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TencentOS tiny 内核移植参考指南(Keil版)

TencentOS tiny 内核移植参考指南(Keil版)

一、移植前的准备

1. 准备目标硬件(开发板/芯片/模组)

TencentOS tiny目前主要支持ARM Cortex M核芯片的移植,比如STM32 基于Cortex M核全系列、NXP 基于Cortex M核全系列等。本教程将使用STM32官方Demo开发板 NUCLEO-L073RZ进行示例移植,其他 ARM Cortex M系列开发板和芯片移植方法类似。

调试ARM Cortex M核还需要仿真器, NUCLEO-L073RZ自带ST-Link调试器,如果您的开发板或者芯片模组没有板载仿真器,就需要连接外置的仿真器,如J-Link、U-Link之类的。

2.准备编译器环境

本移植指南针对的是Keil编译器,所以我们移植内核前需要先安装Keil编译器,能编译ARM Cortex M核的Keil编译器现在也叫MDK,最新版本5.28a,下载地址为:https://www.keil.com/demo/eval/arm.htm

填写注册信息即可下载,下载完成在windows环境下按照提示安装即可,安装完成后需要自行购买软件License,避免32K Flash下载限制。

由于新版本的MDK编译器和芯片支持包是分离的,所以MDK(Keil)安装完成后,还需要安装对应芯片的器件支持包(PACK包),比如本教程示例的NUCLEO-L037RZ开发板的芯片是STM32L073RZ,就需要安装Keil.STM32L0xx_DFP.2.0.1.pack系列器件支持包,MDK所有支持芯片的PACK包下载地址为:http://www.keil.com/dd2/Pack/#/eula-container ,您只需要根据您的芯片型号下载对应的PACK包即可,当然您也可以在MDK集成开发环境中在线下载安装。

3. 准备芯片对应的裸机工程

移植TencentOS tiny基础内核需要您提前准备一个芯片对应的裸机工程,裸机工程包含基本的芯片启动文件、基础配置(时钟、主频等)、以及串口、基本GPIO驱动用于RTOS测试。

本教程使用ST官方的STM32CubeMX软件来自动化生成MDK裸机工程,STM32CubeMX的下载地址为:

https://www.st.com/content/st_com/zh/products/development-tools/software-development-tools/stm32-software-development-tools/stm32-configurators-and-code-generators/stm32cubemx.html

安装STM32CubeMx还需要事先安装好JDK环境,您可以在互联网上查找如何安装和配置JDK环境,此处不再赘述。

CubeMX安装完成后,我们就可以使用CubeMX来给NUCLEO-L037RZ开发板生成裸机工程了,如果您的芯片不是STM32,而是其他厂商的ARM Cortex M系列,您可以根据产商的指导准备裸机工程,后续的内核移植步骤是一致的。

3.1 首先启动STM32CubeMX,新建工程

3.2 选择MCU型号

如上图所示:通过MCU筛选来找到自己开发板对应的芯片型号,双击后弹出工程配置界面,如下图:

3.3 Pin设置界面配置时钟源

3.4 Pin设置界面配置串口

3.5 Pin设置界面配置GPIO

3.6 配置总线时钟

3.7 工程生成参数配置

3.8 代码生成方式配置

3.9 生成工程

3.10 keil下的裸机工程

点击生成代码后,生成的裸机工程效果如下:

这样NUCLEO-L073RZ裸机工程生成完成,该工程可直接编译并烧写在板子上运行。

4. 准备TencentOS tiny的源码

TencentOS tiny的源码已经在内网开源,git下载地址为:http://git.code.oa.com/TencentOS_tiny/TencentOS_tiny.git

