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RISC-V MiFive M2GL025/Renode 的 RTOS 演示
[RTOS 移植]


RISC-V MiFive SiFive M2GL025


本页记录的预配置 SoftConsole/GCC FreeRTOS 项目 最初目标是 Future Electronics 公司的 MiFive RISC-V 核心，位于 Microchip （前身为 MicroSemi） M2GL025 创意板 上 。该项目目标现已改为同一创意板的 Renode 软件仿真， 原因是项目太大，会耗尽目标 RAM（此时需要 使用 FPGA 工具将应用程序编程到目标硬件上）。 本例中已同时安装 Renode 与 SoftConole。

重要！MiFive RISC-V 移植使用注意事项

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 RTOS 演示应用程序
  5. 在 Renode 仿真器中运行/调试 RTOS 演示
  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。 这意味着该下载包中所包含的文件远多于 使用 FreeRTOS Microchip （前身为 Microsemi）MiFive RISC-V 演示所需的文件。 请参阅 源代码组织页面，了解 zip 文件目录结构的信息。 MiFive RISV-C SoftConsole 项目位于 /Demo/RISC-V_Renode_Emulator_SoftConsole 目录中。 如需了解更多信息， 请参阅下文构建说明 部分。

在 RISC-V 架构上，更多 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 芯片可以实现的任意芯片特定扩展。 M2GL025 板上使用的 RISC-V 核心无法实现 任何超出基础 RISC-V 架构定义的寄存器，而且该核心包括 CLINT。 因此，该项目使用 freertos_risc_v_chip_specific_extensions.h 头文件，该文件位于 /FreeRTOS/Source/portable/GCC/RISC-V/chip_specific_extensions/RV32I_CLINT_no_extensions 目录。


Microchip MiFive 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切换。


mainCREATE_SIMPLE_BLINKY_DEMO_ONLY 设置为 1 时

mainCREATE_SIMPLE_BLINKY_DEMO_ONLY 设置为 1 时，main() 会调用 main_blinky()。 main_blinky() 会创建使用两项任务和一个队列的基本示例。
  • 队列发送任务：

    队列发送任务由 prvQueueSendTask() 函数实现。 该任务位于一个循环中， 每 1000 毫秒（在 Renode 仿真器中运行时模拟 1 秒） 将值 100 发送到队列。

  • 队列接收任务：

    队列接收任务由 prvQueueReceiveTask() 函数实现。该任务位于一个循环中，阻止 读取队列的尝试（任务处于阻塞状态时不会消耗 CPU 周期）， 会在每次从队列发送任务接收到值 100 时， 将 "blink" 写入 Renode 控制台。 由于队列发送任务每 1000 毫秒（模拟秒数）向队列写入一次， 队列接收任务每 1000 毫秒（模拟秒数，可能与实际毫秒数有差异） 解除阻塞并写入 Renode 控制台。


mainCREATE_SIMPLE_BLINKY_DEMO_ONLY 设置为 0 时

mainCREATE_SIMPLE_BLINKY_DEMO_ONLY 设置为 0 时，main() 会调用 main_full()。 main_full() 会实现一个全面测试和演示应用程序，此应用程序会演示和/或 测试（以及其他功能）： 创建的任务来自标准演示 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，用于定期检查标准 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。 每次执行检查任务时，都会向 Renode 控制台 输出 "." 字符或错误消息。 这可以直观形式反馈 系统的运行状况。 如果 "." 每 3 秒（模拟秒数，与实际秒数可能有差异） 显示在控制台上， 则检查任务未发现任何问题。 如果控制台显示错误消息， 消息，则表示检查任务已 在一个或多个任务中发现了问题。


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体不同，则不会构建项目。 确保在将项目导入 Eclipse 工作区时， 不勾选 "copy projects into workspace" 复选框。

要打开并构建 M2GL025 MiFive RISC-V 项目，请执行下列操作：

  1. 下载并安装基于 SoftConsole Eclipse 的开发工具。

  2. 启动 SoftConsole，在出现提示时， 选择现有工作区或新建工作区。

  3. 从 SoftConsole 的 "File“ 菜单中选择 "Import..."。 "Import" 对话框 随即打开。

  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_Renode_Emulator_SoftConsole 并选中该目录，确保未勾选 "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"。

