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SiFive HiFive1 RTOS 演示（RISC-V）
[RTOS 移植]


RISC-V HiFive1 SiFive Freedom Studio 和 IAR


此页面记载了预配置的 Freedom Studio (GCC) 和 IAR Embedded Workbench 的 RISC-V 项目， 这些项目构建并运行 FreeRTOS RISC-V 演示 （在 HiFive11 RevB 评估板上）。


重要提示！使用 SiFive RISC-V 移植的注意事项

使用此 RTOS 移植之前，请阅读以下所有要点。

  1. 在 RISC-V 核心上使用 FreeRTOS 的说明
  2. 源代码组织
  3. 演示应用程序功能
  4. 构建和运行 RTOS 演示应用程序 – Freedom Studio
  5. 构建和运行 RTOS 演示应用程序 – IAR
  6. RTOS 配置和使用详情
另请参阅常见问题：我的应用程序未运行，问题可能出在哪里？

在 RISC-V 核心上使用 FreeRTOS 的说明


如果您不满足于仅仅运行本页所描述的演示，或者 如果想要创建自己的 RISC-V FreeRTOS 项目，请阅读相关文档页面。 这些页面会介绍 在 RISC-V 核心上运行 FreeRTOS 内核的基本信息。


源代码组织

FreeRTOS zip 文件下载包含所有 FreeRTOS 移植和 演示应用程序的源代码，因此包含的文件数量远远超过 使用 FreeRTOS HiFive1 RevB RISC-V 演示所需的文件。 请参阅 源代码组织页面， 了解 zip 文件的目录结构信息。 HiFive1 Freedom Studio 和 IAR 项目分别位于 /Demo/RISC-V_RV32_SiFive_HiFive1-RevB_FreedomStudio 和 Demo/RISC-V_RV32_SiFive_HiFive1-RevB_IAR 目录下。 构建说明部分提供了更多信息。

在 RISC-V 架构上，额外的 freertos_risc_v_chip_specific_extensions.h 头文件 用于将基础 RISC-V RTOS 移植扩展到目标 RISC-V 可能实现的任意芯片特定扩展。 HiFive1 上的 SiFive 核心提供了一个核心本地中断器 (CLINT)， 但除了基础 RISC-V 架构定义的寄存器外，它不实现其它任何寄存器 。 因此，它使用 freertos_risc_v_chip_specific_extensions.h 头文件， 该头文件位于 /FreeRTOS/Source/portable/[compiler]/RISC-V/chip_specific_extensions/RV32I_CLINT_no_extensions 目录下。


SiFive HiFive1 RevB RISC-V 演示应用程序

功能

常量 mainCREATE_SIMPLE_BLINKY_DEMO_ONLY（定义于 main.c 顶部）用于在简单 "blinky" 风格的入门项目 和更全面的测试和演示应用程序之间进行切换。


mainCREATE_SIMPLE_BLINKY_DEMO_ONLY 设置为 1 时

当将 mainCREATE_SIMPLE_BLINKY_DEMO_ONLY 设置为 1 时，main() 会调用 main_blinky()。 main_blinky() 会创建使用两个任务和一个队列的基本示例，如下所示：
  • 队列发送任务：

    队列发送任务由 prvQueueSendTask() 函数实现。 它位于一个循环中，每秒都会向队列发送值 100 。

  • 队列接收任务：

    队列接收任务由 prvQueueReceiveTask() 函数实现。它位于一个循环中， 该循环会阻塞读取队列的尝试（任务被阻塞时不会消耗 CPU 周期）， 每次从队列发送任务收到值 100 时，便会切换成蓝色 LED 。

    由于队列发送任务每秒向队列写入一次， 因此队列接收任务也会每秒解除阻塞并切换 LED 。


当将 mainCREATE_SIMPLE_BLINKY_DEMO_ONLY 设置为 0 时

当将 mainCREATE_SIMPLE_BLINKY_DEMO_ONLY 设置为 0 时，main() 会调用 main_full()。 main_full() 会创建标准演示任务的子集 。 所有 FreeRTOS 移植演示应用程序都使用标准演示任务。 这些任务没有特定的功能，创建它们仅为演示如何使用 FreeRTOS API 以及测试 RTOS 移植。

创建“检查”任务，定期检查标准 演示任务（包含自我监控代码），以确保所有任务 都按预期运行。 检查任务每次执行时都会切换为蓝色 LED 。 这提供了有关系统健康状况的 视觉反馈。 如果 LED 每3秒钟切换一次， 则检查任务未发现任何问题。 如果 LED 每 500 毫秒切换一次，则检查任务 在一个或多个任务中发现了问题。


使用 Freedom Studio 构建 RTOS 演示应用程序

重要提示： 如果目录结构体与 在官方 FreeRTOS zip 文件版本中使用的目录结构不同，则不会构建项目。 确保在将项目导入 Freedom Studio Eclipse 工作区时， 不要勾选 "copy projects into workspace" 复选框。

想要打开并构建 Freedom Studio RISC-V 项目，则需：

  1. 下载并安装 Freedom Studio 开发工具（下滑查看软件下载）。

  2. 启动 Freedom Studio，根据提示选择现有工作区， 或创建新的工作区。

  3. 在 Freedom Studio 的 "File" 菜单中选择 "Import..."。 "Import" 对话框 会打开。

  4. 在 Import 对话框中，选择 "General -> Existing Project into Workspace"， "Import Projects" 对话框随即打开。


    将现有项目导入工作区

  5. 在 "Import Projects" 对话框中，导航到 FreeRTOS/Demo/RISC-V_RV32_SiFive_HiFive1-RevB_FreedomStudio目录并选中此目录， 并确保没有选中 "copy projects into workspace" 复选框。


