Motorola ColdFire 移植原为 Jimmie Alam 和 Brian Birtles 在 悉尼理工大学工程学院攻读期间创建的项目。 可在此查看其原始报告的修订版。 该报告为那些希望为不同处理器创建新移植的人提供了极好的参考。

从那时起，Vladimir Lasky 便开始对项目进行维护更新，而最近一次的大型更新则是由 Christian Walter 提供的。 我自己没有使用过此移植，但 Christian Walters 致力于升级移植并利用 FreeRTOS V4.x.x 对其进行测试，使得移植的稳定性 大幅提升。 Christian Walters 除了对源代码做出贡献，还十分贴心地提供了下列文档。 我要感谢 Christian 为 FreeRTOS.org. 做出的巨大贡献。

Christian 提供的文档如下：

Coldfire MCF523x / GCC 移植
[RTOS 移植]

本页介绍了适用于 Freescale/Motorola Coldfire 系列微控制器的 FreeRTOS 移植。演示应用程序本身是专为M5235BCC Business Card Computer 这一物美价廉功能强大的开发平台定制的。该平台具有高达 150MHz 的 V2 Coldfire 核心、16MB SD RAM、2MB 闪存以及一个 10/100 MBit 的以太网控制器。

此演示应用程序的下载文件中包含用于 FreeRTOS 的功能齐全的 lwIP 1.1.1 移植以及 MCF523x 以太网接口的驱动程序，此外还包括 FreeRTOS 移植常用的典型功能，如串行驱动程序示例和演示任务。下方截图显示了 HTTP 客户端连接到目标系统时嵌入式 HTTP 服务器应返回的输出。

重要提示！Coldfire MCF523x RTOS 移植使用说明

1. 源代码组织
2. 演示应用程序
3. 配置和用法详情
4. 补充说明
5. 致谢

源代码组织

该移植包含 lwIP TCP/IP 协议栈，因此相当之大。如果无需协议栈，则可以使用 FreeRTOS/Demo/MCF5235_GCC 中的裸移植。

1. FreeRTOS/Demo/lwip_MCF5235_GCC：此目录包含演示应用程序代码。文件 demo.c中包含创建任务和启动 RTOS 调度器的启动代码，而 Web 服务器和 lwIP 初始化代码则位于 web.c 中。此外，该目录还包含 Makefile、GNU LD 的链接器脚本和 GDB 初始化脚本。

2. FreeRTOS/Demo/lwip_MCF5235_GCC/include/arch： 此目录包含 Freescale MCF5235 帮助页面的处理器引用文件。如果您想更换提供的文件，只需在页面底部的某个地方下载 MCF523XSC 数据包。

3. FreeRTOS/Demo/lwip_MCF5235_GCC/system：此目录包含系统启动文件。如果使用的不是 MCF5235 处理器，则需要进行一些更改。该目录中包含 crt0.S、init.c、vector.S 和 serial.c。文件 mcf5xxx.S 和 newlib.c 无需修改即可使用。

4. FreeRTOS/Demo/lwip_MCF5235_GCC/include：此目录包含处理器特有的功能。从 Freescale 网站获取并导入，可以使用关键字 MCF523XSC 进行查找。此目录中的文件也应根据目标系统进行相应替换。

5. FreeRTOS/Demo/lwip_MCF5235_GCC/lwip：此目录包含 lwIP 协议栈。该移植使用于 2006 年 3 月 15 日发布的 lwIP 1.1.1。

6. FreeRTOS/Demo/lwip_MCF5235_GCC/lwip/contrib/port/FreeRTOS/MCF5235：此为 lwIP 移植。文件 sys_arch.c 为 FreeRTOS 所特有，无需更改。如果使用其他控制器，则应替换 netif/fec.c 中的网络接口驱动程序。

演示应用程序

要求

• 来自 Freescale 的 5235BCC Business Card Computer 套件。
• 连接到计算机并行端口的 P & E BDM 线缆（如果购买 5235BCCKIT，则随附该线缆）。
• 安装在 /opt/gcc-m68k 中的 m68k-elf-gcc 目标的 GNU C 编译器。如果安装在其他位置，请更改 Makefile。
• 应用了 Coldfire 补丁的 Linux 或 WIN32 版 BDM 工具。您可以使用我编写的补丁，详见本网站的“补丁”选项卡。如果需要使用图形调试器，则还应对 Insight 应用补丁，否则，请编辑 Makefile，将 Insight 变量更改为 m68k-bdm-elf-gdb。

wolti@pcno-4:$ /opt/gcc-m68k/bin/bdm-chk /dev/bdmcf20
BDM Check for Coldfire processors.
Device: /dev/bdmcf20
trying kernel driver: /dev/bdmcf20
trying bdm server: localhost:/dev/bdmcf20
Driver Ver : 2.12
Processor  : Coldfire2
Interface  : P&E Coldfire
Target status: 0x2 -- NOT RESET, HALTED, NOT STOPPED, POWER ON, CONNECTED.
Register test,    1 of    1 :
   D00 : ........................................
   D01 : ........................................
...
01001054: FFFFFFFF
wolti@pcno-4:$

