Infineon XMC4500 ARM Cortex-M4 浮点演示
使用适用于 ARM 开发工具的 Tasking VX-Toolset 工具集
[RTOS 移植]

简介

此页面记录了一个 FreeRTOS 演示应用程序， 该程序适用于 XMC4500 ARM Cortex-M4 微控制器 （来自 Infineon）。 我们故意限制了演示 使用了 FreeRTOS Tasking VX-Toolset ARM Cortex-M4F 移植， 该移植要求应用程序启用 ARM Cortex-M4 硬件浮点单元， 以及需要为生成浮点指令而配置的项目选项 （此页面上描述的项目已正确配置）。

重要提示！关于使用 FreeRTOS/Tasking XMC4000 演示项目的注意事项

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

XMC4500 演示应用程序的 Tasking VX-Toolset Eclipse 项目文件位于 FreeRTOS/Demo/CORTEX_M4F_Infineon_XMC4500_Tasking 目录下。 本页的 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到 Tasking Eclipse IDE 的重要信息。

Infineon ARM Cortex-M4 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

• 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。
• 队列。
• 互斥锁。
• 信号量。

main() 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 。 这直观地反映出了系统的 运行状况。 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

准备 Tasking VX-Toolset Eclipse 项目目录

1. 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，或
2. 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。

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

CreateProjectDirectoryStructure.bat 不能在 Tasking IDE 中执行。

将演示应用程序导入到 Tasking Eclipse 工作区

1. 在 Tasking 的 "File" 菜单中选择 "Import"。 系统将显示 如下对话框。 选择 "Existing Projects into Workspace"。

   
   

   
   首次点击 "Import" 时显示的对话框

   
   

2. 在下一个对话框中，选择 FreeRTOS/Demo/CORTEX_M4F_Infineon_XMC4500_Tasking 作为根目录。 然后，确保在 "Projects" 区域勾选 RTOSDemo 项目（而非下图所示的 "FreeRTOS-Simple-Demo"）， 并确保 未勾选 "Copy Projects IntoWorkspace" 复选框, 然后再点击 "Finish" 按钮（请参阅下图查看正确的复选框状态）。

   
   

   
   确保勾选 RTOS 项目（而非 FreeRTOS-Simple-Demo
   如图所示），并且未勾选 "Copy projects into workspace"

构建和执行演示应用程序

1. 确保已按上述说明执行 CreateProjectDirectoryStructure.bat 批处理文件， 项目已导入到 Tasking 工作区中， mainCREATE_SIMPLE_BLINKY_DEMO_ONLY 已完成设置以生成所需的 演示功能。

2. 确保已使用合适接口将目标硬件 连接到主机。 该项目是使用 J-Link Lite 创建的。

3. 在 IDE 的 "Project" 菜单中选择 "Build All"， RTOSDemo 项目应该在没有任何错误或警告的情况下构建。

4. 项目构建完毕后，在 IDE 中单击 "Debug" 速度按钮 对微控制器闪存进行编程并启动调试会话。

RTOS 配置和使用详情

Cortex-M4FFreeRTOS 移植相关配置

• 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