ARM Cortex-R5 Xilinx UltraScale MPSoC
[RTOS 移植]

Xilinx SDK （软件开发套件）包含创建 FreeRTOS 项目的向导程序， 这些项目是为 Zynq UltraScale MPSoC 上的所有内核创建的，其中包括 ARM Cortex-A53（64 位）、ARM Cortex-R5 和 Microblaze 处理器。

简介

演示使用独立的 BSP（ 由 SDK 生成的板支持包），并将 FreeRTOS 构建为 应用程序的一部分。 硬件设计项目针对 Xilinx ZCU102 评估板。

FreeRTOS 也作为 Xilinx SDK 包的一部分分发， SDK 包含为 UltraScale + MPSoC 的 64 位 ARM Cortex-A53、ARM Cortex-R5 和 Microblaze 内核生成 FreeRTOS 的向导程序 。 如果使用 SDK 向导程序创建 FreeRTOS 项目， 则 FreeRTOS 将构建为 BSP 的一部分，而非应用程序的一部分。 有关创建 FreeRTOS BSP 的说明， 也请参阅本页相关内容。

ARM CORTEX-R5 FreeRTOS 移植可实现完全中断嵌套模型， 并支持向量浮点单元 (VFP/FPU)。

重要！使用 FreeRTOS ARM Cortex-R5 移植的注意事项

1. 源代码组织
2. 演示应用程序功能
3. 构建说明
4. RTOS 配置和使用详情

源代码组织

ARM Cortex-R5 演示应用程序使用的目录结构体 如下所示。 根目录 CORTEX_R5_UltraScale_MPSoC 位于 FreeRTOS/Demo。

CORTEX_R5_UltraScale_MPSoC
  |
  +-RTOSDemo_R5               Contains the SDK project and C files specific to the demo.
  |
  +-RTOSDemo_R5_bsp           Contains the hardware board support package.
  |
  +-ZynqMP_ZCU102_hw_platform The ZCU102 hardware description.

	

• ZynqMP_ZCU102_hw_platform 和 RTOSDemo_R5_bsp 目录中的项目 由 Xilinx SDK 创建。

• RTOSDemo_R5 目录只包含 Zynq UltraScale+ MPSoC 演示特定的源文件。 FreeRTOS 源文件以及 实现所有演示应用程序中常见任务的源文件位于 目录树中的其他位置。 项目仅会在默认目录结构体 未改变的情况下创建。 另请参阅相关页面，了解 如何在 Eclipse 项目资源管理器中使用虚拟和链接路径。

Zynq UltraScale+ MPSoC ARM Cortex-R5 演示应用程序

功能

mainSELECTED_APPLICATION 设置为 0 时的功能

main_blinky() 实现了使用两个任务和一个队列的简单示例。 一个任务使用队列将值 100 重复发送到另一个任务。 接收任务在每次收到消息后只会将消息打印到 USB UART 端口 (J83) 。 其传输速率为 115200 baud。

任务每隔 200 毫秒发送值 100 至队列，因此 每 200 毫秒将消息打印至 UART。

mainSELECTED_APPLICATION 设置为 1 时的功能

main_full() 会创建一个综合应用程序，此程序会测试 RTOS 移植， 及演示：

• 直达任务通知。
• RTOS 使用静态和动态分配的内存创建的对象。
• 软件定时器。
• 队列。
• 事件组。
• 信号量。
• 互斥锁。

此演示还创建了以下任务：

• 中断嵌套测试任务

  使用定时器测试中断嵌套，并测试嵌套中断使用的 RTOS 队列 。 演示会从 TTC 定时器 0 生成 RTOS tick 中断， 因此中断嵌套测试使用 TTC 定时器 2、3 和 4。

• 寄存器测试任务

  寄存器测试任务会测试 RTOS 上下文切换机制。 任务 首先用已知的唯一值填充所有 ARM Cortex-R5 ALU 和 FPU 寄存器， 然后反复检查 最初写入寄存器的值是否在任务有效期内 保持不变。寄存器检查任务的性质 决定了它们必须用汇编代码 编写。

• “检查”任务

  检查任务会定期查询标准演示任务和 寄存器检查任务，以确保其仍在如期执行和运行， 然后将状态消息打印到 USB UART (J83)。 其传输速率为 115200 baud。

  
  完整演示生成的输出

硬件设置

构建说明——使用独立 BSP

将 RTOS 演示项目导入 SDK Eclipse 工作区

1. 从 SDK 的 "File" 菜单中选择 "Import"。 将出现如下所示的 如下对话框。 选择 "General->Existing Project into Workspace"，如下所示
   
   首次单击 "Import" 时显示的对话框

   
   

2. 在下一个对话框中，选择 FreeRTOS/Demo/CORTEX_R5_UltraScale_MPSoC 作为根目录。 然后，确保在 "Project" 区域中勾选 RTOSDemo_R5、RTOSDemo_R5_bsp 和 ZynqMP_ZCU102_hw_platform， 并且 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）。
   
   确保勾选所有三个项目，不勾选 "Copy projects into workspace"

   
   

3. 导入所有三个项目后， SDK IDE 的项目资源管理器窗口 将显示如下。

   ZynqMP_ZCU102_hw_platform 和 RTOSDemo_R5_bsp 项目是 RTOSDemo_R5 项目的依赖项，因此只需要显式构建 RTOSDemo_R5 项目。

