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FreeRTOS Spansion（前 Fujitsu）16FX 演示
[RTOS 移植]


此页面显示了适用于 Spansion MB96340 系列 RTOS 移植的 FreeRTOS 演示应用程序。

演示已预配置为可在 Spansion 的 SK-16FX-EUROScope starterkit 上运行。 演示使用 Softune 编译器和 IDE 以及 EUROScope Lite 调试器，两者都包含在 starterkit 中。

重要提示！使用 Spansion（前 Fujitsu）16FX 演示的注意事项

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. 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？

源代码组织

16FX 演示的 Softune工作区名为 96340_FreeRTOS_96348hs.wsp，应位于 Demo/MB96340_Softune 目录。

下载的 FreeRTOS zip 文件包含所有移植文件和演示应用程序项目文件。 因此其包含的文件 远多于此演示使用的文件。 请参阅源代码组织部分，获取 下载文件的描述和有关创建新项目的信息。

演示应用程序

演示应用程序设置

演示应用程序包括中断驱动的 UART 测试，其中一个任务传输字符，然后由另一个任务接收。 为使该功能正确运行， 必须将环回连接器连接到 SK-16FX-EUROScope 板的 X4 连接器上 （9 路连接器上的引脚 2 和 3 必须连接在一起）。

您可以通过其 USB 端口为入门套件供电，并使用同一个 USB 端口作为虚拟 COM 端口。 通过 USB 线首次连接入门套件时， 系统会提示您安装 USB 驱动程序。 入门套件 CD 上提供了所需的驱动程序。

无需其他特定的硬件设置。

构建应用程序、编程闪存和调试都是通过单独的程序执行的——这些程序分别是 Softune 本身、Spansion Flash MCU 编程器 和 EUROScope lite。 三个程序的安装可执行文件都提供在入门套件 CD 上。 Softune 和 EUROScope 都需要您注册软件 并获取许可文件，不过此过程快速且免费。


构建演示应用程序

  1. 在 Softune IDE 中打开 Demo/MB96340_Softune/96340_FreeRTOS_96348hs.wsp 工作区。

  2. 在 IDE 的 Project 菜单中选择 "Build"，编译演示应用程序时不应含有错误或警告，不过链接阶段将输出警告， 这是因为在 Softune 库中缺乏调试信息。 链接器警告无法避免，但可被忽略。


对微控制器闪存进行编程

  1. 使用 USB 线将入门套件连接到您的主机。

  2. 启动 Spansion Flash MCU 编程实用程序。

  3. 确保选择正确的 MCU 和晶体频率——下图中红色突出显示部分。


    Spansion Flash MCU 编程实用程序

  4. 使用 "Open" 按钮（上图蓝色突出显示部分）选择内置文件 Demo/MB96340_Softune/FreeRTOS_96348hs_SK16FX100PMC/STANDALONE/ABS/
    FreeRTOS_96348hs_SK16FX100PMC.mhx

  5. 在 Flash 编程实用程序上，单击 "Set Environment"，并确保分配给 USB 连接的（虚拟）COM 端口被选中。 Windows 设备管理器可用于 检查分配给 USB 连接的端口：

    1. 在 Windows 控制面板中选择 "System"。 系统属性 (System Properties) 对话框将打开。
    2. 选择系统属性对话框的 "Hardware"（硬件）选项卡，然后单击 "Device Manager"（设备管理器）按钮（下图中红色突出显示部分）。 Device Manager 窗口将打开。


      打开设备管理器

    3. 展开设备管理器中的 "Ports (Com and LPT)" 节点，显示分配给 Spansion 连接的端口（下述情况下为 COM4）。


      查看分配给 Spansion USB 连接的端口

  6. 确保入门套件板上的开关 S1 处于编程位置（朝向 D 连接器），然后按蓝色按钮重置 MCU。

  7. 最后，单击 Flash 编程实用程序中的 "Full Operation" 按钮（上图中黄色突出显示部分）。 对闪存进行编程不应超过大约 20 秒。

  8. 要开始执行程序，请将 S1 移回到 "Run" 位置，然后再次按下入门套件上的蓝色按钮。 确保 环回连接器位于 X4 上（如上文“演示应用程序设置”中所述），然后重置主板。


