Cortex-A53 Xilinx UltraScale MPSoC
64 位 (AArch64) RTOS 演示
[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（AArch64，64 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 ZCU102 评估套件。

FreeRTOS 也包含在 Xilinx SDK 包中， 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 。 当 SDK 生成项目时，FreeRTOS 构建为 BSP 的一部分，而不是应用程序的一部分。 还提供了此操作的说明。

64 位 ARM Cortex-A53 FreeRTOS 移植可实现完全中断嵌套模型， 并支持浮点单元 (FPU)。

重要提示！使用 FreeRTOS 64 位 ARM Cortex-A53 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

演示应用程序使用的目录结构如下所示 。 根目录 CORTEX_A53_64-bit_UltraScale_MPSoC 位于 FreeRTOS/Demo。

CORTEX_A53_64-bit_UltraScale_MPSoC
  |
  +-RTOSDemo_A53              Contains the SDK project and C files specific to the demo.
  |
  +-RTOSDemo_A53_bsp          Contains the hardware board support package.
  |
  +-ZynqMP_ZCU102_hw_platform The ZCU102 hardware description.

	

• 包含在 ZynqMP_ZCU102_hw_platform 和 RTOS Demo_A53_bsp 目录中的项目 由 Xilinx SDK 创建。

• RTOS Demo_A53 目录只包含 Zynq UltraScale + MPSoC 演示的特定源文件。 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。 因此，仅当默认目录结构 未改变的情况下可被创建。 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-A53 演示应用程序

功能

mainSELECTED_APPLICATION 设置为 0 时的功能

main_blinky() 创建一个非常简单的演示，包括两个任务和一个队列。 一个任务使用队列将值 100 重复发送到另一个任务。 每次收到消息时， 接收任务会将消息打印到 USB UART 端口 (J83)。 其传输速率为 115200 baud。

消息每 200 毫秒发送到队列，因此消息 每 200 毫秒被打印至 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：

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

除了标准演示任务外，还创建了以下任务：

• 中断嵌套测试任务

  使用两个定时器测试中断嵌套，并测试被嵌套中断使用的 RTOS 队列。

• 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： 首先使用一个已知和唯一的值来填充每个 ARM Cortex-A53 寄存器（包括浮点寄存器）， 然后反复检查最初写入寄存器的值 在任务的有效期内 是否保持在寄存器中。这些任务的性质 决定了它们必须用汇编编写。

• “检查”任务

  检查任务会定期查询标准演示任务和 注册测试任务，以确保其按预期运行-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-使用官方 FreeRTOS 演示

将演示应用程序项目导入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
   
   首次点击 "Import" 时显示的对话框

   
   

2. 在下一个对话框中，选择 FreeRTOS/Demo/CORTEX_A53_64-bit_UltraScale_MPSoC 作为根目录。 然后，确保 RTOSDemo_A53、RTOSDemo_A53_bsp 和 ZynqMP_ZCU102_hw_platform 项目在 "Projects" 区内被选中， 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" （将项目复制到工作区）

   
   

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 RTOS Demo_A53_bsp 项目是 RTOS Demo_A53 项目的依赖项，因此只需要明确构建 RTOS Demo_A53 项目。

   
   导入工作区的所有三个项目

构建演示应用程序

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 评估板通电， 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 选项卡上所需的设置

   
   "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。 可能 需要在调试窗口中选择正确的 ARM Cortex-A53 内核 以查看正确的源代码，并使用调试 控制件。
   
   在 Debug 窗口中选择 ARM Cortex-A53 # 0 核心

构建说明-使用 SDK 创建基本项目

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“新建项目”对话框中，首先选择 “psu_cortexa53_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-A 移植特定配置

此演示的特定配置项目位于 /FreeRTOS/Demo/CORTEX_A53_64-bit_UltraScale_MPSoC/RTOSDemo_A53/src/FreeRTOSConfig.h。 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

此演示使用 Xilinx 提供的驱动器来配置中断控制器， 以及安装应用程序定义的中断。 示例请参见 FreeRTOS/Demo/CORTEX_A53_64-bit_UltraScale_MPSoC/RTOSDemo_A53/src/Full_Demo/IntQueueTimer.c， 其中实现并安装了中断嵌套测试使用的中断服务程序 。

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