   
   导入工作区的所有三个项目

构建演示应用程序RTOS

1. 打开项目的 main.c 文件，并设置 mainSELECTED_APPLICATION， 根据需要生成简单的 blinky 演示，或完整的测试和演示 应用程序。

2. 在 Eclipse IDE 的 "Project" 菜单中选择 "Rebuild All"。

启动调试会话

1. 确保 ZCU102 目标硬件通电， 并使用适当的调试接口将其连接到主计算机。

2. 确保 SW6 排上的所有四个开关都设置为朝向 板的中心。 由此可启动 JTAG。

3. 在 IDE 的 "Run" 菜单中选择 "Debug Configurations..."。 屏幕上会 出现调试配置对话框。 双击 "Xilinx C/C++ application (System Debugger)" 创建新的调试 配置。

4. 如下图所示配置 "Target Setup" 选项卡。
   
   Target Setup 选项卡上的所需设置

   
   

5. 如下图所示配置 "Application" 选项卡。
   
   Application 选项卡上的所需设置

   
   "Debug Configurations" 对话框中的所有其他选项卡均可保留 默认设置。

6. 单击 "Debug" 按钮开始调试。 应用程序将 下载到 RAM，调试器会在进入 main() 时中断。 这 可能需要在 Debug 窗口中选择正确的 ARM Cortex-R5 核心， 目的是查看正确的源代码，并使用调试 控制。
   
   在 Debug 窗口中选择 ARM Cortex-R5 0 核心

构建说明——创建 FreeRTOS BSP

创建新的 FreeRTOS 项目

1. 选择 "New->Application Project" from the SDK "File" 菜单， 将 出现 "New Project" （新项目）对话框。
   
   选择 "New Application Project" 菜单项

   
   

2. 在 "New Project" 对话框中，首先选择 “psu_cortexr5_0” 作为 处理器，然后根据需要选择硬件平台，最后 选择 freertos 作为 OS 平台，然后单击 "Next"。 此时会出现 New Project Templates （新项目模板）对话框。
   
   所需的 New Project 对话框设置

   
   

3. 选择 FreeRTOS Hello World 模板，然后单击 "Finish"。 SDK 将创建硬件描述项目、BSP 项目和应用程序 项目。 FreeRTOS 源代码将构建为 BSP 的一部分。
   
   选择 FreeRTOS 模板

   
   

配置 FreeRTOS BSP

SDK 创建的项目 （如前所述）会将 FreeRTOS 构建为 BSP 的一部分。 此时， FreeRTOSConfig.h 头文件无需手动编辑，而是要对 FreeRTOS 进行配置， 使用 SDK 环境中的对话框。

1. 按照上述说明，通过 SDK 创建 FreeRTOS Hello World 应用程序。

2. 从 SDK 的 “Xilinx Tools” 菜单中选择 "Board Support Package Settings"。 会显示 "Board Support Package Settings" （主板支持包设置）对话框。

3. 在 "Board Support Package Settings" 对话框的左侧窗格中选择 freertos， 然后使用同一对话框右侧窗格中的表格，根据需要配置 FreeRTOS。
   
   使用 Board Support Package Settings 对话框配置 FreeRTOS

   
   

RTOS 配置和使用详情

FreeRTOS ARM CORTEX-R 移植特定配置

此演示的特定配置项位于 /FreeRTOS/Demo/CORTEX_R5_UltraScale_MPSoC/RTOSDemo_R5/src/FreeRTOSConfig.h 中。 您可以编辑此文件中定义的常量，使其适合您的应用程序。

中断向量表

[应用程序定义的]中断服务程序

Xilinx 驱动器需要中断 服务程序 (ISR) 来接受 void * 参数，尽管该参数 并不总是使用。 因此，所需的 ISR 原型为：

    void Interrupt_Handler( void *pvUnusedParameter );

宏 portYIELD_FROM_ISR()（或 portEND_SWITCHING_ISR()）可用于 从 ISR 内请求上下文切换。 请参阅以下源代码片段示例。 ISR 示例 使用直达任务通知以同步任务（未显示），并调用 portYIELD_FROM_ISR()， 以确保中断直接返回到任务。

void Dummy_IRQHandler( void *pvUnusedInThisExample )
{
long lHigherPriorityTaskWoken = pdFALSE;

    /* The parameter is not used in this case. */
    ( void ) pvUnusedInThisExample;

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

    /* This interrupt does nothing more than demonstrate how to synchronise a
    task with an interrupt.  A direct to task notification is used for this
    purpose.  Note lHigherPriorityTaskWoken is initialised to pdFALSE. */
    vTaskNotifyGiveFromISR( xTaskToNotify, &lHigherPriorityTaskWoken );

    /* If the task referenced by xTaskToNotify was blocked waiting for the
    notification, and sending the notification caused the task to unblock, and
    the unblocked task has a priority higher than or equal to the currently
    Running task (the task that this interrupt interrupted), then
    lHigherPriorityTaskWoken will have been set to pdTRUE internally within
    vTaskNotifyGiveFromISR().  Passing pdTRUE into the portYIELD_FROM_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
    portYIELD_FROM_ISR() has no effect. */
    portYIELD_FROM_ISR( lHigherPriorityTaskWoken );
}

只有以 “FromISR” 结尾的 FreeRTOS API 函数可以从 中断服务程序中调用，而且相应中断的优先级必须 小于或等于 configMAX_API_CALL_INTERRUPT_PRIORITY 配置常量设置的 优先级（即数值较高的值）。

FreeRTOS 使用的资源

内存分配

其他事项