TI MSP430F5438 (MSP430X) 微控制器的 FreeRTOS 演示
使用 Code Composer Studio IDE 和编译器
[RTOS 移植]

本页记录的演示已被弃用，因为它已被使用更高硬件和工具版本的演示所取代。

简介

本页记录了 MSP430F5438 微控制器（带有 MSP430X 内核）的 FreeRTOS 演示应用程序（该控制器由 Texas Instruments 提供）。该演示使用 MSP430 Code Composer Studio IDE 和编译器，面向 TI 的官方 MSP-EXP430F5438 实验板（如果您希望使用替代开发板，我们也提供了说明）。

移植和演示项目使用“大”和“小”数据模型以及“大”和“小”代码模型进行开发和测试。

此演示项目演示的 FreeRTOS 功能

该项目演示了以下 FreeRTOS 功能和技术：

“网关守卫”任务设计模式
演示 LCD 任务是唯一允许访问 LCD 的任务， LCD 的“网关守卫”也是如此。要将字符串写入 LCD 的其他任务和中断 不会直接访问 LCD，而是使用 FreeRTOS 队列将其希望显示的字符串发送到 LCD 任务。
“控制器”任务设计模式
LCD 任务还演示了“控制器”任务设计模式。发送到 LCD 的消息是包含消息类型和消息值参数的结构体。通过首先检查消息类型，LCD 任务了解如何处理消息值（可以是整数、字符指针或其他任何内容）。
受控（非自由运行）的输入轮询
按钮轮询任务使用 vTaskDelay() FreeRTOS API 函数来控制读取按钮输入的速率。这消除了复合按钮反跳的需要，并防止任务利用所有可用的处理时间。
（有效和间接地）从中断服务程序写入 LCD
通常无法从中断服务程序有效地访问慢速输出设备（例如 LCD）。在本演示中，操纵杆选择按键用于生成外部中断，中断服务程序通过将字符串发送到一个消息队列中的 LCD 任务来将字符串间接发送到 LCD。如上所述，（如上所述）。
空闲任务钩子函数
该演示利用空闲任务钩子函数使处理器处于低功耗状态。但请注意，该演示使用许多不同演示使用的标准任务实现来实现，因此未针对低功耗操作进行优化。将轮询任务转换为事件驱动任务，降低滴答中断频率等，可以实现更低的功耗。
软件定时器回调函数
演示使用软件定时器实现“看门狗” 类型函数。该函数定期监视系统中的所有其他任务以查找任何意外行为。然后会向 LCD/控制器任务发送 PASS 或错误代码状态消息。 LCD/控制器演示任务使用已接收消息的消息类型成员将消息转译为状态消息，然后使用同一消息的消息值成员来确定应该将哪个状态字符串写入 LCD。
演示应用程序还会创建标准软件定时器测试任务，该任务是一组标准演示任务集的一部分。
malloc() 失败的钩子函数
调用 pvPortMalloc() 失败时会调用 malloc() 失败钩子函数，因为没有足够的可用 FreeRTOS 堆内存来完成分配。可以从应用程序任务中调用 pvPortMalloc() ，也可以从创建任务、队列和信号量的 FreeRTOS API 函数中调用。
查询未分配的 FreeRTOS 堆内存量
在 RTOS 调度程序启动后从任务中调用 xPortGetFreeHeapSize()，并将未分配的 FreeRTOS 堆内存量（仍然可用的堆内存量）输出到 LCD。

重要！使用 MSP430X CCStudio 4 演示的说明

使用此 RTOS 端口之前，请阅读以下所有要点。

源代码组织
演示应用程序
RTOS 配置和使用详情

另请参阅常见问题我的应用程序未运行，问题可能出在哪里？

源代码组织

FreeRTOS 下载内容包含所有 FreeRTOS 移植的源代码，因此包含的文件比此演示所需更多的文件。请参阅本网站源代码组织部分，了解关于已下载文件的说明的相关信息。