启动调试会话

  1. 按照说明对 MCU 闪存进行编程，将 RS232（或 USB 虚拟 COM 端口）线放置到位，并将开关 SW1 置于运行 ("run") 位置。

  2. 确保 Flash 编程实用程序不再运行，因为它会阻止调试器访问 COM 端口。

  3. 启动 EUROScope 调试软件。

  4. 从 EUROScope 的文件菜单中选择 "Open Application"，然后导航至 Demo/MB96340_Softune/FreeRTOS_96348hs_SK16FX100PMC/STANDALONE/ABS/
    FreeRTOS _96348hs_SK16FX100PMC.abs     文件，并将其打开 。 请注意，这次我们打开了.abs 文件，而在 Flash 编程实用程序中，我们打开了.mhx 文件。

  5. 在 Euroscope 的 "Preferences" 菜单中选择 "Select Target Connection"，然后确保 “Fujitsu 16FXBootROM (RS232)” 被选中，如下所示。


    确保选中 “Fujitsu 16FXBootROM (RS232)”

  6. 在同一弹出窗口（如上所示）中，单击 "Configure"，打开 RS232 配置选项。 [注意： 该操作会锁定计算机一两分钟，无需惊慌，只需等待 下一个对话框出现]。

  7. 设置如下所示的通信选项——显然，要使用适合您的主计算机的 COM 端口，这可能不是如下所示的 COM1！


    配置通信参数

  8. 在 EUROScope 的 "Communications" 菜单中选择 "Open"。 如果一切正常，您应该可看到源代码和汇编代码，准备进行调试。 如果没看到， 请单击 "Initialise target and run until main" 速度按钮。 如果您仍然看不到源代码，请使用 EUROScope 的 "Preference" 菜单中的 “Source Paths” 选项， 确保 EUROScope 正在尝试在正确的位置查找源文件。

  9. 一旦建立了调试连接，就可按照预期那样使用 EUROScope 浏览代码、查看内存、设置断点等。


演示应用程序功能

演示应用程序创建了 8 个协程，31 个持久性任务，并定期动态创建和销毁另外 2 个任务。 这些任务主要包含标准 演示应用程序任务（有关个别任务的详细信息，请参阅演示应用程序部分）。

除了标准演示任务外，应用程序还创建了以下任务和测试：

  • 检查任务

    “检查”任务负责确保所有标准演示任务 都按预期执行。检查任务通常每 3 秒执行一次，但 其在系统内具有最高优先级，因此保证能够获得执行时间。检查任务发现的任何错误 都会被锁定，直到处理器重置。在 每个周期结束时，检查任务会切换 LED。 如果所有任务执行时都不出错，LED 将每 3 秒钟切换一次； 无论何时只要有任务报错，则切换速率会增加到 500 毫秒 [可在执行演示时移除回环连接器来测试该机制， 这样做是故意在 "com test" 任务中生成一个错误]。

  • 跟踪任务

    此任务仅当 INCLUDE_TraceListTasks 在 FreeRTOSConfig.h 内设置为 1 时才包含在构建中，并且仅可在独立执行（而不是通过调试器）时使用。

    跟踪任务是将执行跟踪和任务状态信息写入 UART 1 的用户交互式任务。 要查看菜单和提供的信息，请将 UART 1 连接到 主机上的终端程序（例如超级终端）。 其传输速率为 9600 baud。

SK-16FX-EUROScope 硬件包含一个 2 * 7 段的数值显示器，每个段都可以单独控制。 除了这些段之外，显示器还包含两个 “.” 字符，也可以单独控制。 这些段和 "." 字符为演示任务提供了便捷的输出，演示任务通常会使用常规的 LED。

如果演示应用程序正确执行，其表现如下：

  • “检查”函数会每 3 秒钟切换 2 * 7 段显示器上的 “.” 字符。

  • 如果构建中含有跟踪任务，则跟踪任务会通过 UART 1 向终端程序发送菜单选项。

  • LED 闪烁任务会使用显示器上第一个字符的段——闪烁任务控制的段会 以恒定速率切换，但各任务使用的频率不同。 会创建 3 个闪烁任务。

  • LED 闪烁协程会使用显示器的第二个字符。 同样，每个协例程将以恒定速率切换段， 但各协程使用的频率不同。 会创建 8 个协程。


RTOS 配置和使用详情


优化

请注意，如果优化级别设置为 0，移植将无法正常运行。 这是因为 0 级优化会导致编译器 将 序言和尾声指令插入到 RTOS 内核使用的中断服务程序中以用于任务切换（即便是使用了 _nosavereg 函数限定符）。 如果需要 0 级优化，则 这些中断服务程序（包含在 RTOS 内核本身的可移植层中，并非应用程序代码中）将需要 用纯汇编代码重新编写。