一级目录

二级目录

说明

arch

arm

TencentOS tiny适配的IP核架构(含M核中断、调度、tick相关代码)

board

NUCLEO_L073RZ

移植目标芯片的工程文件

kernel

core

TencentOS tiny内核源码

pm

TencentOS tiny低功耗模块源码

osal

cmsis_os

TencentOS tiny提供的cmsis os 适配

由于本教程只介绍TencentOS tiny的内核移植,所以这里只需要用到 arch、board、kernel、osal四个目录下的源码。

二、内核移植

1. 代码目录规划

如图所示,新建TencentOS_tiny主目录,并在主目录下添加四个子目录,其中arch、kernel、osal从代码仓直接拷贝过来即可,而board目录下则放入我们前面生成的裸机工程代码,我们移植的开发板取名叫NUCLEO_L073RZ,裸机代码全部拷贝到下面即可,如下图所示:

接下来进入TencentOS_tiny\board\NUCLEO_L073RZ\MDK-ARM目录,打开keil工程,我们开始添加TencentOS tiny的内核代码。

2. 添加arch平台代码

tos_cpu.c是TencentOS tiny 的CPU适配文件,包括堆栈初始化,中断适配等,如果您的芯片是ARM Cortex M核,该文件可以不做改动,M0、M3 、M4、M7是通用的,其他IP核需要重新适配;

port_s.S 文件是TencentOS tiny的任务调度汇编代码,主要做弹栈压栈等处理的,port_c.c适配systick等,这两个文件 每个IP核和编译器都是不一样的,如果您的芯片是ARM Cortex M核,我们都已经适配好,比如现在我们移植的芯片是STM32L073RZ,是ARM Cortex M0+核,使用的编译器是KEIL,所以我们选择arch\arm\arm-v7m\cortex-m0+\armcc下的适配代码,如果你的开发板是STM32F429IG,M4核,编译器是GCC,则可以选择arch\arm\arm-v7m\cortex-m4\gcc目录下的适配文件。

3. 添加内核源码

内核源码kerne目录下包含core和pm两个目录,其中core下为基础内核,pm是内核中的低功耗组件;基础移植的时候可以不添加pm目录下的代码,如下图所示,添加基本内核源码:

4. 添加cmsis os源码

cmsis os是TencentOS tiny为了兼容cmsis标准而适配的OS抽象层,可以简化大家将业务从其他RTOS迁移到TencentOS tiny的工作量。

5. 添加TencentOS tiny头文件目录

添加头文件目录前,我们在要移植的工程目录下新增一个 TOS_CONFIG文件夹,用于存放TencentOS tiny的配置头文件,也就是接下来要新建的tos_config.h文件;

TencentOS tiny所有要添加的头文件目录如下:

6. 新建TencentOS tiny系统配置文件 tos_config.h

   #ifndef TOS_CONFIG_H
   #define  TOS_CONFIG_H

   #include "stm32l0xx.h"				                   // 目标芯片头文件,用户需要根据情况更改

   #define TOS_CFG_TASK_PRIO_MAX           10u			// 配置TencentOS tiny默认支持的最大优先级数量

   #define TOS_CFG_ROUND_ROBIN_EN          1u				// 配置TencentOS tiny的内核是否开启时间片轮转

   #define TOS_CFG_OBJECT_VERIFY           0u			// 配置TencentOS tiny是否校验指针合法

   #define TOS_CFG_EVENT_EN                1u				// TencentOS tiny 事件模块功能宏

   #define TOS_CFG_MMBLK_EN                1u   		//配置TencentOS tiny是否开启内存块管理模块

   #define TOS_CFG_MMHEAP_EN               1u		// 配置TencentOS tiny是否开启动态内存模块

   #define TOS_CFG_MMHEAP_POOL_SIZE        0x100	// 配置TencentOS tiny动态内存池大小

   #define TOS_CFG_MUTEX_EN                1u		// 配置TencentOS tiny是否开启互斥锁模块

   #define TOS_CFG_QUEUE_EN                1u		// 配置TencentOS tiny是否开启队列模块

   #define TOS_CFG_TIMER_EN                1u		// 配置TencentOS tiny是否开启软件定时器模块

   #define TOS_CFG_SEM_EN                  1u		// 配置TencentOS tiny是否开启信号量模块
   
   #define TOS_CFG_TICKLESS_EN             0u   // 配置Tickless 低功耗模块开关
   
   #if (TOS_CFG_QUEUE_EN > 0u)
   #define TOS_CFG_MSG_EN     1u
   #else
   #define TOS_CFG_MSG_EN     0u
   #endif

