STM32 Connectivity Line ARM Cortex-M3 演示
包含 uIP 嵌入式 Web 服务器示例
[嵌入式以太网示例]

本页展示的演示使用：

• FreeRTOS GCC ARM Cortex-M3 移植。
• Rowley Associates 的 CrossStudio IDE - 使用 1.7 和 2.0 版本进行测试。
• Adam Dunkels 开源 uIP 嵌入式 TCP/IP 堆栈。

自此演示创建以来，FreeRTOS 已对 uIP 堆栈做了一些修改。 请参阅嵌入式以太网示例列表页面，获取更多详细信息。

FreeRTOS ARM Cortex-M3 移植包含完整的中断嵌套模型。必须按照 自定义页面上的说明设置中断优先级才能正确操作。

重要！关于使用 ST ARM Cortex-M3 Web 服务器演示的注意事项

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

Web 服务器配置

直接使用点对点（交叉）电缆，或使用标准以太网电缆通过以太网交换机将 STM3210C 评估板连接到运行 Web 浏览器的计算机上。

演示使用的 IP 地址是由 FreeRTOS/Demo/CORTEX_STM32F107_GCC_Rowley/FreeRTOSConfig.h 文件中 configIP_ADDR0 到 configIP_ADDR3 等常量设置的。 MAC 地址和网络掩码 配置在同一头文件中。

运行 Web 浏览器的计算机使用的 IP 地址必须和 STM32 开发板使用的 IP 地址相兼容。 为此，可以将二者 IP 地址中的前三个八进制数设置成相同的值。 例如，如果运行 Web 浏览器的计算机的 IP 地址是 192.168.100.1，那么开发板的 IP 地址可以使用 192.168.100.2 到 192.168.100.254 范围内的任何地址 （网络中已存在的地址除外）。

构建和执行演示应用程序

1. 在 CrossStudio IDE 中打开 FreeRTOS/Demo/CORTEX_STM32F107_GCC_Rowley/RTOSDemo.hzp 解决方案。
2. 选择适当的构建配置——如果需要调试应用程序，请选择 "THUMB Flash Debug"； 如果要单独运行应用程序（不运行调试器），请选择 "THUMB Flash Release"。 请注意，"Thumb Flash Debug" 配置只能 与调试器组合使用——它不能通过简单地重置开发板来执行演示。

   
   

   
   选择构建配置

   
   

3. 从 "Build" 菜单中选择 "Build RTOS Demo"——解决方案应当成功构建，没有错误或警告。
4. 将您选择的 JTAG 接口连接到主机与目标硬件之间（项目是使用 J-Link 开发的）， 给目标硬件通电，然后使用 IDE "Target" 菜单中的相应项目连接到目标硬件。
5. 从 "Debug" 菜单中选择 "Start Debugging"。 程序将写入微控制器闪存，并且调试器将在主函数中断。

ST 外设库

在初始化过程中，演示应用程序在多个任务中访问 IO 端口配置。 这增加了 重入问题（或缺少重入）的可能性。 目前没有防范这种问题。 如果事实证明这存在问题，那么 将初始化库调用放在临界区。

LCD 驱动程序使用轮询的 SPI 接口。 目前， LCD 守卫任务被配置为以中等优先级执行——导致 在 SPI 接口轮询时，低优先级任务无法获得任何处理时间。 该任务可以被配置为 以最低优先级执行，但这会导致 LCD 更新速度明显变慢。 更有效的解决办法是重新实现 驱动程序以利用 DMA，并采用事件驱动。

功能性

除了标准演示任务外，应用程序还创建了以下任务和测试：

• 高优先级中断测试

  使用定时器生成 20KHz 的周期性中断，以演示 配置常量 'configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY' 和 'configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY' 的使用方式。中断 服务程序测量每个中断之间的处理器时钟的数量—— 从而测量中断计时中的抖动。测得的最大抖动时间 锁存在 ulMaxJitter 变量中，并通过下文说明的 'Check' 任务显示在 LCD 显示屏上 。timertest.c 源文件中配置并处理快速中断。 这演示了如何配置 RTOS 内核， 才能不对优先级更高的中断处理造成影响。

