可证。详见LICENSE文件。

🙏 致谢

感谢以下开源项目的贡献：

FreeRTOS: 实时操作系统内核
Jinja2: 模板引擎
Pydantic: 数据验证
SQLite: 轻量级数据库

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Enables automated generation of FreeRTOS embedded projects for chips like BK7252, STM32F4, and ESP32. Provides intelligent project structure creation, peripheral driver code generation, and complete embedded development workflows through natural language interaction.