Infineon XMC4500 ARM Cortex-M4F 演示
使用 IAR EWARM 和 Keil MDK 开发工具
[RTOS 移植]

简介

此页面记录的演示应用程序面向 Infineon XMC4000 Hexagon 开发套件 CPU 板， 该板装有 XMC4500 微控制器。 IAR Embedded Workbench 和 Keil uVision 开发工具均配有构建项目。

注意：如果使用 IAR 工具构建项目失败，则可能是使用的 IAR Embedded Workbench 版本过低造成的。 如果构建失败， 那么也可能是项目文件（在无提示的情况下）已经损坏，因此需要 然后使用新版本的 IAR 构建项目。

FreeRTOS ARM CORTEX-M4F 移植支持完整的中断嵌套模型，从不 完全禁用中断。 只能在 ARM Cortex-M4 的硬件 浮点单元开启的情况下使用移植，并需在 IAR 或 Keil 项目设置中配置生成 浮点指令。 此页面描述的演示是 已满足这些必要设置的预配置演示。 不包含浮点单元的 Cortex-M4 设备 不应使用 ARM Cortex-M4F 移植，而应使用 FreeRTOS ARM Cortex-M3 移植层。

使用编译时间选项（如下所述），可以将项目配置为 创建基本 blinky 风格的演示，或配置为更全面的测试和演示应用程序 （其中包括执行中断嵌套行为的任务）。

请注意，如果选择了 Keil 项目，则需要 Keil MDK 4.2.2 或更高版本，（在撰写本文时） 上述版本需要提供补丁，以获得 XMC4000 集成支持。 还需使用 no_allow_fpreg_for_nonfpdata 编译器选项，此页提供的演示同样对该设置进行了预配置。

重要！FreeRTOS IAR 和 Keil XMC4000 演示项目的使用说明

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

适用于 ARM 演示项目工作区的 IAR Embedded Workbench 称为 RTOSDemo.eww， 位于 FreeRTOS/Demo/CORTEX_M4F_Infineon_XMC4500_IAR 目录下， 该目录位于官方 FreeRTOS .zip 文件下载中。

Keil uVision 演示项目称为 RTOSDemo.uvproj， 位于 FreeRTOS/Demo/CORTEX_M4F_Infineon_XMC4500_Keil 目录下， 该目录位于官方 FreeRTOS .zip 文件下载中。

Infineon XMC4500 演示应用程序

mainCREATE_SIMPLE_BLINKY_DEMO_ONLY 设置为 1 时的功能

• main_blinky() 函数：
  main_blinky() 会创建一个队列和两个任务。 然后它会启动 RTOS 调度器。

• 队列发送任务：
  队列发送任务由 main_blinky.c 中的 prvQueueSendTask() 函数实现。 prvQueueSendTask() 位于一个循环中， 在将值 100 发送到 在 main_blinky() 中创建的队列之前，该任务会被反复阻塞 200 毫秒。 一旦值发送成功，任务就会再次循环， 再次被阻塞 200 毫秒。

• 队列接收任务：
  队列接收任务由 main_blinky.c 中的 prvQueueReceiveTask() 函数实现 。 prvQueueReceiveTask() 位于一个循环中， 它会反复阻塞试图从队列中读取数据的操作，该队列创建于 main_blinky() 中。 接收到数据时， 任务会检查数据的值，如果该值等于 预期值 100，则切换 LED。 传递给队列接收函数的“阻塞时间”参数规定， 此任务应当无限期地保持在“已阻塞”状态， 直到队列上有可用数据为止。 只有当 队列发送任务写入队列时，队列接收任务才会解除“已阻塞” 。 由于队列发送任务每 200 毫秒向队列写入一次， 队列接收任务每 200 毫秒解除一次“已阻塞”状态， 因此 LED 每 200 毫秒切换一次。

mainCREATE_SIMPLE_BLINKY_DEMO_ONLY 设置为 0 时的功能

此演示应用程序会演示以下几个方面：

• 浮点上下文切换。
• Malloc 失败和堆栈溢出挂钩函数。 main.c 中还包含 Tick 和 Idle 挂钩函数，但 FreeRTOSConfig.h 未进行配置 以使用它们。 参见 main.c 中函数实现中的注释。
• 软件定时器。
• 信号量。
• 互斥锁。
• 队列。

main() 会创建 43 个任务， 之后启动 RTOS 调度器。 然后，演示在运行期间动态地连续创建 和删除另外两个任务。

除了标准演示任务外，还创建了特定于应用程序的“寄存器测试”任务。 开始执行这些任务之前，需使用已知的值填充所有通用寄存器和浮点寄存器 。 然后，任务反复检查 每个寄存器是否在任务的生命周期内均保持已写入的值不变 。 寄存器检查任务按空闲优先级运行，因此经常会退出并重新进入 运行状态。 这两个寄存器检查 任务分别使用不同的值填充 CPU 寄存器，如果寄存器包含意外值， 则表明上下文切换 机制中存在错误。

