FreeRTOS Cortus APS3 演示
[ RTOS 端口]

端口开发期间所用 Digilent Spartan 3 Starter 板

• Digilent 推出的低成本 Spartan-3 Starter 板。
• Cortus 推出的基于 Eclipse 的 Cortus IDE。
• 同样由 Cortus 推出的 GCC 编译器。

• 创建 Eclipse 托管的 make 项目期望查找的目录结构 （这只涉及运行一个批处理文件）。
• 将项目和调试器设置导入 Eclipse 工作区。
• 构建演示应用程序。
• 调试演示应用程序。

重要提示！APS3 演示使用说明

1. 源代码组织
2. 演示应用程序
3. RTOS 配置和使用详情

源代码组织

下载的 FreeRTOS zip 文件包含所有移植文件和演示应用程序项目文件。因此，该文件所含文件 远超此演示所用的文件。请参阅源代码组织部分，获取已下载文件的描述以及关于创建新项目的信息 。

演示应用程序

开发环境

1. 须将 xstart-aps3-eval/fpga1000.mcs（由 Cortus 提供）文件编程到 Spartan-3 PROM 中。

2. 须编辑 .jtag_ini 以配置调试接口，便于使用适当电缆（ USB 或并行电缆）。 一旦 Cortus 和 Digilent 工具安装完成，即可从开始菜单访问 .jtag_ini。

3. 必须从 Windows System32 目录下将 dpcutil.dll 复制到 cortus-ide/toolchain/bin 目录下。 请确保先备份现有的 dpcutil.dll 文件！

创建必要目录结构

CreateProjectDirectoryStructure.bat 必须在 演示应用程序项目导入到 Eclipse 工作区之前执行。 批处理文件 必须从命令行执行，而非从 Eclipse 本身执行。 请记住此后项目将使用 Demo/CORTUS_APS3_GCC 目录下的 RTOS 内核源文件， 而非正常的 FreeRTOS/Source 目录下的文件。

将演示项目导入Eclipse 工作区

1. 启动 Cortus Eclipse。 启动后，系统将提示您选择工作区位置。 您可以使用现有工作区， 或者在方便的位置创建一个新的工作区。

2. 在 Eclipse IDE 中，从 File 菜单中选择 Import...。

3. 此时将显示一个对话框。 选择 Existing Projects Into Workspace，然后单击 Next（请参阅右侧图片）。

4. 浏览并选择 FreeRTOS/Demo/CORTUS_APS3_GCC 目录完成导入过程。 请注意： 进行最后一步过程中，未选中 Copy projects into workspace 复选框。

将调试器配置导入到 Eclipse 工作区

将 FreeRTOS 项目导入 Red Suite 工作区

硬件设置

构建和执行演示应用程序

1. 首先，完成上述步骤来设置开发环境，并将演示应用程序和调试器设置项目导入 Eclipse 工作区。

2. 在 Eclipse 的 'Build' 菜单中选择 'Build All'。 应在不会产生任何错误的情况下构建此项目。

3. Eclipse 与硬件通信需要 GDB 服务器。 若要开始这一过程，须 从“Cortus Eclipse IDE”开始菜单项中选择 'Run GDB server' 链接。 请注意，这一步骤在 Windows 启动菜单上，而非在 Eclipse IDE 内。

4. 从 Eclipse 'Run' 菜单中选择 'Debug Configurations...'。 此时将显示一个对话框。

   
   

   
   设置调试配置

5. 在对话框中，首先双击“Cortus APS3 C/C++ Application”，生成一项新的调试配置。 上图中 以红色突出显示。 然后，通过上图中突出显示的蓝色和绿色按钮来设置项目和应用程序 设置为调试状态。 最后，使用上图中突出显示的橙色按钮将 GDB 命令脚本设置为“gdbinit-jtag”。

6. 单击 “Debug”，关闭当前对话框并启动调试会话。 可能需要几秒钟才能开始调试会话。

演示功能

除了标准演示任务外，还创建了以下任务和测试：

• 检查任务

  检查任务包括提供系统状态的视觉反馈。 检查任务在切换用户 LED LD7 之前，定期查询 所有标准演示任务。 如果用户 LED LD7 每三秒切换一次，则检查任务 未发现任何错误。 如果切换速率提升至每 500 毫秒，则 已在至少一个任务中发现错误。 这项机制可以 通过从 UART 中移除环回连接器而进行测试，并在此过程中 故意创建一项错误条件。

