uIP 嵌入式 Web 服务器演示
在 STR912 ARM9 微控制器上使用 FreeRTOS
[嵌入式以太网示例]

此移植配有嵌入式 Web 服务器演示，面向 STR910-EVAL 开发套件 （如需使用其他开发板，我们也提供了相关说明），该开发套件：

• 使用全新 v1.0 版开源 uIP TCP/IP 堆栈。
• 或者，使用开源 lwIP TCP/IP 堆栈 ¹。
• 包括基础 ENET 外围设备驱动程序。
• 演示 uIP 与 FreeRTOS 的集成。
• 演示使用简单的 CGI 脚本语言（由 Adam Dunkels 提供）创建动态数据。
• 创建超过 40 个演示任务。
• 编译代码大小保持在 32 KB 字节以下，以确保其能够使用 IAR 开发工具套件的 KickStart 版本进行编译。

自此演示创建以来，FreeRTOS 已对 uIP 堆栈做了一些修改。 详情请参阅嵌入式以太网示例列表页面。

(¹ Paul YU 最初将 lwIP 集成到现有 FreeRTOS 演示中。 ST 也提供了支持。 非常感谢！）

注意：如果项目构建失败，可能是使用的 IAR 嵌入式工作台版本过低。 如果构建失败， 那么也可能是项目文件（在无提示的情况下）已经损坏，因此需要 将其恢复至初始状态，然后才能使用新版本的 IAR 构建项目。

重要提示！使用 STR9 RTOS 移植 Web 服务器演示的注意事项

1. 源代码组织
2. 演示应用程序
3. 配置和使用详情

源代码组织

STR9 Web 服务器演示项目工作区 rtosdemo.eww 位于 Demo/ARM9_STR91X_IAR 目录，应从 Embedded Workbench IDE 中打开。

uIP 堆栈位于 Demo/Common/ethernet/uIP/uip-1.0。

lwIP 堆栈位于 Demo/Common/ethernet/lwIP。

演示应用程序

演示应用程序设置

• 以太网——用于 uIP 和 lwIP 演示

  直接使用点对点（交叉）电缆或通过使用标准以太网电缆的集线器/路由器将 STR910-EVAL 开发板连接到运行 Web 浏览器的计算机上。

  有关以太网协议自动协商的详细信息，请参阅以下有关库文件使用的说明。

  标记为 JP25 的跳线必须处于 MAC 位置（穿过最接近丝网上标记 MAC 的两个引脚）。

• 以太网——使用 uIP 演示时

  此演示使用的 IP 地址是通过 Demo/ARM9_STR91X_IAR/webserver/uIP_Task.c 文件中的 uipIP_ADDR0 到 uipIP_ADDR3 常量设置的。 运行 Web 浏览器的计算机使用的 IP 地址必须和原型板使用的 IP 地址相兼容。 为此，可以将二者 IP 地址中的前三个八位元组设置成相同的值。 例如，如果运行 Web 浏览器的计算机所用 IP 地址是 192.168.100.1，那么原型板的 IP 地址可以使用 192.168.100.2 到 192.168.100.254 范围内的任何地址 （任何网络上的现有地址除外）。

  此演示使用的 MAC 地址是用同一文件中的 uipMAC_ADDR0 到 uipMAC_ADDR5 常量设置的。 请务必确保所配置的 MAC 地址在开发板所连接的网络上具有唯一性。

• 以太网——使用 lwIP 演示时

  此演示使用的 IP 地址是通过 Demo/ARM9_STR91X_IAR/lwIP/include/lwIPWebServer/BasicWEB.h 文件中的 emacIPADDR0 到 emacIPADDR3 常量设置的。 运行 Web 浏览器的计算机使用的 IP 地址必须和原型板使用的 IP 地址相兼容。 为此，可以将二者 IP 地址中的前三个八位元组设置成相同的值。 例如，如果运行 Web 浏览器的计算机所用 IP 地址是 192.168.100.1，那么原型板的 IP 地址可以使用 192.168.100.2 到 192.168.100.254 范围内的任何地址 （任何网络上的现有地址除外）。

  此演示使用的 MAC 地址是通过 Demo/ARM9_STR91X_IAR/library/include/91x_enet.h 文件中的 MAC_ADDR0 到 MAC_ADDR5 常量设置的。 请务必确保所配置的 MAC 地址在开发板所连接的网络上具有唯一性。

• LED

  此演示应用程序使用了原型板中内置的 LED，因此无需使用其他硬件设置。

• UART

  此演示应用程序包括一个中断驱动的 UART 测试，其中一个任务传输字符，另一个任务接收这些字符。 如需正确操作此功能， 必须将环回连接器安装到 STR910-EVAL 原型板的 UART 连接器上 （9 路连接器上的引脚 2 和 3 必须相互连接）。 标记为 JP13 的跳线必须处于 UART2 位置（穿过最接近丝网上标记 UART2 的两个引脚） 。

演示项目组织

RTOSDemo 工作区 (Demo/ARM9_STR91X_IAR/RTOSDemo.eww) 包含单个项目，我们为该项目提供了以下配置 ：

• THUMB：
  THUMB 模式的 uIP 演示。 此演示可与 IAR Embedded Workbench 的 KickStart 版本一起使用。

• ARM - uIP - D：
  ARM 模式的 uIP 演示，调试配置。

• ARM - uIP - R：
  ARM 模式的 uIP 演示，释放配置。 此演示可与 IAR Embedded Workbench 的 KickStart 版本一起使用。