    在 "Import Project" 对话框中选择 目录和项目。 点击放大。

  6. 在 "Import Projects" 对话框的 "Projects" 窗口中，选择 RTOS 演示项目，然后点击 "Finish"。 项目会被导入至您的 Eclipse 工作区。以下几个步骤仅为检查 编译器路径是否正确。

  7. 在 IDE 的 "Project" 菜单中选择 "Properties"。

  8. 在 "Properties" 窗口中，展开 "C/C++ Build" 菜单项，然后选择其中的 "Settings" 选项。

  9. 在 "Tool Settings" 子窗口中，选择 "Cross Settings"。

  10. 你要在此窗口中确保编译器的路径对您的安装来说是正确的。 下图 显示了安装 Freedom Studio 时使用已安装编译器的默认路径 - 尽管 GCC 版本号可能会 改变。


    配置所需工具链的路径（点击放大）。

  11. 编译器路径正确时，在 "Properties" 窗口中，选择 "Apply and Close"。

  12. 在 Freedom Studio 的 "Project" 菜单中选择 “Build all”。 FreeRTOS 源码和 演示源文件构建时不应产生任何错误和警告 （尽管第三方驱动程序代码可能会生成警告）， 并创建一个名为 RTOSDemo.elf 的文件。


要使用 Freedom Studio 对 HiFive1 RevB 板进行编程并调试 RTOS 演示，则需：

  1. 使用 USB 数据线将 HiFive1 RevB 板连接至您的主机。

  2. 单击调试速度按钮旁边的小箭头， 然后在弹出菜单中选择 "Debug Configurations..." 以调出 调试配置窗口。


    调试速度按钮

  3. 在调试配置窗口中，双击 "SiFive GDB SEGGER J-Link Debugging" 以创建调试配置。 HiFive1 RevB 板内置 J-Link，您无需单独的 J-Link 接口。


    创建 J-Link 调试配置

  4. 在调试配置中，单击 "Debug" 按钮对 HiFive1 RevB RISC-V 评估板进行编程，并启动调试会话。此后 可使用普通的 Eclipse 调试菜单项运行和调试 RTOS 应用程序。

    启动调试会话前，可能需要在调试配置中设置设备名称 。


    在调试配置中设置设备名称


使用 IAR Embedded Workbench 构建 RTOS 演示应用程序

要打开并构建 IAR Embedded Workbench for RISC-V 项目，则需：

  1. 打开 /FreeRTOS/Demo/RISC-V_RV32_SiFive_HiFive1-RevB_IAR/RTOSDemo.eww （在 IAR Embedded Workbench 的 RISC-V IDE 中）。

  2. 在 IDE 的 "Project" 菜单中选择 "Rebuild All"（或只需按 F7）, RTOS 演示应当构建，没有产生任何错误或警告， 但消息性的 #warning 信息除外。


要使用 IAR Embedded Workbench 对 HiFive1 RevB 板进行编程并调试 RTOS 演示，则需：

  1. 连接 IAR I-Jet 调试接口，该接口位于主机和 hiFive1 Reb B 开发板上标有 J1 的 10 针调试连接器之间。

    连接至 HiFive1 评估板的 IAR I-Jet

  2. 在 IDE 的 "Project" 菜单中选择 "Download and Debug"（或按 CTRL+D ） 对 HiFive1 RevB RISC-V 评估板进行编程并启动调试会话， 之后可使用正常的 IAR 调试菜单项运行和调试 RTOS 应用程序。


配置和使用详情

RTOS 移植的特定配置

本节内容与在 RISC-V 核心上运行 FreeRTOS 的文档页面信息相关。
  • FreeRTOS/Demo/RISC-V_RV32_SiFive_HiFive1-RevB_FreedomStudio/FreeRTOSConfig.h 包含了 Freedom Studio 项目的特定配置项。 FreeRTOS/Demo/RISC-V_RV32_SiFive_HiFive1-RevB_IAR/FreeRTOSConfig.h 包含了 IAR 项目的特定配置项。 您可以编辑这些文件中定义的常量 以适用于您的应用程序。 具体地说，由于 SiFive RISC-V 核心包括 计算机计时器(MTIMER)，configMTIME_BASE_ADDRESS 和 configMTIMECMP_BASE_ADDRESS 分别被定义为 0x20000BFF8 和 0x20004000。

  • SiFive 核心包括一个核心本地中断器 (CLINT)， 但除了 基础 RISC-V 架构定义的寄存器，它不包括其他寄存器。 因此该项目使用 freertos_risc_v_chip_specific_extensions.h 头文件 （位于 /FreeRTOS/Source/portable/[compiler]/RISC-V/chip_specific_extensions/RV32I_CLINT_no_extensions 目录）， 因此该目录在汇编的包含路径中。

  • 由 SiFive 软件开发套件 (SDK) 提供 并用于 Freedom Studio 项目的中断处理程序 名为 trap_handler，因此汇编程序的命令行选项包括 -DportasmHANDLE_INTERRUPT=handle_trap。

    编写时， IAR 项目会使用一个名为 vApplicationHandleTrap() 的框架陷阱处理程序，该处理程序定义在 main.c 中。

  • 文件 flash.lds 是随 Freedom Studio 开发工具一起提供的链接器脚本的一个版本， 经过编辑，添加了必要的 __ freertos_irq_stack_top 链接器变量，以确保调度器启动前被 main 使用的堆栈 在调度器启动后重新用作中断堆栈。

    IAR 项目使用 configISR_STACK_SIZE_WORDS 常量来确定 静态分配的中断堆栈的大小。

其他注意事项：

  • vPortEndScheduler() 尚未实现。

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

  • 截至本文撰写之际，此演示尚不支持中断嵌套。

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