• RegTest 任务

  RegTest 任务属于检查上下文切换机制的测试任务。 每个任务均采用已知值填充微控制器寄存器 每个任务使用不同的值集。 然后所有任务 他们不断循环测试每个寄存器是否仍然包含 其预期值。 如果随时在任何寄存器中发现意外值， 则会标记错误。

• 显示任务

  其中一项显示任务从 9999 倒数到 0， 另一项定期将“APS3”写入显示器。

• 标准“闪烁”任务控制 LD0 到 LD1的 LED 灯。 各灯 将以固定但不同频率进行切换。

• “检查”任务控制 LED LD7。 当系统中的所有 其他任务无误执行时， 它将每三秒切换一次。 如果报告任何错误，切换速率将增至500ms。

• 显示屏将从 9999 倒计时到零， 然后返回到 9999。 因“APS3”显示几秒钟， 计数将定期中断。

RTOS配置和使用详情

RTOS 端口特定配置

注意： FreeRTOSConfig.h包含 traceTASK_SWITCHED_IN() 宏的实现。 由 RegTest 的某个任务使用此实现，以确定 是否在适当时间关闭测试任务。 实现仅适用于 此测试， RTOS内核本身不需要实现。 从 FreeRTOSConfig.h 中删除宏（仅 删除整个 traceTASK_SWITCHED_IN () 宏）将提升上下文切换 性能，但会导致 RegTest 任务错误地发出错误信号。

每个端口 # 定义'BaseType_t' 等于该处理器的最有效数据类型。 本移植将 BaseType_t 定义为长整型。

请注意，vPortEndScheduler() 尚未实现。

中断服务例程

1. 中断须配置为使用中断优先级 0。

2. 中断入口点必须是符合 “裸”属性的函数。 这是中断包装器。

3. 裸函数必须首先调用 portSAVE_CONTEXT() ，然后调用 具有“noinline”属性限定的 C 语言处理函数 然后再 调用 portRESTORE_CONTEXT() 并退出。

实践中的规则实例如下所述。 本示例实现 极为简单的 UART Rx 中断。 请注意，仅出于展示目的 而编写，不表示有效实现！

/* UART Rx interrupt entry point is a function that is qualified with the
naked attribute. */
void interrupt6_handler( void ) __attribute__((naked));

void interrupt6_handler( void )
{
    /* The first line must be a call to portSAVE_CONTEXT(). */
    portSAVE_CONTEXT();

    /* The actual interrupt processing should be in a separate C function, which
    is defined using the "noinline" attribute to ensure it works at all
    optimisation levels. */
    prvRxHandler();

    /* The last line must be a call to portRESTORE_CONTEXT().  It might be that
    the interrupt saves the context of one task, but restores the context of
    another. */
    portRESTORE_CONTEXT();
}

/* The actual interrupt processing should be placed in a separate C function that
is qualified with the noinline attribute. */
static void prvRxHandler( void ) __attribute__((noinline));

static void prvRxHandler( void )
{
signed char cChar;
BaseType_t xHigherPriorityTaskWoken = pdFALSE;

    /* A character has been received, capture the character from the UART. */
    cChar = uart1->rx_data;

    /* Send the character to a queue for processing at the task level.
    xQueueSendFromISR() will set xHigherPriorityTaskWoken to pdTRUE if a task
    was blocked on the queue waiting for data to arrive, and the task that was
    blocked has a priority that is greater than or equal to the currently
    executing task. */
    xQueueSendFromISR( xRxedChars, &cChar, &xHigherPriorityTaskWoken );

    /* This will cause a new task to be selected as the Running state task if
    xHigherPriorityTaskWoken is not pdFALSE. */
    portYIELD_FROM_ISR( xHigherPriorityTaskWoken );
}

在抢占式内核和协作RTOS内核之间切换

编译器选项

内存分配