创建一个“检查”软件定时器，用于定期检查标准 演示任务和寄存器测试任务，以确保所有任务 都按预期运行。 检查软件定时器的 回调函数可切换 XMC4500 Hexagon 开发工具包 CPU 板上的单用户 LED 。 由此提供了系统健康 视觉反馈。 如果 LED 每 3 秒切换一次，则 检查软件定时器未发现任何问题。 如果 LED 每 200 毫秒切换一次，则表明检查软件定时器 在一个或多个任务中发现了问题。

硬件设置

构建和执行演示应用程序

1. 设置 mainCREATE_SIMPLE_BLINKY_DEMO_ONLY 常量以生成所需的 演示功能，如上所示。

2. 确保已使用合适接口将目标硬件 连接到主机。 IAR 项目是使用 J-Link 创建和测试的。 Keil 项目是使用 ULINK ME 创建和测试的。

3. 可选择在 Embedded Workbench IDE 中打开 RTOSDemo.eww IAR 工作区， 或在 Keil uVision IDE 中打开 RTOSDemo.uvproj 项目 。

4. 在 IDE 的 "Project" 菜单中选择 "Build" 或 "Make"（或按 F7）。 此项目 应该在没有任何警告或错误的情况下构建。

5. 项目建成后，可按 CTRL+D 使用 IAR，或按 CTRL+F5 使用 Keil 以对微控制器的闪存进行编程，并启动调试会话。 调试器将 启动运行并在进入 main() 函数时中断。

RTOS 配置和使用详情

Cortex-M4F FreeRTOS 移植特定配置

• 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，但此频率比大多数应用程序所需的频率都要高。 降低频率会提高效率。

• configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY and 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。

• configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY 和 configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY

  尽管 configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY 和 configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY 是完整的 8 位偏移值，定义为原始数据，直接用于 ARM Cortex-M4F NVIC 寄存器中，configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY 和 configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY 是等效常量，其定义为仅使用 6 个优先级位，用于 XMC4000 NVIC。 提供这些值是因为 CMSIS 库函数 NVIC_SetPriority() 需要未移位的 6 位格式。

请注意！： 请参阅说明如何在 ARM Cortex-M 设备上设置中断优先级的页面。 请记住，ARM Cortex-M 核心中， 数字越小表示中断优先级越高。 这一点 可能有悖直觉，容易混淆！ 如果要将 中断设置为低优先级，请不要将其优先级指定为 0（或其他低数值）， 因为这会导致该中断在系统中具有 最高优先级，并且如果这个优先级 高于 configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY，可能会导致系统崩溃。 另外，请勿忘记 分配中断优先级，因为默认情况下，中断优先级为 0， 这可能导致其处于最高优先级。

ARM Cortex-M 核心上的最低优先级实际上是 255，但不同 Cortex-M 微控制器制造商会实现不同数量的优先级位，提供 预期以不同方式指定优先级的库函数。 例如， Infineon XMC4000 ARM Cortex-M4 微控制器上可以指定的最低优先级实际上为 63，这是由 FreeRTOSConfig.h 中的常量 configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY 定义的。 可指定的最高优先级 始终为零。

我们还建议确保将六个所有优先级位分配为 抢占式优先级位，并且不设置子优先级位，就和演示中 中的一样。

每个移植 #defines 'BaseType_t' 为对该处理器而言最有效的 数据类型。 此移植将 BaseType_t 定义为长类型。

中断服务例程

请注意，portEND_SWITCHING_ISR() 将启用中断。

下列源代码片段仅作为示例提供。 中断 使用信号量与任务（未显示）同步，并调用 portEND_SWITCHING_ISR 以确保中断直接返回到任务。

void Dummy_IRQHandler(void)
{
long lHigherPriorityTaskWoken = pdFALSE;

    /* Clear the interrupt if necessary. */
    Dummy_ClearITPendingBit();

    /* This interrupt does nothing more than demonstrate how to synchronise a
    task with an interrupt.  A semaphore is used for this purpose.  Note
    lHigherPriorityTaskWoken is initialised to zero. */
    xSemaphoreGiveFromISR( xTestSemaphore, &lHigherPriorityTaskWoken );

    /* If there was a task that was blocked on the semaphore, and giving the
    semaphore caused the task to unblock, and the unblocked task has a priority
    higher than the current Running state task (the task that this interrupt
    interrupted), then lHigherPriorityTaskWoken will have been set to pdTRUE
    internally within xSemaphoreGiveFromISR().  Passing pdTRUE into the
    portEND_SWITCHING_ISR() macro will result in a context switch being pended to
    ensure this interrupt returns directly to the unblocked, higher priority,
    task.  Passing pdFALSE into portEND_SWITCHING_ISR() has no effect. */
    portEND_SWITCHING_ISR( lHigherPriorityTaskWoken );
}

只有以 “FromISR” 结尾的 FreeRTOS API 函数可以从 中断服务例程中调用 - 而且中断的优先级须 小于或等于 configMAX_SYSCALL_interrupt_PRIORITY 配置常量（或 configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY）设置的优先级。

FreeRTOS 使用的资源

抢占式内核和协作式 RTOS 内核之间的切换

编译器选项

内存分配

其他事项