MSP430F5438 演示的 CCS 项目文件位于 FreeRTOS/Demo/MSP430X_MSP430F5438_CCS4 目录中。此项目是应导入 CCS 工作区的项目。以下准备 Eclipse 项目部分包含有关设置演示项目目录以及将演示项目导入 Code Composer Studio 的重要信息。

演示应用程序

演示应用程序硬件设置

演示应用程序包含中断驱动的 UART 测试。这会产生两个任务，包括一个发送任务和一个接收任务。传输任务将字符发送到 UCA1 上，然后接收任务在同一个 UCA1 外围设备上接收字符。接收任务接收任务期望接收发送任务发送的字符，但由于没有外部 9 路连接器，硬件内部配置为使用环回模式。因此，与其他 FreeRTOS 演示不同，无需将外部环回连接器安装到 UART 即可进行 COM 端口测试。

请注意，UART 中断服务程序的实现是为了演示从中断服务程序内部使用队列。该示例无法高效中断实现。真正的应用程序应该使用 DMA。或至少传送和接收可使用简单的 RAM 环形缓冲区，并在接收或传送完整消息时使用信号量与任务同步。

该移植使用 Texas Instruments MSP-FET430UIF USB 调试接口进行开发和测试。

准备 CCS (Eclipse) 项目目录

Eclipse 项目既可以是标准 makefile 项目，也可以是托管 make 项目。 MSP430X CCS4 项目使用托管 make 项目。因此意味着以下两种情况：

构建项目所需的所有源文件必须位于包含项目文件本身的文件夹/目录下，或
需要配置 Eclipse 工作区（注意是工作区，而非项目）来定位硬盘上其他位置的文件。

本示例采用第一种。为此，目录 FreeRTOS/Demo/MSP430X_MSP430F5438_CCS4 包含一个名为 CreateProjectDirectoryStructure.bat 的批处理文件，该文件会将所有必需的 FreeRTOS 源文件复制到演示项目目录内的子目录中。

CreateProjectDirectoryStructure.bat 必须在将 Code Composer Studio 项目导入到 Eclipse 工作区之前执行。

CreateProjectDirectoryStructure.bat 不能从 Code Composer Studio Eclipse IDE 内部执行。

将演示应用程序项目导入 CCS Eclipse 工作区

要将 MSP430X CCS 项目导入现有或新的 Eclipse 工作区：

在 CCS 的 "File" 菜单中选择 "Import"。系统将显示如下对话框：

首次点击 "Import" 时显示的对话框
在下一个对话框中，选择 FreeRTOS/Demo/MSP430X_MSP430F5438_CCS4 作为根目录。然后，确保在 "Projects" 区域中已勾选 RTOSDemo 项目 并确保 "Copy Projects Into 未勾选 "Copy Projects Into Workspace box"， "Finish" 按钮（请参阅下图查看正确的复选框状态，图片中不包含完成按钮）。

确保已勾选 RTOSDemo 且未勾选 "Copy projects into workspace"

构建和运行演示应用程序

确保 CreateProjectDirectoryStructure.bat 已执行，并确保项目已正确导入到 Eclipse 工作区。

选择所需的构建配置

CCS4 项目包含四个构建配置。所有的构建配置都展示了相同的功能，但具有不同的运行时模型和优化设置，如下表所述。

构建配置	说明
Debug_Large_Data_Model	配置为使用大数据模型、大代码模型，零优化
Release_Large_Data_Model	配置为使用大数据模型、大代码模型，并进行最大限度的优化。
Debug_Small_Data_Model	配置为使用小型数据模型、大型代码模型，零优化。
Debug_Small_Data_Small_Code_Model	配置为使用小数据模型、小代码模型，零优化。

在 IDE 的 "Project" 菜单中选择 "Rebuild All"。
在 IDE 的 "Project" 菜单中选择 "Debug Active Project"。 MSP430X 闪存将使用新建的二进制内存进行编程。然后调试器将启动并运行到 main() 函数的开始处。

