Cortex-M3 / GCC 移植
适用于 Luminary Micros Stellaris 微控制器
[RTOS 移植]

目前有四种 FreeRTOS 移植适用于基于 Luminary Micro Stellaris Cortex 的嵌入式微控制器，一种使用 Sourcery G++ (GCC) 工具，一种用于 Rowley CrossWorks，另一种用于 IAR 工具，还有一种使用 ARM KEIL 工具。本页内容仅与基于 GCC 的移植相关。它非常类似于与 ARM Keil 移植相关的页面，直至有关生成说明的章节。

LM3S102 是一款低成本、低引脚数的设备。它的芯片上有 2K 字节的 RAM 和 8K 字节的 ROM。自 FreeRTOS V4.0.0 包含协程功能以来，它是演示该功能的理想设备。

Cortex GCC 演示依赖于需从 FreeRTOS 单独授权的驱动程序库和 makefile。许可条款包含在库头文件顶部的注释中，该头文件位于 Demo/CORTEX_LM3S102_GCC/hw_include 目录下。

根据 Keil 移植，GCC 移植是使用 DK-LMS102 开发板开发的。

FreeRTOS V5.0.3 升级： FreeRTOSV5.0.3 将 configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY 配置选项引入 ARM Cortex-M3 移植。请参阅 RTOS 内核配置文档以获取有关此功能的完整信息。

升级到 FreeRTOS V4.8.0：在 V4.8.0 之前，FreeRTOS 内核未使用 SVCall 中断。从 V4.8.0 开始才使用 SVCall 中断。因此，要将旧项目升级到 V4.8.0 标准，需要稍微编辑一下启动代码。要执行此操作，只需将 vPortSVCHandler () 安装到中断向量表（包含在启动源文件中）内的 SVCall 位置。包含在 FreeRTOS 下载中的演示项目已更新，可以作为示例。

重要提示！使用 ARM Cortex-M3 GCC 移植的注意事项

使用此 RTOS 移植之前，请阅读以下所有要点。

源代码组织
演示应用程序
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，因此包含的文件比此演示使用的文件更多。请参阅源代码组织部分，查看下载文件的描述和有关创建新项目的信息。

Luminary Micro 移植的 GCC makefile 可以在 FreeRTOS/Demo/CORTEX_LM3S102_GCC 目录中找到。

演示应用程序

FreeRTOS 源代码下载文件包含两个此移植的演示，其中包括完全抢占式任务和协程。演示 1 创建 3 个任务（包括空闲任务）和 6 个协程。演示 2 创建 2 个任务和 7 个协程。由于 ROM 和 RAM 限制，没有使用标准演示任务。

演示应用程序硬件设置

DK-LMS102 的所有跳线都可以保持在默认位置。

此演示应用程序包括一个中断驱动的 UART 测试，其中一个协程传输字符，一个任务接收这些字符。为了使该功能正确运行，必须将环回连接器安装到 DK-LMS102 原型板的 SER0 连接器上（9 路连接器上的引脚 2 和 3 必须连接在一起）。

必须连接 USB 启用跳线才能使用直接 USB 调试设施。

演示应用程序使用原型板中内置的 LED，因此不需要其他硬件设置。

功能

如果演示 1 应用程序正确执行，其表现如下：

标记为 LED0 至 LED4 的 LED 由 "flash" 协程控制。每个 LED 将以恒定频率闪烁，LED0 的频率最高，速度最快，LED4 速度最慢。
串行端口上每传输一个字符， LED5 都会闪烁。
每当在串行端口上通过环回连接器接收和验证字符时，LED6 都会闪烁。
LED7 用于指示检测到错误，因此应保持关闭状态。
LCD 将滚动显示消息，指示正在执行的演示。

演示包含检查所有任务和协程是否按预期执行的功能。如果在任何任务或协程中发现错误 LED7 会点亮。可以在演示执行过程中移除环回连接器来测试此功能。

演示 2 应用程序具有类似的功能，但测试的是 RTOS 移植的其他功能。要切换到演示 2，只需拷贝 FreeRTOS/Demo/CORTEX_LM3S102_GCC/Demo2 中的文件到 FreeRTOS/Demo/CORTEX_LM3S102_GCC 目录。