  7. 从 SoftConsole 的 "Project" 菜单中选择 "Build all"。 项目的构建 应不会出现任何错误或警告，并输出名为 RTOSDemo.elf 的文件。


在 Renode 仿真器中运行 RTOS 演示应用程序

下方说明演示了如何首先启动 Renode，然后启动 连接到 Renode 的调试会话，所有这些都在 SoftConsole IDE 中进行。 自 SoftConsole 版本 6.0 起，Renode 仿真器随 SoftConsole 一起提供：
  1. 从 SoftConsole 的 "Run" 菜单中选择 "External Tools->External Tools Configuration..." 。 "Create, manage and run configurations" 对话框 随即打开。

  2. 此步骤将在 SoftConsole IDE 中创建菜单项， 点击该菜单项将启动 Renode 仿真器。

    在 "Create, manage and run configurations" 对话框中，双击 "Program" 以添加 新配置，然后严格按照 下图（点击图片即可查看大图）完成配置。 图片中未显示的选项卡可以保留 其默认值。


    创建启动 Renode 仿真器的配置。 点击 放大。

  3. 点击 "Run"，检查配置是否可启动 Renode。 如果配置能够成功启动 Renode， 请关闭 对话框。 注意：Renode 启动之后， 需手动停止，但是现在可让其继续运行， 因为下一步中需要用到它。

  4. 此步骤可创建调试启动配置。

    右击 Eclipse 项目资源管理器中的 "RTOSDemo_Debug_Renode.launch" 文件， 然后从弹出菜单中选择 "Debug As->RTOSDemo_Debug_Renode" 。 调试器应启动并连接到 Renode （假设上一步已让 Renode 运行）。


    创建调试启动配置。 点击 放大。

  5. 如果启动配置能够成功启动调试会话， 则在 Eclipse "Debug" 视图中选择调试会话， 然后点击 "terminate speed" 按钮（上面有一个红色正方形），即可停止调试会话； 同样，在 Eclipse "Debug" 视图中选择 Renode， 然后再次点击 "terminate speed" 按钮，即可关闭 Renode。

    注意：停止调试 会话并不会自动停止 Renode，必须在每次调试会话后 手动停止 Renode。 如果未手动停止，则会导致 CPU 负载过高，且无法启动任何新的调试会话。


    终止调试会话和 Renode。

  6. 至此，启动 Renode 的配置以及 启动连接到 Renode 的调试会话的配置均已创建，并经过测试， 此步骤会将两个配置连接起来。

    右击 Eclipse 项目资源管理器中的 "RTOSDemo-start-renode-emulator-and-attach.launch" 文件， 然后从弹出菜单中选择 "Debug As->RTOSDemo-start-renode-emulator-and-attach" 。 随后，应能启动 Renode，然后启动 连接到 Renode 的调试会话。


    启动 Renode 仿真器并附加调试器


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 文档页面：
  • 此演示特定的配置项位于 FreeRTOS/Demo/RISC-V_Renode_Emulator_SoftConsole/FreeRTOSConfig.h 中。 您可以编辑 该文件中定义的常量，确保适配您的应用程序。 具体而言，由于 MiFive 核心包含机器定时器 (MTIMER)，configMTIME_BASE_ADDRESS 和 configMTIMECMP_BASE_ADDRESS 分别定义为 0xBFF8 和 0x4000，其中 PRCI_BASE 是 Microchip （前身为 Microsemi）SDK 中定义的 clint 基地址。

  • MiFive 核心不包含任何超出 基础 RISC-V 架构定义的寄存器。 因此该项目使用 freertos_risc_v_chip_specific_extensions.h 头文件（位于 /FreeRTOS/Source/portable/GCC/RISC-V/chip_specific_extensions/RV32I_CLINT_no_extensions 目录下）， 以便该目录位于汇编程序的包含路径中。

  • MiFive 软件开发工具包 (SDK) 中提供的中断处理程序 名为 handle_m_ext_interrupt，因此汇编程序的命令行选项包括 -DportasmHANDLE_INTERRUPT=handle_m_ext_interrupt。

  • 文件 microsemi-riscv-renode.ld 是 随板提供的链接器脚本的一个版本，经过编辑，添加了 __freertos_irq_stack_top 链接器变量， 以确保在调度器启动之前由 main 使用的堆栈 在调度器启动后重新用作中断堆栈。

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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