功能

此网页顶部列出了 MSP430X5438 演示项目演示的 FreeRTOS 功能。 main.c 源文件中包含的注释提供了有关如何实现和实现此功能的更多信息。

演示正确执行时，将观察到以下行为：

每次 COM 测试传输任务传输一个字符时，LED 2 都会切换。
LED 1由滴答中断钩子函数控制，用于指示滴答中断正在运行。每 0xFF 毫秒切换一次。
每 5 秒将在 LCD 上显示一条状态消息。如果演示正在执行且没有错误，则状态将显示为 PASS。在所有其他情况下，状态消息将指示哪个任务或测试报告了错误。
按下或释放操纵杆 "up" 按钮会在 LCD 上显示字符串。该字符串指示按钮状态。
按下操纵杆 "select" 按钮（直接向下朝向其底部的 PCB 按下），会在 LCD 上显示一条消息，指示产生了已生成。

RTOS 配置和使用详情

配置 RTOS 滴答中断

FreeRTOS 需要独占使用定时器，该定时器能够生成称为 RTOS “滴答”中断的快速周期性中断。定时器在用户可定义的钩子（或回调）函数中配置，因此应用程序编写者可以灵活地决定实际使用哪个定时器外围设备。钩子函数的名称和原型如下图所示：

void vApplicationSetupTimerInterrupt( void );

须将常量 configTICK_VECTOR 设置为所选外围设备的中断向量号。 configTICK_VECTOR 在 FreeRTOSConfig.h 头文件中定义。此演示项目包括 vApplicationSetupTimerInterrupt() 的实现，该实现配置时间 TA0 以生成滴答中断，因此将 configTICK_VECTOR 设置为 TIMER0_A0_VECTOR。仅在正开发的应用程序需要 TA0 空闲用于其他目的时，才必须修改提供的代码。

RTOS 端口特定配置

这些演示的特定配置项目包含在 FreeRTOS/Demo/MSP430X_MSP430F5438_CCS4/FreeRTOSConfig.h 中。可此文件中定义的常量，使其适合您的应用程序。尤其是：

configTICK_RATE_HZ
此常量设置了 RTOS tick 中断的频率。提供的数值 1000 Hz 可用于测试 RTOS 内核功能，但这超过了大部分应用程序的频率要求。降低此值将提高效率。

每个移植都将 "BaseType_t" 定义为对处理器而言最有效的数据类型。此移植将 BaseType_t 定义为短整型。

请注意 vPortEndScheduler() 尚未实现。

中断服务程序

与大多数移植不同，导致上下文切换的中断服务程序无特殊要求，可根据编译器文档编写。宏 portYIELD_FROM_ISR() 可用于从 ISR 内请求上下文切换。请注意，portYIELD_FROM_ISR() 须为 ISR 中的最后一个语句。

此演示项目提供了 FreeRTOS 中断服务程序示例，即 main.c 中定义的 prvSelectButtonInterrupt() 和 serial.c 中定义的 prvUSCI_A0_ISR()。请注意，实现 prvUSCI_A0_ISR() 是为了强调移植并演示中断使用的队列，并不是为了演示高效或通用的中断服务程序！

在抢占式和协同式 RTOS 内核之间切换

将 FreeRTOS/Demo/MSP430X_MSP430F5438_CCS4/FreeRTOSConfig.h 内的定义 configUSE_PREEMPTION 设置为 1 即可使用抢占式内核，设置为 0 可使用协同式内核。

编译器选项

与所有的端口一样，使用正确的编译器选项至关重要。若要确保这一点，最佳方法是基于提供的演示应用程序文件构建您的应用程序。

内存分配

演示应用程序项目中内置 Source/Portable/MemMang/heap_2.c，以提供 RTOS 内核所需的内存分配。请参阅 API 文档的内存管理部分，获取完整信息。

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