构建配置

首次启动 Insight 时，系统会显示配置对话框，您可在其中选择目标设备。确保输入正确的设备名称（与 bdm-chk 工具同名）：

配置对话框。

上传完成后，使用 "View" 菜单打开 Insight 控制台，然后输入 GDB 命令 execute。定义见随移植提供的 m5235.gdb 脚本，可设置程序计数器。接下来输入 continue，执行应该在 main 中的临时断点处停止。下图仅用于演示目的。

在 Insight 控制台中输入命令。

如果更喜欢使用命令行，则可以使用 GDB ，无需用到 Insight。步骤如下所示：

$ /opt/gcc-m68k/bin/m68k-bdm-elf-gdb --command=m5235.gdb --se=demo.elf
GNU gdb 6.0
Copyright 2003 Free Software Foundation, Inc.
GDB is free software, covered by the GNU General Public License, and you are
welcome to change it and/or distribute copies of it under certain conditions.
Type "show copying" to see the conditions.
There is absolutely no warranty for GDB.  Type "show warranty" for details.
This GDB was configured as "--host=i686-pc-linux-gnu --target=m68k-bdm-elf"...
(gdb) target bdm /dev/bdmcf20
trying kernel driver: /dev/bdmcf20
trying bdm server: localhost:/dev/bdmcf20
using coldfire 2 core
Remote bdm connected to /dev/bdmcf20
 Coldfire debug module version is 0 (5206(e)/5272/5282/5235)
(gdb) setup-and-load
(gdb) load demo.elf
Loading section .text, size 0x1f470 lma 0x0
Loading section .data, size 0x8b0 lma 0x1f470
Start address 0x408, load size 130336
Transfer rate: 130336 bits/sec, 509 bytes/write.
(gdb) execute
Current language:  auto; currently asm
Breakpoint 1 at 0x117c: file demo.c, line 67.
(gdb) c
Continuing.
[New process 42000]
[Switching to process 42000]
main (argc=0, argv=0x0) at demo.c:67
67          asm volatile    ( "move.w  #0x2000, %srnt" );
Current language:  auto; currently c
(gdb)

功能

• 一组标准演示任务
  包括轮询队列、阻塞队列、信号量、数学任务和动态优先级任务。 有关详细信息，请参阅 RTOS 演示页面。

• 检查任务
  检查任务定期执行， 监控标准演示任务：如果所有任务都执行无误，则（通过打印任务）向终端 IO 写入 "."；如果检测到错误，则写入 "E"。

• lwIP 任务
  lwIP 有多项任务运行。一项任务属于 lwIP 本身，处理 TCP/IP 连接。另一项任务用于以太网驱动程序，处理接收的以太网帧。该任务可由 ISR 中发出的信号量解除阻塞。第三项任务属于 Web 服务器，处理 HTTP 请求。

配置和使用详情

本文假定您已非常熟悉 lwIP，并且已准备好以太网驱动程序。添加 lwIP 时，只需将文件复制到相应的目录中，然后更改 Makefile 即可。请务必确保上一步正常工作，因为在此级别调试操作系统或移植相关问题非常困难。

补充说明

线程安全 Newlib（提示）

Coldfire 堆栈布局和上下文切换

每当执行上下文切换时，Coldfire CPU 核心便会在堆栈上创建异常帧。之后，必须立即执行 portSAVE_CONTEXT 中定义的汇编程序函数，步骤如下：

1. 在堆栈上为数据寄存器 %d0-%d7 和地址寄存器 %a0-%a6 预留空间，这会占用 60 字节。此外，必须将 ulCriticalNesting 的值压入 vPortEnterCritical 和 vPortExitCritical 函数的堆栈，这需要额外 4 个字节。
2. 预留空间后，寄存器会压入堆栈。
3. 至此，堆栈指针前进 60 字节，变量 ulCriticalNesting 压入堆栈。
4. 接下来，将堆栈指针的值存储在任务控制块 pxCurrentTCB中。

栈帧

不难发现，在异常之前， SP 指向 0x002ac30，可在其中找到返回地址 0x00017896、异常帧以及处理器状态寄存器 0x41902004。地址 0x002ac2c 中存储了 ulCriticalNesting 的值。下文所述为地址寄存器和数据寄存器。堆栈 0x0002abec 的新顶部也存储在关联的 TCB pxCurrentTCB 中。

要恢复上下文，请执行以下步骤：

1. 取消引用指针 pxCurrentTCB，将其加载到堆栈指针寄存器 %sp 中，以此恢复堆栈顶部。
2. 重新加载数据和地址寄存器，将堆栈指针增加 60 字节。
3. 恢复 ulCriticalNesting 计数器，增加堆栈指针一次，现在指针指向 Coldfire 异常帧。
4. 执行 rte 指令，继续执行任务。

Coldfire 还有一项非常有趣的功能，即软件中断。portYIELD 宏由陷阱实现，该陷阱经过初始化，与定时器滴答 ISR 具有相同的函数。

使用此移植的软件

• FreeModbus 提供可移植 Modbus ASCII/RTU 模式和 TCP 实现，Coldfire 平台可提供一流目标板。

致谢

• 非常感谢 Richard Barry 提供如此出色的操作系统和支持。
• 非常感谢我的同事 P. Puffler 分享自己的见解。
• 非常感谢 Janusz Uzycki 报告 FreeRTOS/lwIP 层中的一些错误。