Подключаем FreeRTOS к Миландр.

Миландр и FreeRTOS. Как установить и настроить FreeRTOS на микроконтроллере Миландр. Описание процесса настройки и использования.

Cover Image

О полезности операционных систем реального времени можно говорить часами, ровно как и о их вреде. Но раз уж читаете эту запись, значит RTOS вам действительно нужна.

Здесь не будет описания как пользоваться FreeRTOS. Всё что будет затронуто - это запуск на микроконтроллере 1986ВЕ92У (К1986ВЕ92QI) фирмы Миландр. В принципе данный гайд аналогичен для 91, 93 и 94 чипа.

Если разобраться, и разложить всё по пунктам, то можно привести всю задачу к нескольким простым шагам:

  • скачиваем FreeRTOS и распаковываем;
  • создаем проект в Keil (я использую версию 5);
  • подключаем операционную систему;
  • настраиваем и пользуемся.

Тем у кого нет желания или времени читать предлагаю перейти сразу в конец статьи и скачать проект для 1986ВЕ92У с подключенной операционной системой. В тестовой программе мигают четыре светодиода с разной частотой. Думаю этого вполне достаточно для переработки проекта под свои нужды.

Скачиваем FreeRTOS.

Наверно самый простой пункт нашего плана. Для этого нужно перейти на сайт www.freertos.org/ далее в раздел "⇓ Download Source ⇓" и скачать последнюю версию, на данный момент это версия 9.0. Или можно нажать на эту ссылку и загрузить сразу.

Теперь остается распаковать архив и приступить к изучению внутренностей, но это чуть позже.

Создаем проект в Keil.

 Здесь должно быть всё понятно, открывает keil и создаём новый проект для микроконтроллера 1986ВЕ92У.

Подключаем операционную систему.

Вот теперь самое интересное. Пришло время взглянуть на внутренности папки FreeRTOS, именно её, папку с именем FreeRTOS-Plus оставим на потом (в данном примере она нам не нужна).

У нас есть две папки:

  • Demo - здесь хранятся примеры под разные платформы.
  • Source - здесь исходники операционной системы, именно эта папка нам и нужна.

Начинаем процесс подключения.

В папке с нашим проектом создаем папку rtos (для большего порядка, хотя этого можно и не делать) и в неё копируем все содержимое папки Source за исключением папки portable, из которой нам нужны только несколько файлов. А именно:

  • один из файлов кучи, в моем случае heap_2.c из portable\MemMang\. Подробнее об этих файлах можно почитать на официальном сайте www.freertos.org/.
  • port.c - из папки portable\RVDS\ARM_CM3\
  • portmacro.h - из той же папки

Файлы *.c копируем в папку rtos, а файлы *.h в поддиректорию \rtos\include\

Настраиваем ...

Теперь необходимо подготовить файл конфигурации операционной системы FreeRTOSConfig.h, его можно взять в папке \Demo\CORTEX_STM32F103_Keil\, настроив его под свои нужды или воспользоваться моим файлом (подробности как и с файлами heap_*.c можно почитать на сайте операционки).

/*
 * FreeRTOS Kernel V10.0.1
 * Copyright (C) 2017 Amazon.com, Inc. or its affiliates.  All Rights Reserved.
 *
 * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a copy of
 * this software and associated documentation files (the "Software"), to deal in
 * the Software without restriction, including without limitation the rights to
 * use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense, and/or sell copies of
 * the Software, and to permit persons to whom the Software is furnished to do so,
 * subject to the following conditions:
 *
 * The above copyright notice and this permission notice shall be included in all
 * copies or substantial portions of the Software.
 *
 * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
 * IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY, FITNESS
 * FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL THE AUTHORS OR
 * COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER LIABILITY, WHETHER
 * IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM, OUT OF OR IN
 * CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN THE SOFTWARE.
 *
 * http://www.FreeRTOS.org
 * http://aws.amazon.com/freertos
 *
 * 1 tab == 4 spaces!
 */

#ifndef FREERTOS_CONFIG_H
#define FREERTOS_CONFIG_H

/*-----------------------------------------------------------
 * Application specific definitions.
 *
 * These definitions should be adjusted for your particular hardware and
 * application requirements.
 *
 * THESE PARAMETERS ARE DESCRIBED WITHIN THE 'CONFIGURATION' SECTION OF THE
 * FreeRTOS API DOCUMENTATION AVAILABLE ON THE FreeRTOS.org WEB SITE.
 *
 * See http://www.freertos.org/a00110.html.
 *----------------------------------------------------------*/

#include <stdint.h>
#include "MDR32Fx.h"

extern uint32_t SystemCoreClock;

#define configCPU_CLOCK_HZ                    (SystemCoreClock)
#define configTICK_RATE_HZ                    ((TickType_t)1000)
#define configTOTAL_HEAP_SIZE                 ((size_t)(10 * 1024))
#define configMINIMAL_STACK_SIZE              ((unsigned short)130)
#define configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW        0
#define configMAX_PRIORITIES                  (5)
#define configUSE_PREEMPTION                  1
#define configIDLE_SHOULD_YIELD               1
#define configMAX_TASK_NAME_LEN               (10)

/* Software timer definitions. */
#define configUSE_TIMERS                      0
#define configTIMER_TASK_PRIORITY             (2)
#define configTIMER_QUEUE_LENGTH              5
#define configTIMER_TASK_STACK_DEPTH          (configMINIMAL_STACK_SIZE * 2)

