Infineon XMC4000 ARM Cortex-M4F 演示
支持 IAR、Keil、GCC 和 Tasking 编译器
[RTOS 移植]

简介

此演示为以下 ARM Cortex-M4 编译器提供了预配置项目：

• 适用于 ARM 的任务 VX-toolset
• IAR
• GCC（使用 DAVE Eclipse 项目）
• ARM Keil

四个项目每个均包含三个构建配置， 每个构建配置均针对以下 XMC4000 Hexagon 应用程序套件中的一个：

• XMC4500 Hexagon
• XMC4400 Hexagon
• XMC4200 Hexagon

各构建配置均可编译以创建简单的 blinky 演示， 或全面的测试和演示应用程序。 构建说明见下文 。

FreeRTOS 状态查看器插件的屏幕截图
该插件为 IAR IDE 附带

注意 1：FreeRTOS 下载中的项目包括特殊设置， 目的是解决 XMC4000 芯片勘误表。 请参阅 构建说明， 了解各编译器的更多信息。

注意 2：IAR 项目将无法构建并会损坏（因此无法再 与任何 IAR 版本一起使用）的情况为：打开该项目的 EWARM 版本比 最初创建项目时所用版本更低。 。

重要！使用 XMC4000 ARM Cortex-M4F 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

• IAR 嵌入式工作区项目称为 RTOSDemo.eww，位于 FreeRTOS/Demo/CORTEX_M4F_Infineon_XMC4000_IAR 目录下。

• Keil 项目称为 RTOSDemo.uvproj，位于 FreeRTOS/Demo/CORTEX_M4F_Infineon_XMC4000_Keil 目录下。

• Dave 项目采用常见的 Eclipse 项目名称 .project， 位于 FreeRTOS/Demo/CORTEX_M4F_Infineon_XMC4000_GCC_Dave 目录下。

• Tasking 项目采用常见的 Eclipse 项目名称 .project， 位于 FreeRTOS/Demo/CORTEX_M4F_Infineon_XMC4000_GCC_Tasking 目录下。

构建和运行 ARM CORTEX-M4F RTOS 应用程序

演示使用内置在每个 Hexagon 应用程序套件板上的 LED， 因此不需要任何硬件设置。

XMC4200 和 XMC4400 Hexagon 套件具有内置的 J-Link 调试器接口。 这些板 可以通过 USB 线直接连接到主计算机， 无需其他连接。 这些 Hexagon 板各有两个 USB 连接器， 因此需小心使用标记着“调试 USB” 的连接器。

XMC4500 Hexagon 套件没有内置的 J-Link， 因此需要两个连接：

1. 为调试器提供接口的连接：

   连接一个外部调试器接口， 使其介于主计算机和 XMC4500 Hexagon 印刷电路板的两个调试端口中的一个之间。 由于所提供的 项目被配置为使用 J-Link，因此如果使用任何其他 兼容设备，将需要对项目选项进行 适当更新。

2. 为硬件提供电源的连接：

   请在 XMC4500 Hexagon 印刷电路板的 USB OTG 连接器和任何方便的 USB 主机之间 连接一条 USB 电缆线。

以下各小节提供了四个 支持 ARM CORTEX-M4 编译器的使用说明。

1. 使用 IAR Embedded Workbench 构建
2. 使用 ARM Keil 构建
3. 使用 DAVE Eclipse IDE 与 ARM GCC 构建
4. 使用 Tasking ARM VX-toolset 构建

使用 IAR Embedded Workbench 构建

1. 打开 FreeRTOS/Demo/CORTEX_M4F_Infineon_XMC4000_IAR/RTOSDemo.eww （位于 IAR Embedded Workbench IDE 中）。

2. 为目标硬件的构建配置设置正确选项。 为 XMC4200、XMC4400 和 XMC4500 Hexagon 应用程序套件 提供了构建配置。 使用 EWARM IDE 工作区窗口顶部的下拉列表 设置活动构建配置。

3. 从 IAR Embedded Workbench 的 "Project" 菜单中选择 "Rebuild All"（或按 F7） 以构建演示项目。

4. 从 IAR Embedded Workbench 的 "Project" 菜单中选择 "Download and Debug"， 对微控制器闪存进行编程并启动调试会话 。

使用 ARM Keil 构建

1. 在 Keil IDE 中打开 FreeRTOS/Demo/CORTEX_M4F_Infineon_XMC4000_Keil/RTOSDemo.uvproj 。

2. 为目标硬件的构建配置（在 Keil IDE 中称为目标 ） 设置正确选项。 为 XMC4200、XMC4400 和 XMC4500 Hexagon 应用程序套件 提供了构建配置。 活动构建配置通常 显示在 IDE 菜单工具栏的 下拉列表中。

3. 从 Keil 的 "Project" 菜单中选择 "Rebuild Target"（或按 F7） 演示项目。

4. 从 Keil 的 "Project" 菜单中选择 "Start/Stop Debug Session"， 对微控制器闪存进行编程并启动调试会话 。

使用 DAVE Eclipse IDE 与 ARM GCC 构建

1. 执行 CreateProjectDirectoryStructure.bat 批处理文件（位于 FreeRTOS/Demo/CORTEX_M4F_Infineon_XMC4000_GCC_Dave 目录下），然后再打开项目。 该操作会将所需的文件复制到本地目录中。

2. 启动 DAVE Eclipse IDE，根据提示创建一个新的或选择一个现有的 工作区。

3. 在 IDE 的 "File" 菜单中选择 "Import"。 系统将显示 如下对话框。 选择 "General->Existing Project into Workspace"，如下所示。
   
