适用于 Nuvoton NuMaker-PFM-M2351 板的 ARM Cortex-M23 (ARMv8-M) 演示
使用 Keil uVision 和 IAR IDE
[RTOS 移植]

本页面记录预配置的 FreeRTOS 项目，该项目面向 ARM Cortex-M23 核心 （位于 Nuvoton NuMaker-PFM-M2351 板上）。

提供了如下两个项目：

1. 一个 IAREmbedded Workbench 项目， 该项目使用 IAR 编译器。
2. 一个 Keil uVision 项目， 该项目使用 armclang 编译器。

这些项目演示如何使用 ARM Cortex-M23 TrustZone 和 ARM Cortex-M23 内存保护单元 (MPU)。

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重要提示！FreeRTOS ARM Cortex-M23 移植使用说明

使用此 RTOS 移植之前，请阅读以下所有要点。

1. 源代码组织
2. 演示应用程序
3. 构建和运行 RTOS 演示应用程序
4. RTOS配置和使用详情

另请参阅常见问题中的“我的应用程序没有运行，可能出了什么问题？” ， 描述在 在 ARMv8-M 核心上运行 FreeRTOS 的页面，以及描述设置 ARM Cortex-M 中断优先级用于 FreeRTOS 的页面。

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源代码组织

FreeRTOS zip 文件下载内容中包含所有 FreeRTOS 移植的源代码及 所有演示应用程序。 这意味着它包含的文件数量比 使用 FreeRTOS ARMv8-M Cortex-M23 移植所需的多得多。请参阅 源代码组织页面，了解有关 zip 文件目录结构的信息。 此演示的项目文件组织如下：

• IAR Embedded Workbench 项目文件位于 FreeRTOS/Demo/CORTEX_MPU_M23_Nuvoton_NuMaker_PFM_M2351_IAR_GCC/Projects/IAR 目录并命名为 FreeRTOSDemo.eww。此 IAR工作区包含两个项目—— 一个用于 ARM Cortex-M23 核心安全端， 另一个用于非安全端。这两个项目中编译的 FreeRTOS ARMv8-M Cortex-M23 移植文件 组织如下：

  • 在安全端项目中编译的移植文件位于 FreeRTOS/Source/portable/IAR/ARM_CM23/secure 目录下
  • 在非安全端项目中编译的移植文件位于 FreeRTOS/Source/portable/IAR/ARM_CM23/non_secure 目录下。

• Keil uVision 项目文件位于 FreeRTOS/Demo/CORTEX_MPU_M23_Nuvoton_NuMaker_PFM_M2351_IAR_GCC/Projects/Keil 目录并命名为 FreeRTOSDemo.uvmpw。这个 Keil 多项目 工作区包含两个项目，一个是 ARM Cortex-M23 核心安全端项目， 另一个用于非核心安全端。在这两个项目中编译的 FreeRTOS ARMv8-M Cortex-M23 移植文件组织如下：

  • 在安全端项目中编译的移植文件位于 FreeRTOS/Source/portable/GCC/ARM_CM23/secure 目录下。
  • 在非安全端项目中编译的移植文件位于 FreeRTOS/Source/portable/GCC/ARM_CM23/non_secure 目录下。

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演示应用程序

这些项目包括两个演示：

1. TrustZone 演示
2. 内存保护单元 (MPU) 演示

TrustZone 演示

TrustZone 演示展示了如何从 ARM Cortex-M23 核心安全端导出函数，以及如何从非安全端的 RTOS 任务中 调用这些函数。

• 非安全可调用函数：

  以下函数从安全端导出并标记 为非安全可调用：

  secureportNON_SECURE_CALLABLE uint32_t NSCFunction( Callback_t pxCallback )

  注意使用 secureportNON_SECURE_callable 宏将函数标记为 非安全可调用。此函数接受回调 作为实参。它首先调用作为实参提供的回调函数 然后递增安全端计数器。安全端计数器的增量 返回给调用者。

• 非安全回调：

  以下函数在非安全端实现，并且 作为上述非安全可调用函数的实参：

  void prvCallback( void )

  此函数递增非安全计数器。

• 安全调用任务：

  使用 API 创建了非特权非安全 xTaskCreateRestricted() 任务。此任务首先调用 portALOCATE_SECURE_CONTEXT 来自行分配 一个安全的上下文——任何任务想要调用 从安全端导出的函数，必须 通过调用 portALLOCATE_SECURE_CONTEXT 为自己分配一个安全端。

  然后任务调用安全端函数并传递非安全 回调作为实参。非安全计数器在回调中递增 并且安全计数器在安全函数中递增。因此， 完成调用安全函数后，两个计数器都必须递增 ——使用 configASSERT() 确保这一点。任务 睡眠一秒钟，然后重复同样的动作。