寄存器库

16FX 移植不使用寄存器库。 仅使用库 0。


内存模型

16FX 移植可使用小型、中型、紧凑型或大型内存模型。 定义 configMEMMODEL 位于 Demo/MB96340_Softune/FreeRTOS_96348hs_SK16FX100PMC/Src/FreeRTOSConfig.h，必须设置为 portSMALL、 portMEDIUM、 portCOMPACT 或 portLARGE 以匹配项目设置。


在 Softune IDE 中选择内存模型，configMEMMODEL 设置必须 与所选项相匹配


看门狗 (Watchdog)

演示应用程序演示了为看门狗提供服务的三种方法：
  1. 从 tick 中断内清除看门狗。
  2. 从专用看门狗任务内清除看门狗。
  3. 从闲置任务内清除看门狗。
可在 Demo/MB96340_Softune/FreeRTOS_96348hs_SK16FX100PMC/SRC/watchdog/watchdog.h 的设置中选择要使用的方法。

注意：这三种方法仅用于演示目的，因为这三种实现都过于简单，无法提供安全的看门狗机制。 如果需要安全的看门狗机制，则需要在看门狗定时器重置之前执行多种系统检查。


RTOS 使用的资源

重新加载定时器 0 会生成 RTOS tick。

RTOS yield 函数会使用软件中断 122。

ISR 功能的 RTOS yield 会利用延迟中断。


RTOS 移植特定配置

此演示的特定配置项位于 Demo/MB96340_Softune/FreeRTOS_96348hs_SK16FX100PMC/Src/FreeRTOSConfig.h 中。 您可以 在本文件中定义的常量，以适配您的应用程序。 特别是-
  • configTICK_RATE_HZ

    可通过该常量设置 RTOS tick 的频率。 提供的数值 1000 Hz 可用于 测试 RTOS 内核功能，但这超过了大部分应用程序的频率要求。 降低此值可提高效率。

  • configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY

    此常量设置了 RTOS 内核使用的中断优先级。 RTOS 内核应使用低中断优先级（高数值），允许更高优先级的中断不受 内核进入临界区的影响。 临界区不是全局禁用中断，而是仅禁用 低于 RTOS 内核中断优先级的中断。

    因此中断处理非常灵活：

    1. 在 RTOS 内核的优先级上，中断处理的“任务” 可以像系统中的任何其他任务一样被编写和优先处理。 这些是被中断唤醒的任务。 中断服务例程 (ISR) 本身应写得 尽可能短，因为它只是抓取数据，然后唤醒高优先级处理程序任务。 接着，ISR 会直接返回到 唤醒的处理程序任务，因此中断处理在时间上是连续的，就像所有处理都是在 ISR 本身中完成的一样。 这样的好处是 处理程序任务中的所有中断都保持启用状态。 启用以太网的演示中的以太网驱动器使用处理程序任务演示该机制。

    2. 运行在 RTOS 内核优先级以上的 ISR 不会被 RTOS 内核本身屏蔽，因此其响应性不会受到 RTOS 内核功能的影响。 但是，此类 ISR 无法使用 FreeRTOS API 函数。 快速定时器中断测试演示了这种行为。

每个移植会定义 (#define) 'BaseType_t' 为该处理器的最有效数据类型。 本移植将 BaseType_t 定义为 short (16 位) 类型。

请注意，vPortEndScheduler() 尚未实现。


中断服务程序

与大多数移植不同，导致上下文切换的中断服务程序没有特殊要求，可以根据编译器文档进行编写。 宏 portYIELD_FROM_ISR() 可用于从 ISR 内请求上下文切换。 请参阅 Demo/MB96340_Softune/FreeRTOS_96348hs_SK16FX100PMC/Src/serial/serial.c， 查看示例。


在抢占式和协同式 RTOS 内核之间切换

将 Demo/MB96340_Softune/FreeRTOS_96348hs_SK16FX100PMC/Src/FreeRTOSConfig.h 内的定义 configUSE_PREEMPTION 设置为 1 即可使用抢占式机制；设置为 0 即可使用协同式机制。


编译器选项

与所有的端口一样，使用正确的编译器选项至关重要。 确保这一点的最佳方法是基于提供的演示应用程序项目 搭建您的应用程序。


内存分配

Source/Portable/MemMang/heap_3.c 包含在演示应用程序项目中， 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。


串行驱动程序

请注意，提供的串行驱动器示例旨在演示 RTOS 内核的某些功能，并非表示最佳解决方案。




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