#define configUSE_MUTEXES                     1
#define configUSE_RECURSIVE_MUTEXES           1
#define configUSE_COUNTING_SEMAPHORES         1
#define configUSE_QUEUE_SETS                  1
#define configUSE_IDLE_HOOK                   0
#define configUSE_TICK_HOOK                   0
#define configUSE_MALLOC_FAILED_HOOK          0
#define configUSE_16_BIT_TICKS                0

/* Set the following definitions to 1 to include the API function, or zero
to exclude the API function. */
#define INCLUDE_vTaskPrioritySet              1
#define INCLUDE_uxTaskPriorityGet             1
#define INCLUDE_vTaskDelete                   1
#define INCLUDE_vTaskSuspend                  1
#define INCLUDE_vTaskDelayUntil               1
#define INCLUDE_vTaskDelay                    1
#define INCLUDE_eTaskGetState                 1

/* Cortex-M specific definitions. */
#ifdef __NVIC_PRIO_BITS
  /* __BVIC_PRIO_BITS will be specified when CMSIS is being used. */
  #define configPRIO_BITS                     __NVIC_PRIO_BITS
#else
  /* 15 priority levels */
  #define configPRIO_BITS                     4
#endif

/* The lowest interrupt priority that can be used in a call to a "set priority" function. */
#define configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY       15

/* The highest interrupt priority that can be used by any interrupt service
routine that makes calls to interrupt safe FreeRTOS API functions.  DO NOT CALL
INTERRUPT SAFE FREERTOS API FUNCTIONS FROM ANY INTERRUPT THAT HAS A HIGHER
PRIORITY THAN THIS! (higher priorities are lower numeric values. */
#define configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY  5

/* Interrupt priorities used by the kernel port layer itself.  These are generic
to all Cortex-M ports, and do not rely on any particular library functions. */
#define configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY     ( configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY << (8 - configPRIO_BITS) )
/* !!!! configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY must not be set to zero !!!!
See http://www.FreeRTOS.org/RTOS-Cortex-M3-M4.html. */
#define configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY          (configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY << (8 - configPRIO_BITS))

/* Normal assert() semantics without relying on the provision of an assert.h
header file. */
#define configASSERT( x ) if( ( x ) == 0 ) { taskDISABLE_INTERRUPTS(); for( ;; ); } 

/* Map the FreeRTOS port interrupt handlers to their CMSIS standard names. */
#define xPortPendSVHandler                    PendSV_Handler
#define vPortSVCHandler                       SVC_Handler
#define xPortSysTickHandler                   SysTick_Handler

/* Include debug event definitions */
#include "freertos_evr.h"

#endif /* FREERTOS_CONFIG_H */

Теперь пробуем собрать прошивку. Но ничего не получается, появляются несколько ошибок:

.\obj\cantest.axf: Error: L6200E: Symbol PendSV_Handler multiply defined (by port.o and mdr32f9qx_it.o).
.\obj\cantest.axf: Error: L6200E: Symbol SVC_Handler multiply defined (by port.o and mdr32f9qx_it.o).
.\obj\cantest.axf: Error: L6200E: Symbol SysTick_Handler multiply defined (by port.o and mdr32f9qx_it.o).

Что в принципе и понятно в файле mdr32f9qx_it.с описаны функции PendSV_Handler()SVC_Handler() и SysTick_Handler(), которые использует операционная система. Нужно просто удалить из файла, что мы и сделаем.

Теперь можно видеть желанную строку с информацией об удачной сборке

FromELF: creating hex file...
".\obj\cantest.axf" - 0 Error(s), 0 Warning(s).
Build Time Elapsed:  00:00:03

... и пользуемся.

Как принято, тестовой программой будет мигание светодиода, благо на отладочной палате (LDM-K1986BE92QI) с микроконтроллером их четыре штуки. Если нет отладочной платы думаю вы разберетесь что делать дальше.

void vLed1(void *argument)
{
    while(1)
    {
        PORT_SetBits(MDR_PORTB, PORT_Pin_0);
        vTaskDelay(1000);
        PORT_ResetBits(MDR_PORTB, PORT_Pin_0);
        vTaskDelay(1000);
    }
}

void vApplicationIdleHook (void)
{

}

int main(void)
{
    init ();
    xTaskCreate(vLed1, "1", configMINIMAL_STACK_SIZE, NULL, tskIDLE_PRIORITY + 1, NULL);

    // Запускаем диспетчер и понеслась.     
    vTaskStartScheduler();
}

Собираем, заливаем и видим мигание примерно раз в секунду. 

Надеюсь вы не забыли инициализировать вывод микроконтроллера ответственный за вывод сигнала на светодиод? Кстати эти выводы находятся в порте B, на котором висит JTAGA, так что внимательнее.

void PORT_init ( void )
{
    PORT_InitTypeDef PORT_InitStructure;
    // Запуск тактирования порта контроллера
    RST_CLK_PCLKcmd( RST_CLK_PCLK_PORTB, ENABLE);

    PORT_InitStructure.PORT_Pin   = PORT_Pin_0 | PORT_Pin_1 | PORT_Pin_2 | PORT_Pin_3;
    PORT_InitStructure.PORT_OE    = PORT_OE_OUT;
    PORT_InitStructure.PORT_FUNC  = PORT_FUNC_PORT;
    PORT_InitStructure.PORT_MODE  = PORT_MODE_DIGITAL;
    PORT_InitStructure.PORT_SPEED = PORT_SPEED_FAST;
    PORT_Init(MDR_PORTB, &PORT_InitStructure);
}

Как видим, установка FreeRTOS довольно проста и понятна. Однако в некоторых моментах возникают трудности и если нет сил и возможности их преодолеть самостоятельно, лучше спросить у знающих, а не рвать на себе волосы.

Исходники проекта можно взять здесь.