Infineon XMC4500 ARM Cortex-M4F 演示
使用 GCC 和 Atollic 开发工具
[RTOS 移植]

简介

本页记录的演示应用程序使用 FreeRTOSGCC ARM Cortex-M4F 移植， 面向 Infineon XMC4000 Hexagon 开发套件 CPU 开发板， 该板装有 XMC4500 微控制器。

要使用该移植，必须打开硬件浮点单元（FPU 或 VFP）， 并且必须设置 GCC 编译时间选项以生成硬件浮点指令。 FreeRTOS 移植层本身会在 RTOS 调度程序启动之前立即打开 FPU， 并且本页描述的预配置演示应用程序具有所有 必需的编译器选项。

该项目可以配置为创建基本的 "blinky" 风格的演示， 或配置为更全面的测试和演示应用程序， 应用程序。

重要！关于使用 FreeRTOS GCC XMC4000 演示项目的说明

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

此演示应用程序的 Eclipse 项目文件位于 FreeRTOS/Demo/CORTEX_M4F_Infineon_XMC4500_GCC_Atollic 目录中。 本页的 准备 Eclipse 项目部分 包含有关设置演示项目目录， 并将演示项目导入 Atollic IDE。

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

• 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 。 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 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 Atollic 项目导入到 Eclipse 工作区之前执行。

CreateProjectDirectoryStructure.bat 无法 在 Atollic IDE 内部执行。

将演示应用程序导入 Atollic Eclipse 工作区

1. 在 Atollic 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_GCC_Atollic 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 Atollic 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