  当在处理较低优先级中断过程中出现较高优先级中断时， ARM Cortex-M3 核心可以加快进入中断服务程序的速度（从而减少延迟）， 最多 8 个周期。因此，测得的抖动时间应 不超过约 8 个时钟周期。

• LCD 任务

  LCD 任务是一项“守卫”任务。它是唯一允许 直接访问 LCD 的任务。其他任务或中断要向 LCD 写入消息， 需要通过队列将消息发送给 LCD 任务，而不是直接访问 LCD。 LCD 任务只是阻塞等待队列上的消息——当消息到达时唤醒 并展示消息。

• 检查函数——从滴答钩子调用

  它每 5 秒钟执行一次。其主要功能是检查所有 标准演示任务是否仍在运行。如果在标准演示任务中发现任何意外行为， "check" 函数将向 LCD 写入错误（通过 LCD 任务）。如果所有的演示任务都以预期行为执行， 那么检查任务将 PASS 和测得的最大抖动纳秒数写入 LCD（再次通过 LCD 任务）。 抖动时间是在上述高优先级中断测试中测量的 。

  检查函数在中断服务程序的上下文中执行，因此 能够很好地说明使用守卫任务控制 LCD 是如何允许 中断向 LCD 输出消息。

• uIP 任务

  它是处理 uIP 堆栈的任务。 所有的 TCP/IP 处理都是在该任务中进行。

如果演示应用程序正确执行，其表现如下：

• "check" 函数每 5 秒钟向 LCD 写入 "PASS" 和测得的最大抖动时间 。

• LED 1、2 和 3 由标准 "flash" 任务控制。 每个 LED 将以不同的固定频率切换。

• 目标硬件将向标准 Web 浏览器提供下述网页。 要连接到目标，请执行下列操作：
  1. 在连接的计算机上打开浏览器。
  2. 先在浏览器地址栏中输入 "HTTP://"，再输入目标 IP 地址。
     
     在浏览器中输入 IP 地址
     （当然，根据您的系统，使用正确的 IP 地址）

提供的网页

提供的 RTOS 统计信息页面显示了系统中每个任务的状态信息。

提供的运行时统计信息页面显示了每个任务的处理器利用率。

提供的 IO 页面

IO 页面提供了一个简单的接口，可以将数据发送到开发板上的 4 号 LED 和 LCD。

复选框可以设置和查询 4 号 LED 的状态。 文本框可用于向 LCD 写入消息， 但不会查询当前显示的文本。 点击 "Update IO" 按钮可将变更发送到目标硬件。

TCP 统计信息和连接页面显示运行时网络信息。

RTOS 配置和使用详情

RTOS 移植的特定配置

• configTICK_RATE_HZ

  可通过该常量设置 RTOS tick 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。 降低此值可提高效率。

• configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY 和 configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY

  请 参阅 RTOS 内核配置文档，获取这些配置常量的完整信息。

ARM Cortex-M3 核心的最低优先级实际上是 255，然而，不同的 ARM Cortex-M3 供应商采用了不同数量的优先位， 并提供了优先级指定方式不同的库函数。 请使用提供的示例作为参考。

每个移植 #defines '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。

中断服务程序

与大多数移植不同，导致上下文切换的中断服务程序没有特殊要求，可以根据编译器文档编写。 portEND_SWITCHING_ISR() 宏可用于从 ISR 内请求上下文切换。 中断服务例程示例 vMAC_ISR() 提供在 FreeRTOS/Demo/CORTEX_STM32F107_GCC_Rowley/webserver/emac.c 中。 示例仅供参考。

请注意，portEND_SWITCHING_ISR() 会使中断保持启用。

在抢占式和协同式 RTOS 内核之间切换

编译器选项

内存分配