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Atmel AVR (MegaAVR) / WinAVR 移植
[RTOS 移植]

STK500.jpg

ATmega323/ATmega32 和 ATmega128 目前有两种移植：一种使用 AVR 的 IAR 嵌入式工作台 TM，另一种使用 WinAVR (GCC)。 此页面仅提供 WinAVR 移植的相关信息。

此外还有一些移植可用于 ATmega320x/480x 和 AVR Dx 以及 WINAVR (AVR GCC)、MPLAB XC8 和 AVR IAR 嵌入式工作台。

AVR WinAVR 演示应用程序配置针对在 Atmel STK500 原型板上运行的场景， 使用运行频率为 8MHz 的 AVR ATMega323 嵌入式处理器（如需使用其他开发板，请参阅相关说明）。 如果 使用 ATMega32，频率可以提高到 16 MHz。 此移植还与 ATMega128 处理器一起使用。

ATMega323 的 2 KBytes RAM 容量足够运行 10 个实时任务，包括空闲任务。

从 V4.1.0 开始，AVR 演示应用程序演示了协程的使用。

重要提示！使用 AVR/WinAVR RTOS 移植的注意事项：

使用此移植之前，请阅读以下所有要点。

  1. 源代码组织
  2. 演示应用程序
  3. 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

FreeRTOS 下载文件包含所有 FreeRTOS 移植的源代码。

请参阅源代码组织部分， 下载文件的描述和有关创建新项目的信息。

AVR WinAVR 演示应用程序 makefile 位于 Demo/AVR_ATMega323_WinAVR 目录下。


演示应用程序

FreeRTOS 源代码下载包括用于 Mega AVR GCC RTOS 移植的完全抢占式多任务演示应用程序。

演示应用程序硬件设置

演示应用程序包括通过串行端口发送和接收字符的任务。 一个任务发送的字符 需要另一个任务来接收，如果任何字符被遗漏或接收顺序错误，则标记错误情况。 串行端口上 需要一个环回连接器才能让此机制正常运行（只需在串行端口连接器上将引脚 2 和 3 连接在一起）。

为了达到最佳效果， LED 应连接到标准 PC 并行端口上的八条数据线。 忽略这些 LED 不会导致 RTOS 演示应用程序 失败，但会删除一些视觉反馈，表明一切都按预期运行。

STK500 原型板上必须提供以下链接才能确保演示应用程序能够运行， 如上图所示：

  1. PORTB 到 LEDS 的链接
  2. PORTD 第 0 位和第 1 位到 RS 的链接
  3. SPROG3 到 ISP6PIN 的链接（对 AVR ATMega323 进行编程的正确链接）

演示应用程序包含通过串行端口发送和接收字符的任务。 一个任务发送的字符 需要另一个任务来接收，如果任何字符被遗漏或接收顺序错误，则标记错误情况。 串行端口上 需要一个环回连接器才能让此机制正常运行（只需在串行端口连接器上将引脚 2 和 3 连接在一起）。


构建 RTOS 演示应用程序

FreeRTOS V3.0.0 已将以前用于构建演示应用程序的批处理文件替换为单个 makefile。 这 得益于 WinAVR 后期版本中 ELF 和 COFF 格式支持得到了改进。

要生成演示应用程序：

  1. 确保 WinAVR 已正确安装，并可从您的 PATH 环境访问。

  2. 打开命令提示符并导航至 Demo/AVR_ATMega323_WinAVR 目录。

  3. 键入 "make" 以构建项目。 项目的构建应该不会报错或出现警告。

  4. 要强制完全重建，请键入 "make clean"。

  5. 可在 makefile 中调整优化级别 (option -O) 和调试级别 (option -g) 以满足您的应用程序要求。
构建过程将生成一个名为 RTOSDemo.elf 的文件，适合在 免费的 Atmel AVR Studio IDE 中执行和调试，以及一个名为 RTOSDemo.hex 的文件，适合烧录到处理器中。

生成用于调试和模拟的文件时，确保在 makefile 中使用 -g 选项。


功能

RTOS 演示应用程序创建 10 个标准演示任务。
  1. LED 0-2 由标准的 ‘flash’ 协程控制，以固定的频率闪烁。 每个 LED 都由单独的任务控制闪烁。

  2. LED 4 和 5 由标准的 'comtest' 任务控制。 每次传输 RS232 字符时， LED 4 都会切换。 每次收到并验证 RS232 字符时， LED 5 都会切换。

  3. 并非所有任务都会更新 LED 的状态，所以没有可见的指示表明它们运行正常。 因此系统创建了一个 ‘Check’ 任务，用于确保在任何其他任务中 均未检测到错误。

    LED 7 由 'check' 任务控制。 如果任何其他实时任务中都没有检测到错误， LED 7 将每隔几秒钟闪烁一次。 如果在任何其他任务中检测到错误，则 LED 7 将 停止闪烁。

请参阅标准演示应用程序章节，了解 演示应用程序任务的全部详情。


配置和使用详情

RTOS 移植特定配置

此移植的特定配置项位于 Demo/AVR_ATMega323_WinAVR/FreeRTOSConfig.h 中。 您可以编辑此文件中定义的常量，使其适合您的应用程序。 特别是 用于设置 RTOS tick 的频率的 configTICK_RATE_HZ 定义。 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。 降低此值将有助于提高效率。

每个移植都会将 "BaseType_t" 定义为该处理器的最有效数据类型。 此移植将 BaseType_t 定义为 char 类型。


使用 AVR ATMega323 以外的微控制器

  1. 更改 makefile 顶部的 MCU 定义。

  2. 在 Demo/AVR_ATMega323_WinAVR/FreeRTOSConfig.h 中设置正确的时钟频率。

  3. 确保设置后的 configTOTAL_HEAP_SIZE 定义能够匹配可用的 RAM。

  4. 滴答 ISR 由计时器 1 上的比较匹配生成。 并非所有 AVR 设备上的计时器配置 都相同。 检查 Source/portable/GCC/ATMega323/port.c 中的函数 prvSetupTimerInterrupt()，以查看 您选择的设备是否需要任何修改。

无论使用哪个零件，确保熔断 MCU 保险丝以提供正确的时钟频率（这可以从 AVR Studio 开发工具完成）。


在抢占式和协同式 RTOS 内核之间切换

将 Demo/AVR_ATMega323_WinAVR/FreeRTOSConfig.h 内的 configUSE_PREEMPTION 定义设置为 1 即可 使用抢占式机制，设置为 0 即可使用合作式。


内存管理

MegaAVR 演示应用程序 makefile 中包含 Source/Portable/MemMang/heap_1.c，用于提供 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。


开发工具选项

与所有移植一样，使用正确的编译器选项至关重要。 要确保这一点，最佳方法是 提供的演示应用程序 makefile。


RTOS 演示应用程序串行端口驱动程序

演示应用程序中包含的串行端口驱动程序使用 AVR ATMega323 手册中详细说明的计算来设置 波特率寄存器。在某些波特率下，我发现有必要稍微调整已计算的设置。我怀疑这是因为 安装在原型板中安装的 8MHz 晶体不准确，以及波特计算中的四舍五入误差。

此外还应注意，编写串行驱动程序是为了测试部分 RTOS 内核功能，并不是 一个优化的解决方案。


Linux 用户注意事项：

我只测试了 Win2K 主机的 makefile，但希望该文件也能与 GCC 的 Linux 版本兼容。




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