   #define TOS_CFG_MSG_POOL_SIZE           10u		// 配置TencentOS tiny消息队列大小

   #define TOS_CFG_IDLE_TASK_STK_SIZE      128u		// 配置TencentOS tiny空闲任务栈大小

   #define TOS_CFG_CPU_TICK_PER_SECOND     1000u	// 配置TencentOS tiny的tick频率

   #define TOS_CFG_CPU_CLOCK     (SystemCoreClock)	// 配置TencentOS tiny CPU频率

   #define TOS_CFG_TIMER_AS_PROC           1u		// 配置是否将TIMER配置成函数模式

   #endif

按照上面的模板配置好TencentOS tiny的各项功能后,将tos_config.h 文件放入要移植的board工程目录下即可,例如本教程是放到board\NUCLEO_L073RZ\TOS_CONFIG目录下。

这样,TencentOS tiny的源码就全部添加完毕了。

三、创建TencentOS tiny任务,测试移植结果

1. 修改部分代码

修改stm32l0xx_it.c的中断函数,在stm32l0xx_it.c文件中包含 tos.h 头文件

在stm32l0xx_it.c文件中的PendSV_Handler函数前添加___weak关键字,因为该函数在TencentOS tiny的调度汇编中已经重新实现;同时在SysTick_Handler函数中添加TencentOS tiny的调度处理函数,如下图所示:

2. 编写TencentOS tiny 测试任务

在mian.c 中添加TencentOS tiny 头文件,编写任务函数

   #include "cmsis_os.h"
   //task1
   #define TASK1_STK_SIZE		256
   void task1(void *pdata);
   osThreadDef(task1, osPriorityNormal, 1, TASK1_STK_SIZE);
   
   //task2
   #define TASK2_STK_SIZE		256
   void task2(void *pdata);
   osThreadDef(task2, osPriorityNormal, 1, TASK2_STK_SIZE);
   
   void task1(void *pdata)
   {
       int count = 1;
       while(1)
       {
           printf("\r\nHello world!\r\n###This is task1 ,count is %d \r\n", count++);
           HAL_GPIO_TogglePin(LED_GPIO_Port,LED_Pin);
           osDelay(2000);
       }
   }
   void task2(void *pdata)
   {
       int count = 1;
       while(1)
       {
           printf("\r\nHello TencentOS !\r\n***This is task2 ,count is %d \r\n", count++);
           osDelay(1000);
       }
   }
   
   int fputc(int ch, FILE *f)
   {
     if (ch == '\n') 
     {
       HAL_UART_Transmit(&huart2, (void *)"\r", 1,30000);
     }
     HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t *)&ch, 1, 0xFFFF);
     return ch;
   }

如图:

继续在main.c 的mian函数中硬件外设初始化代码后添加TencentOS tiny的初始化代码:

     osKernelInitialize(); //TOS Tiny kernel initialize
     osThreadCreate(osThread(task1), NULL);// Create task1
     osThreadCreate(osThread(task2), NULL);// Create task2
     osKernelStart();//Start TOS Tiny

如图:

3. 编译下载测试TencentOS tiny移植结果

按照上图指示,进行编译下载到开发板即可完成TencentOS tiny的测试,如下图所示,可以看到串口交替打印信息,表示两个任务正在进行调度,切换运行:

原创声明,本文系作者授权云+社区发表,未经许可,不得转载。

如有侵权,请联系 yunjia_community@tencent.com 删除。

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