• ARM - lwIP - D：
  ARM 模式的 lwIP 演示，调试配置。

• ARM - lwIP - R：
  ARM 模式的 lwIP 演示，释放配置。

构建用于调试的演示应用程序

运行演示应用程序

1. 确保 J-Link JTAG 调试接口已连接，并且开发板已接通电源。
2. 确保以太网电缆已按上文所述完成连接。
3. 在 IDE 的 "Project" 菜单中选择 "Debug"。
4. STR9 闪存将自动使用演示应用程序进行编程，并且调试器 会在重置的矢量地址处中断。 在 IDE 的 "Debug" 菜单中选择 "Go"， 以开始执行应用程序。

功能

1. Web 服务器任务：
   提供包含动态生成的数据的页面，以显示 RTOS 任务以及 TCP/IP 状态和统计信息。

2. LCD 任务：
   LCD 任务是唯一可以直接访问 LCD 的任务，因此确保了互斥性。 任何 想要显示文本的任务会向 LCD 任务发送一条消息，其中包含指向应显示的字符串的指针。LCD 任务 本身只在等待此类消息到达的队列中保持阻塞状态，该任务依次处理每条消息。

3. LCD 消息任务：
   LCD 消息任务只会定期向 LCD 任务发送消息。 从 LCD 消息任务发出的消息会在 LCD 顶行显示。

4. 检查任务：
   检查任务每三秒仅执行一次，但其具有最高优先级，因此保证能够获得处理时间 。 其 main 函数用于检查其他所有任务是否仍在运行。大多数任务都会保持唯一计数， 每当任务成功执行一次函数后，该计数就会递增。 如果此类任务出现任何错误， 则计数将永久停止。 如果检查任务发现任何计数器变量的值指示发生错误， 则会在错误状态标志下设置一个位 。 随后，该错误标志值会转换为字符串并发送到 LCD 任务，以显示在 LCD 底行。

如果执行正确，该演示应用程序会实现以下效果：

• 开发板将向标准 Web 浏览器提供网页。 要连接到目标，请执行下列操作：
  1. 在连接的计算机上打开浏览器。
  2. 先在浏览器地址栏中输入 "HTTP://"，再输入目标 IP 地址。
     
     在浏览器中输入 IP 地址
     （请使用正确的系统 IP 地址）

• LED LD2、LD3 和 LD4 由 'flash' 任务控制。 每个 LED 将以恒定频率闪烁，LED LD2 的频率最快， LED LD4 的频率最慢。

• 在 UART 上每传输一个字符，LD5 都会切换一次状态。 由于切换速度过快，因此无法看清每个字符。

• LCD 顶行将显示 LCD 消息任务（如上所述）发送的轮转消息： IAR - STR912 - DEMO - www.FreeRTOS.org.

• 底行将显示检查任务（如上所述）发送的轮转消息。 如果所有任务均未出现错误， 则检查状态标志为 0：检查状态标志——等于 0x00。

配置和用法详情

库文件

• 以太网驱动程序

  以太网驱动程序已经过扩展，可充分利用接收数据包的 DMA。 下载后，分配 8 个缓冲区供 Rx DMA 使用， 接收数据包时无需软件干预。 我们引入了一个 Rx 中断， 仅用于在需要提供给 TCP/IP 堆栈的数据到达时唤醒 uIP 任务。

  Tx DMA 仅使用单个缓冲区，对于本身也使用单个缓冲区的 uIP TCP/IP 堆栈而言，此配置绰绰有余。

  此外，驱动程序也得到扩展，以运用 PHY 的协议自动协商功能。 我只在 100BaseT 全双工连接和 10BaseT 半双工连接上进行了测试。

• LCD 驱动程序

  我对 LCD 驱动程序做了一些微小的优化。 然而，将整个字符串写入 LCD 可能仍需 100 毫秒左右。 鉴于 LCD 任务的操作 优先级高于某些标准演示任务，我已经在驱动程序中引入了一些延迟。 这强制性地让 LCD 任务在某些操作中暂时进入阻塞状态， 如此一来，优先级较低的演示任务便得以执行。

HTML 页面

CGI 脚本

RTOS CGI 文件会生成一个表格，其中包含在演示中执行的每个任务的信息。 此表格可供演示， 但由于在其创建过程中必须长时间暂停 RTOS 调度器， 因此不推荐用于具有严格实时要求的应用程序。

ENET 驱动程序重入

性能

执行上下文

注意！ 启动 RTOS 调度器时（vTaskStartScheduler 被调用），处理器必须处于监管器模式 。 FreeRTOS 下载中包含的演示应用程序， 会在 main 函数调用前切换到监管器模式。 如果您没有使用 这些演示应用程序项目，则在调用 vTaskStartScheduler() 之前，请确保处理器已进入监管器模式。

要使用 ARM 模式，必须在项目设置中定义预处理器常量 _RUN_TASK_IN_ARM_MODE_。 当然，还必须设置编译器， 以便生成 ARM 代码。

RTOS 移植特定配置

每个移植都会将 "BaseType_t" 定义为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

我们提供了 portEND_SWITCHING_ISR() 宏，以便 ISR 在适当的情况下（例如，当在 UART 上接收的字符 唤醒了等待该字符的高优先级任务时）执行任务切换。

有关示例，请分别参阅 serial.c 和 uIP_Task.c 文档中的 UART1_IRQHandler() 和 ENET_IRQHandler() 函数。

在抢占式和协同式 RTOS 内核之间切换

编译器选项

内存分配

串行端口驱动器