内存保护单元 (MPU) 演示

MPU 演示展示了如何使用 MPU 授予各个内存区域的任务特定访问许可。MPU 演示包含以下两个任务：

• RW 任务：

  RW 任务拥有对内存共享区域 （即 ucSharedMemory）的读写访问权限。

• RO 任务：

  RO 任务拥有对相同内存共享区域 （即 ucSharedMemory）的只读访问权限。此任务会尝试写入共享内存， 且由于它拥有对共享内存的只读权限， 因此会导致硬故障。故障处理程序检查它是否 RO 任务的预期故障，如果是，它可以通过 递增程序计数器的值到下一条语句来完成恢复。

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构建和运行 RTOS 演示应用程序

使用 IAR Embedded Workbench IDE

1. 下载并安装 Nu-Link USB 驱动程序：

   • 前往以下页面： Nuvoton NuMaker-PFM-M2351
   • 单击 “Resources” 选项卡。
   • 向下滚动到 “Software” 部分，然后下载名为 Nu-Link_IAR_Driver_Vx.xx.xxxx 的文件。
   • 解压缩并安装。

2. 双击 FreeRTOS/Demo/CORTEX_MPU_M23_Nuvoton_NuMaker_PFM_M2351_IAR_GCC/Projects/IAR/FreeRTOSDemo.eww 在 IAR Embedded Workbench IDE 中打开它。IAR 工作区 FreeRTOSDemo.eww 包含一个安全项目 (FreeRTOSDemo_s) 以及一个非安全项目 (FreeRTOSDemo_ns)。

3. 通过右键单击 “FreeRTOSDemo_s - Release”，然后单击 “Make” 来构建安全项目。

   
   IAR Embedded Workbench IDE - 构建安全项目 点击放大。

   
   

4. 通过右键单击 “FreeRTOSDemo_ns - Release”，然后单击 “Make” 来构建非安全项目。

   
   IAR Embedded Workbench IDE - 构建非安全项目 点击放大。

   
   

5. 右键单击 "FreeRTOSDemo_ns - Release"， 然后单击 “Set as Active” 将非安全项目设置为活动项目。

   
   IAR Embedded Workbench IDE - 设置非安全项目为活动项目 点击放大。

   
   

6. 单击 “Project --> Download --> Download active application” 来闪烁非安全二进制文件。

   
   IAR Embedded Workbench IDE - 闪烁非安全二进制文件 点击放大。

   
   

7. 右键单击 “FreeRTOSDemo_s - Release” 然后单击 “Set as Active”，将安全项目设置为活动项目。

   
   IAR Embedded Workbench IDE - 设置安全项目为活动项目。 点击放大。

   
   

8. 单击 “Project --> Download --> Download active application” 闪烁安全二进制文件。

   
   IAR Embedded Workbench IDE - 闪烁安全二进制文件。 点击放大。

   
   

9. 单击 “Project --> Download and Debug” 启动调试会话。

   
   IAR Embedded Workbench IDE - 启动调试会话。 点击放大。

   
   

使用 Keil uVision IDE

1. 下载并安装 Nu-Link Keil 驱动器：

   • 转到以下页面：Nuvoton NuMaker-PFM-M2351
   • 单击 “Resources” 选项卡。
   • 向下滚动到 “Software” 部分，然后下载名为 Nu-Link_Keil_Driver_Vx.xx.xxxx 的文件。
   • 解压缩并安装。

2. 双击 FreeRTOS/Demo/CORTEX_MPU_M23_Nuvoton_NuMaker_PFM_M2351_IAR_GCC/Projects/Keil/FreeRTOSDemo.uvmpw 文件，在 Keil uVision IDE 中打开。Keil 多项目工作区 FreeRTOS Demo.uvmpw 包含一个安全端项目 (FreeRTOSDemo_s) 以及一个非安全项目 (FreeRTOSDemo_ns)。

3. 右键单击 “Project: FreeRTOSDemo_s” 将安全项目设置为活动项目 并选择 “Set as Active Project”，将安全项目设置为活动项目。

   
   Keil uVision IDE - 设置安全项目为活动项目。 点击放大。

   
   

4. 单击 “Project --> Build 'FreeRTOSDemo_s (FreeRTOSDemo_s)” 构建安全项目。

   
   Keil uVision IDE - 构建安全项目。 点击放大。

   
   

5. 单击 “Project --> Options for FreeRTOSDemo_s - Target 'FreeRTOSDemo_s'...”，打开安全项目的选项窗口。

   
   Keil uVision IDE - 打开安全项目选项。 点击放大。

   
   

6. 通过单击 Debug 选项卡中 “/fr-content-src/uploads/2019/05/Nuvoton Nu-Link Debugger” 旁边的 “Settings” 按钮，打开 Nu-Link 驱动器设置窗口。