构建和执行演示应用程序

这些说明假设已安装了 GCC 编译器和相关工具（make.exe 等），并且它们的位置已包含在环境变量路径中。

要构建应用程序：

使用命令提示符，导航到 FreeRTOS/Demo/CORTEX_LM3S102_GCC 目录。

键入“make” 以使用现有的 makefile 和 linker 脚本构建应用程序。该应用程序应该成功构建，不会报错或出现警告，如下所示：

$ make
  CC    init/startup.c
  CC    main.c
  CC    hw_include/pdc.c
  CC    ../../Source/list.c
  CC    ../../Source/queue.c
  CC    ../../Source/tasks.c
  CC    ../../Source/portable/GCC/ARM_CM3/port.c
  CC    ../../Source/portable/MemMang/heap_1.c
  CC    ParTest/ParTest.c
  CC    ../Common/Minimal/crflash.c
  CC    ../../Source/croutine.c
  LD    gcc/RTOSDemo.axf

构建文件被放置到名为 GCC 的子目录中。

DK-LMS102 评估板包含一个 USB 接口，允许将应用程序直接下载到目标闪存。更多详细信息请参阅 Sourcery G++ 手册。要调试应用程序：

通过命令提示符导航到 FreeRTOS/Demo/CORTEX_LM3S102_GCC/GCC 目录。
通过键入 “arm-stellaris-eabi-gdb RTOS Demo.axf” 以启动调试器。
通过键入 “(gdb) target extended-remote | armswd -s 2 -f lmi.dll stdio"（其中 “(gdb)” 是命令提示符）连接到目标主板。

只需键入 “(gdb) load” 即可下载 RTOSDemo.axf 文件。应看到与下方所示类似的输出。

Loading section .text, size 0x1fd4 lma 0x0
Loading section .data, size 0x10 lma 0x1fd4
Start address 0x61, load size 8164
Transfer rate: xxxxx bits/sec, xxx bytes/write.

下载映像后，键入 “run” 以启动应用程序。GDB 询问您是否要从头开始，请输入 “y” 以继续。然后，您将停留在 ResetISR，即应用程序的入口点。

The program being debugged has been started already.
Start it from the beginning? (y or n) y
Starting program:c:FreeRTOS/Demo/CORTEX_LM3S102_GCC/gcc/RTOSDemo.axf
Reloaded SP/PC from 0, reset xPSR and LR
Stopped at entry.
Program received SIGTRAP, Trace/breakpoint trap.
0x00000060 in ResetISR()

现在可以通过键入 “continue” 来执行演示。

有关使用 GDB 的更多信息，请参阅 GDB 用户手册。

配置和用法详情

RTOS 移植特定配置

此移植的特定配置项目位于 FreeRTOS/Demo/CORTEX_LM3S102_GCC/FreeRTOSConfig.h。可编辑此文件中定义的常量，以适配您的应用程序。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。降低此值可提高效率。

另请注意 configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY 和 configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY。请参阅 RTOS 内核配置文档，获取这些配置常量的完整信息。注意：请记住 ARM Cortex-M3 核心使用低数值数字表示高优先级中断，这似乎有悖直觉，而且很容易忘记！如果您希望将中断分配为低优先级，请不要将中断的优先级指定为 0（或其他较小数值），因为这可能会导致中断实际上在系统中具有最高优先级 - 因此，如果该优先级高于 configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY，则可能会导致系统崩溃。

ARM Cortex-M3 核心的最低优先级实际上是 255，然而，不同的 ARM Cortex-M3 供应商采用了不同数量的优先位，并提供了优先级指定方式不同的库函数。请使用提供的示例作为参考。

每个移植 #defines 'BaseType_t' 等于该处理器的最有效数据类型。本移植将 BaseType_t 定义为长整型。

请注意，vPortEndScheduler() 尚未实现。

中断服务程序

中断向量表包含在 FreeRTOS/Demo/CORTEX_LM3S102_GCC/init/startup.c 中，可以根据需要填充。在演示应用程序中，向量表保持在闪存中。

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 portEND_SWITCHING_ISR() 可用于从 ISR 内请求上下文切换。 main.c 中定义的 UART ISR 演示了这种机制（请参阅 vUART_ISR() 函数）。

在抢占式和协同式 RTOS 内核之间切换

将 FreeRTOS/Demo/CORTEX_LM3S102_GCC/FreeRTOSConfig.h 内的定义 configUSE_PREEMPTION 设置为 1，可使用抢占式，设置为 0，则可使用协作式。如果 configIDLE_SHOULD_YIELD 设置为 1，则仅当 configUSE_PREEMPTION 设置为 0 时，演示应用程序才会正确执行。

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。若要确保这一点，最佳方法是基于提供的演示应用程序文件构建您的应用程序。

内存分配

Source/Portable/MemMang/heap_1.c 包含在 ARM Cortex-M3 演示应用程序项目中，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，以获取完整信息。

串行端口驱动器

此外还需注意的是，编写串行驱动程序是为了测试部分实时内核功能，并不是用于表示优化过的解决方案。

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