Freescale MCF51CN128 ColdFire V1
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：

• CodeWarrior，用于微控制器 V6.2.2 或更高版本。 提供免费的 CodeWarrior “特别”版。
• Freescale Tower 开发系统
• 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。 详情请参阅嵌入式以太网示例列表页面。

Freescale 还为使用 lwIP 的 FreeRTOS 演示提供源代码以及全面的应用说明。

重要提示！关于使用 ColdFire V1 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

运行 web 浏览器的计算机使用的 IP 地址必须和 ColdFire 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 范围内的任何地址（网络中已存在的地址除外）。

打开演示应用程序项目

注意： CodeWarrior 通常认为它比您更了解您需要创建哪些文件， 同时会将项目中包含的 port.c 和 portasm.S 文件从 ColdFire V1 版本改为 x86 版本。 如果在编译任一文件时输出许多错误， 则将这两个文件从项目中移除， 然后重新添加位于 FreeRTOSSourceportableGCCColdFire_V1 目录的 port.c 和 portasm.S 文件。

项目文件夹组织

项目源文件分为以下几组：

• FreeRTOS：包括 FreeRTOS 源文件，此类源文件本身又包含 queue.c、tasks.c、list.c、 port.c 以及 portasm.S。

• 常见演示任务：包含定义一组示例任务的源文件。该组示例任务用于所有 FreeRTOS 演示。 这些任务只用来提供如何使用 FreeRTOS API 以及如何测试 FreeRTOS 移植的示例。

• uIP：包含 uIP TCP/IP 堆栈的源代码。 请注意，uIP 与 FreeRTOS 分开授权，并使用自由的 BSD 许可。

• httpd：基本 HTTP 服务器的实现，包括一个简单的 CGI 脚本接口。

构建和下载演示应用程序

1. 在 FreeRTOSConfig.h 内设置 IP 地址和 MAC 地址。

2. 从 CodeWarrior 的 �Project� 菜单中选择 �Bring Up To Date�。 源代码生成和链接过程中不要出现错误或警告 。

3. 使用 P&E Micro USB BDM 接口或 直接使用 Tower 硬件内含的开源 BDM 接口，将您的主机电脑连接到该 Tower 评估硬件。 确保 CodeWarrior IDE 中显示的接口与实际使用的接口匹配， 如下图中的红色高亮所示。
   
   选择调试接口

4. 单击绿色速度调试按钮（在上图中以蓝色高亮显示）， 将应用程序编程到微控制器闪存中并启动调试会话。

功能性

• 闪存任务：控制 LED 2、LED 3 和 LED 4，是非常简单的“闪存”任务。 各 LED 将以各不相同的固定频率闪烁。 这些简单任务旨在提供应用程序执行过程中的 一些视觉反馈。

• uIP 任务：此任务执行 uIP TCP/IP 堆栈并实现简单 web 服务器。

• 注册测试任务：此类任务使用已知值反复填充 MCU 寄存器， 然后检查已知值是否仍存在于预期位置。 此类任务以最低优先级运行，因此将定期被抢占 。 它们用于测试上下文切换是否正常运行。

• 其他所有任务：此类任务都属于 �common 演示任务，并非特定于 MCF51CN128 演示。 它们用于演示 FreeRTOS API 并测试 FreeRTOS 移植， 但不实现其他功能。

每个常见的演示任务包括自检机制，该机制将检测非预期的行为或错误行为。 每 5 秒，tick 钩子函数（该函数在 RTOS tick 中断中调用）将询问每个标准演示任务以确定系统状态。 可以通过 web 浏览器的“任务状态”页面查看系统状态。

uIP 和嵌入式 web 服务器

当 UIP 使用极小的 RAM 时，会对吞吐量施加一定限制， 因为在任一时刻网络都只能容纳一个传输中的数据包。 当使用 uIP 与实现延迟 ack 策略的 TCP/IP 堆栈通信时，这一影响最为显著。 在其标准配置中，这可能会导致数据包之间产生 200 毫秒的延迟。有几种方法可以大大提高性能。 一种方法是每个数据包发送两次， 进而强制对等体作出即时肯定应答。 这显然会增加网络流量， 但如果（如在本例中）使用 DMA，那么对微控制器所需的处理产生的影响可忽略不计 。 另一种方法是将每个数据包拆分为两个较小的数据包，然后再次强制对等体作出即时肯定应答 。 该操作可以在驱动器级别完成，并且对用户透明；然而， 由于所需的校验和计算量会增加一倍，因此处理开销会增大。 本演示使用第一种方法。

web 服务器的使用

在 web 浏览器的地址栏中输入 �http://192.168.0.5�，将此示例 IP 地址替换为在 FreeRTOSConfig.h 中实际分配的 IP 地址。

MCF51CN128 提供的页面位于 FreeRTOS/Demo/ColdFire_MCF51CN128_CodeWarrior/Sources/httpd/httpd-fs 目录下。 随后，使用 makefsdata Perl 脚本（其本身位于 httpd 目录中）将 web 内容转化为常量结构体。 常量结构体内置于程序映像中， 因此服务页面中的更改需要重新构建。

服务任务状态页面

任务状态页面显示一个表格，该表格包含每个任务的状态、 页面刷新次数以及整个系统状态（来自检查函数）等信息。 该页面每隔几秒钟自动刷新一次 。

每个任务都会显示以下信息：

• 名称：创建任务时为任务指定的名称。

• 状态：表示任务的状态，如下所示：
  • 'B'，锁定，
  • 'R'，就绪，
  • 'S'，挂起或
  • 'D'，清除（等待清理）。

• 优先级：任务当前执行的优先级。

• 堆栈：显示任务堆栈的“高水位线”。表示任务生命周期内可用堆栈的最小数量 。 该值越接近 0， 任务就越接近溢出堆栈。

• 编号：分配给每个任务的唯一编号。 当多个任务分配了相同的名称时，该编号可用于识别任务。除此之外， 该编号没有其他用途。

服务的 IO 页面

IO 页面可用于简单演示 uIP CGI 脚本功能。 它允许使用 web 浏览器对 LED1 进行查询和设置。

RTOS 配置和使用详情

RTOS 移植专用配置

• 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， 获取关于此类配置常量的完整信息。 不建议更改 ColdFire V1 core 上这两个常量的默认值。

每个移植 # 定义 '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

提供 portEND_SWITCHING_ISR()，以允许中断服务程序请求上下文切换。 在中断导致任务解除阻塞，并且解除阻塞的任务的优先级高于当前执行的任务的情况下， 这将是理想的选择。 在这种情况下，从中断服务程序调用 portEND_SWITCHING_ISR() 将导致中断直接返回解除阻塞的任务。 有关完整示例，请参阅 FreeRTOS/Demo/ColdFire_MCF51CN128_CodeWarrior/Sources/FEC.c 中定义的名为 vFECISRHandler() 的中断处理程序。

在抢占式和协同式 RTOS 内核之间切换

编译器选项

内存分配