Xilinx Zynq-7000 （双核 ARM Cortex-A9）SoC 端口
在 ZC702 评估套件上演示
[RTOS 端口]

另请参阅在 Zynq 上运行的 FreeRTOS-Plus-TCP 和 FreeRTOS-Plus-FAT 示例

本页记录了 Xilinx Zynq-7000 SoC 的 FreeRTOS 演示应用程序， 演示应用程序融合了双核 ARM Cortex-A9 处理器。

演示已预配置为使用 Xilinx SDK 工具 （撰文时使用的版本为 2016.1）进行构建，并在 ZC702 评估板上执行演示。

该项目使用默认的硬件设计和板级支持包 (BSP)，配有 SDK， 可构建 FreeRTOS 和 lwIP 作为应用程序的一部分（而非 BSP 的一部分） 。

重要提示！Xilinx Zynq-7000 SoC 上的 FreeRTOS ARM Cortex-A9 端口使用说明

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 。 CORTEX_A9_Zynq_ZC702 根目录本身 位于 FreeRTOS/Demo。

CORTEX_A9_Zynq_ZC702
    |
    +-RTOSDemo           Contains the SDK project and C files specific to the demo.
    |
    +-RTOSDemo_bsp       Contains the hardware BSP.
    |
    +-ZC702_hw_platform  The hardware description.

	

• ZC702_hw_platform 和 RTOSDemo_bsp 目录中包含的项目 是选择 ZC702 作为适用于新项目的目标硬件时，由 SDK 生成的 默认值 。

• RTOSDemo 目录只包含特定 于 Zynq 演示的源文件。 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。 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-7000 SoC 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。 一个任务反复将值 100 通过队列发送到另一个任务。 每次收到消息时，接收任务都会切换一次 LED。消息 每 200 毫秒发送一次，因此 LED 每 200 毫秒切换一次。

mainSELECTED_APPLICATION 设置为 1 时的功能

main_full() 会创建一项综合测试和演示应用程序 以展示：

• FreeRTOS-Plus-CLI 命令行接口。
• 正在使用静态分配和动态分配 RAM 的 RTOS 对象被创建。
• 直达任务通知。
• 事件组。
• 软件定时器。
• 队列。
• 信号量。
• 互斥锁。

演示创建的大多数任务来自标准演示集 任务。 这些任务由所有 FreeRTOS 演示应用程序使用， 且它们除了演示如何使用 FreeRTOS 测试 RTOS 内核端口以外，没有特定功能或用途。

除标准演示任务外，还创建了以下任务：

• 寄存器测试任务

  这两个任务用于测试 RTOS 内核的上下文切换机制，首先 填充每个具有已知和唯一值的 Cortex-A9 寄存器（包括浮点寄存器） ，然后反复检查 原本写入寄存器的该值是否保持在寄存器中，且全程 保持不变。任务以尽可能低的优先级执行 （空闲优先级），因此会频繁被抢占。寄存器检查任务的性质 要求其必须以汇编方式编写。

• 中断嵌套测试任务

  使用两个定时器从中断中测试 FreeRTOS 队列，中断 嵌套到 3 的深度（包括 RTOS tick 中断）。 第三个 定时器被配置用于生成 20KHz 中断，其优先级 高于最大系统调用中断优先级（最大 系统调用中断优先级在 “在 Cortex-A9 上运行 FreeRTOS”一页中有所介绍），这提供了 嵌套总深度为 4 的测试中断。

  高频定时器也用作方便的时间源，用于 收集运行时间统计数据。 可使用 CLI 查看所收集的统计数据。

• “检查”任务

  检查任务可定期查询标准演示任务和 寄存器测试任务，以确保其正常工作。 此外，检查 任务也会切换 LED，以给出系统状态的视觉指示 。 如果 LED 每 3 秒钟切换一次，则检查任务尚未发现 执行中演示的任何问题。 如果 LED 每 200 毫秒切换一次， 则检查任务已在至少一个任务中发现问题。