   首次点击 "Import" 时显示的对话框

   
   

4. 在下一个对话框中，选择 FreeRTOS/Demo/CORTEX_M4F_Infineon_XMC4000_GCC_Dave 作为根目录。 确保 RTOSDemo 项目在 "Projects" 区域中已勾选， 并确保 “Copy Projects Into Workspace” 未勾选，然后单击 "Finish" 按钮（请参阅下图查看正确的复选框状态）。
   
   确保 RTOSDemo 已勾选，且确保 "Copy projects into workspace" 未勾选

   
   

5. 导入项目后，右键单击 DAVE Eclipse 项目资源管理器窗口中的项目名称， 然后在弹出菜单中选择 "Build Configurations->Set Active"， 为目标硬件的构建配置设置正确选项。 为 XMC4200、XMC4400 和 XMC4500 Hexagon 应用程序套件 提供了构建配置。

6. 从 DAVE Eclipse "Project" 菜单中选择 "Rebuild Project" 以构建演示项目。

7. 从 Eclipse 的 "Run" 菜单中选择 "Debug"， 以进行启动配置， 用于对微控制器闪存进行编程并启动调试会话。

   注意： 在撰写本文时，DAVE 项目中的每个构建配置 必须针对完全相同的微控制器部件号。 然而，在交付的构建配置中 可选择包含和排除芯片特定文件， 因此项目会正确构建， 尽管在启动调试会话时还需要额外的步骤；请检查调试启动 配置，以确保配置适用于实际使用的硬件 （请参阅下图）。 调试会话启动时，调试器可能也会发出警告， 只要启动配置是针对所使用的硬件正确配置的， 就可以忽略这个警告 。

   
   

   
   在调试启动配置中选择目标

使用 Tasking ARM VX-toolset 构建

1. 执行 CreateProjectDirectoryStructure.bat 批处理文件（位于 FreeRTOS/Demo/CORTEX_M4F_Infineon_XMC4000_GCC_Tasking 目录下），然后再打开项目。 该操作会将所需的文件复制到本地目录中。

2. DAVE 和 Tasking 都使用 Eclipse IDE， 因此您可以按照使用 DAVE 构建应用程序的说明， 确保将项目导入 Eclipse 中， 项目位于 FreeRTOS/Demo/CORTEX_M4F_Infineon_XMC4000_GCC_Tasking 目录下。

演示应用程序功能

简单 blinky 示例

main() 会调用 main_blinky():

• The main_blinky() 函数：
  main_blinky() 在启动调度器前会创建队列、队列发送任务和队列接收任务 。

• 队列发送任务：
  队列发送任务由 main_blinky.c 中的 prvQueueSendTask() 函数实现。

  prvQueueSendTask() 每 200 毫秒向 队列发送一次值 100。

• 队列接收任务：
  队列接收任务由 main_blinky.c 中的 prvQueueReceiveTask() 函数实现 实现。

  prvQueueReceiveTask() 在数据达到队列前保持阻塞状态。 每次从队列接收值 100 后会切换 LED。 每 200 毫秒发送数据至队列时， 因此，LED 也将每 200 毫秒切换一次。

全面测试和演示应用

main() 会调用 main_full()：

• main_full() 函数：
  main_full() 会创建一组标准演示任务、一些特定的应用程序 测试任务和一个定时器，然后再启动调度器。

• “寄存器测试”任务：
  Reg Test 任务用于测试上下文切换机制， 通过向 MCU 寄存器填入已知的值，然后连续检查每个 寄存器在整个任务生命周期内是否保持其预期值。

• “检查”软件定时器：
  “检查”软件定时器会监控系统中所有其他任务的状态， 寻找停滞的任务或报告错误的任务。 它每次被调用时都会切换 LED。

  如果 LED 每 3 秒切换一次，则表示检查任务 未检测到任何停滞的任务或未收到任何错误报告。 如果 LED 每 200 毫秒切换一次，则表示至少发现了一个错误。

RTOS 配置和使用详情

中断服务程序

请注意，portEND_SWITCHING_ISR() 将启用中断。

在 main.c 的末端提供了名为 Dummy_IRQHandler() 的示例中断处理程序作为参考实现。 此外，还将 Dummy_IRQHandler() 复制到了下方。

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. Only FreeRTOS API functions
    that end in "FromISR" can be called from an ISR! */
    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 );
}

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 ARM Cortex-M 微控制器制造商会实现不同数量的优先级位， 并提供优先级指定方式不同的库函数。 例如， Infineon 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 中的一样。

请注意，FreeRTOSConfig.h 中包含了以下行，目的是将 FreeRTOS 中断处理程序函数映射到 CMSIS 中断处理程序函数名称上。 这使编译器工具供应商提供的链接器脚本可 在无需修改的情况下使用。

	#define vPortSVCHandler      SVC_Handler
	#define xPortPendSVHandler   PendSV_Handler
	#define xPortSysTickHandler  SysTick_Handler

RTOS 移植特定配置

• configTICK_RATE_HZ

  此常量设置了 RTOS 滴答中断的频率。 提供的 500Hz 值可用于 测试 RTOS 内核功能，但比大多数应用程序要求的速度更快。 降低此值可提高效率。

每个移植都将 "BaseType_t" 定义为 。 所有 ARM Cortex-M4F 移植都将 BaseType_t 的类型定义为 long。

请注意 vPortEndScheduler() 尚未实现。

内存分配