   
   Keil uVision IDE -打开 Nu-Link 驱动器设置。 点击放大。

   
   

7. 在 “Chip Type” 下拉菜单中选择 “M2351”。

   
   Keil uVision IDE - 选择 M2351。 点击放大。

   
   

8. 单击窗口上的 “OK”，关闭 “Nu-Link Driver Setup” 和 “Options” 窗口。

9. 右键单击 “Project: FreeRTOSDemo_ns”， 并选择 “Set as Active Project”，将非安全项目设置为活动项目。

   
   Keil uVision IDE -设置非安全项目为活动项目。 点击放大。

   
   

10. 单击 “Project --> Build 'FreeRTOSDemo_ns (FreeRTOSDemo_ns)” 构建非安全项目。

    
    Keil uVision IDE - 构建非安全项目。 点击放大。

    
    

11. 单击 “Project --> Options for FreeRTOSDemo_ns - Target 'FreeRTOSDemo_ns'...”，打开非安全项目的选项窗口。

    
    Keil uVision IDE - 打开非安全项目选项。 点击放大。

    
    

12. 通过单击 Debug 选项卡中 “/fr-content-src/uploads/2019/05/Nuvoton Nu-Link Debugger” 旁边的 “Settings” 按钮，打开 Nu-Link 驱动器设置窗口。

    
    Keil uVision IDE -打开 Nu-Link 驱动器设置。 点击放大。

    
    

13. 在 “Chip Type” 下拉菜单中选择 “M2351”。

    
    Keil uVision IDE - 选择 M2351。 点击放大。

    
    

14. 单击窗口上的 “OK”，关闭 “Nu-Link Driver Setup” 和 “Options” 窗口。

15. 单击 “Flash --> Download” 闪烁非安全二进制文件。

    
    Keil uVision IDE - 闪烁非安全二进制文件。 点击放大。

    
    

16. 右键单击 “Project: FreeRTOSDemo_s”， 并选择 “Set as Active Project”，将安全项目设置为活动项目。

    
    Keil uVision IDE - 设置安全项目为活动项目。 点击放大。

    
    

17. 单击 “Flash -- > Download” 闪烁安全二进制文件。

    
    Keil uVision IDE - 闪烁安全二进制文件。 点击放大。

    
    

18. 单击 “Debug --> Start/Stop Debug Session” 启动调试会话。

    
    Keil uVision IDE - 启动调试会话。 点击放大。

    
    

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RTOS配置和使用详情

另请参阅描述 FreeRTOS在 ARMv8-M 核心上运行情况的页面，以及介绍如何设置 ARM Cortex-M 中断优先级用于 FreeRTOS 的页面。

• 此演示的相关配置项目位于 FreeRTOS/Demo/CORTEX_MPU_M23_Nuvoton_NuMaker_PFM_M2351_IAR_GCC/Projects/Keil/ConfigFreeRTOSConfig.h （Keil uVision IDE 项目中的）目录和 FreeRTOS/Demo/CORTEX_MPU_M23_Nuvoton_NuMaker_PFM_M2351_IAR_GCC/Projects/IAR/ConfigFreeRTOSConfig.h （IAR Embedded Workbench IDE 项目中的）目录。该文件中定义的 常量 可进行编辑以适配您的应用程序。以下配置 选项适配于 ARM Cortex-M23 移植：

  • configENABLE_MPU - 启用/禁用内存保护单元 (MPU)。
  • configENABLE_TRUSTZONE - 启用/禁用 TrustZone。

• 如果要在禁用 TrustZone 的情况下运行 FreeRTOS，请将 configENABLE_TRUSTZONE 设置为 0 （在您的 FreeRTOSConfig.h 中设置），并使用 FreeRTOS 移植文件 （位于 FreeRTOS/Source/portable/GCC/ARM_CM23_NTZ 目录下，适用于 GCC； 和 FreeRTOS/Source/portable//IARARM_CM23_NTZ 目录下， 适用于 IAR）。

• 如果要在安全端运行 FreeRTOS，请将 configENABLE_TRUSTZONE 设置 设置为 0 和将 configRUN_FREERTOS_SECURE_ONLY 设置为 1（位于您的 FreeRTOSConfig.h） 并使用 FreeRTOS 移植文件（位于 FreeRTOS/Source/portable/GCC/ARM_CM23_NTZ 目录下， 适用于 GCC；和位于 FreeRTOS/Source/portable/IAR/ARM_CM23_NTZ 目录下， 适用于 IAR）。

• Source/Portable/MemMang/heap_4.c 包含在项目中 提供 RTOS 内核所需的内存分配。请 参阅 API 文档的内存管理部分 以获取完整信息。

• vPortEndScheduler() 尚未实现。