MainSELECTED_APPLICATION 设置为 2 的功能

lwIP 示例可以被配置为使用静态或动态 IP 地址：

• 要使用动态分配的IP地址，请将 LWIP_DHCP 在 lwipopts.h 中设置为 1，并将目标连接到包含 DHCP 服务器的网络 。 获得的 IP 地址将被打印到 UART 控制台。

• 要使用静态 IP 地址，请在 lwipopts.h 中将 LWIP_DHCP 设置为 0，并 使用 FreeRTOSConfig.h 底部从 configIP_ADDR0 到 configIP_ADDR3 的常量设置静态 IP 地址。 用于定义 网络掩码的常量也位于 FreeRTOSConfig.h 底部。 所选的 IP 地址和网络掩码必须与 嵌入目标将连接的网络兼容。 这通常可以 通过设置目标 IP 地址和网络掩码的前三个八进制位以 分别匹配主机 IP 地址和网络掩码的前三个八进制位来实现 。 所选 IP 地址在网络上必须唯一。

当正确连接时，演示将使用 lwIP 套接字 API 创建 一个 FreeRTOS-Plus-CLI 命令控制台，并使用 lwIP 原始 API 创建一个 基础 HTTP 网络服务器。 服务器端包含 (SSI) 功能用于生成 服务网页中的动态数据。 要连接到 HTTP 服务器，只需将目标的 IP 地址键入 网页浏览器的地址栏。

若要连接到 FreeRTOS-Plus-CLI ，请打开命令提示符，然后输入 “telnet < ipaddr>”， 其中 <ipaddr> 是目标的 IP 地址。 连接后键入 "help"， 查看已注册命令列表。 请注意，此示例并不实现 真正的 telnet 服务器，只是使用 telnet 端口编号，轻松 使用 telnet 工具完成连接。

硬件设置

当使用底部边缘上的集成 Digilent JTAG 模块查看主板时， 所有五向启动选择开关都必须切换到右手边 。 由此可通过 JTAG 启动。

构建说明

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_A9_Zynq_ZC702 作为根目录。 然后，确保 RTOSDemo、RTOSDemo_bsp 和 ZC702_hw_platform 项目在 "Projects" 区中已勾选， 且确保 Copy Projects Into Workspace 框 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）。
   
   确保勾选了全部三个项目，不勾选 "Copy projects into workspace"

   
   

3. 导入全部三个项目后， SDK IDE 的项目资源管理器窗口 将如下图所示。

   ZC702_hw_platform 和 RTOSDemo_bsp 项目是 RTOSDemo 项目的依赖项目，因此只需要明确构建 RTOSDemo 项目即可。

   
   导入工作区的全部三个项目

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、完整的测试和演示 或 lwIP 以太网示例（视需要而定）。

2. 在 IDE 的 "Project" 菜单中选择 "Rebuild All"。 应用程序应 成功构建，没有任何错误或警告。

启动调试会话

1. 确保 ZC702 评估板通过其 板载 Digilent JTAG 端口联通电源并连接至主机。

2. 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。

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

   
   

4. 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。

5. 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。

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_A9_Zynq_ZC702/RTOSDemo/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

在 FreeRTOS_asm_vectors.S 中定义的向量表位于链接器区段中， 该区段称为 .freertos_vectors，而链接器脚本 lscript.ld 将 .freertos_vectors 区段放置在 .text 区域的开头。

[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 );

如果 ISR 使得一个比当前执行的任务具有相等或更高优先级的任务 离开阻塞状态，则 ISR 必须在退出之前请求 上下文切换。 此时，中断服务程序会中断一个 RTOS 任务， 但会返回到另一个 RTOS 任务。

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 使用信号量与任务（未显示）同步，并调用 portYIELD_FROM_ISR() 以确保中断直接返回到任务。 函数 prvUART_Handler() 和 已引用的 prvTimerhandler() 函数提供了其他示例。

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 semaphore is used for this purpose.  Note
    lHigherPriorityTaskWoken is initialised to pdFALSE. */
    xSemaphoreGiveFromISR( xTestSemaphore, &lHigherPriorityTaskWoken );

    /* If there was a task that was blocked on the semaphore, and giving the
    semaphore 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 xSemaphoreGiveFromISR().  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