方法/步骤
嵌入式 *** 作系统有分时 *** 作系统和实时 *** 作系统,如果 *** 作系统能够使计算机系统及时响应外部事件请求,并能控制所有实时设备和实时任务协调运行,且能在一个规定的时间内完成对事件的处理,怎么这种系统称为实时 *** 作系统。
如果系统必须在极其严格的时间内完成的任务叫做硬件的实时 *** 作系统,如果不是很严格的话就是软件的实时 *** 作系统。
前往官网下载最新版的FreeRTOS系统,然后解压缩到本地。有两个文件夹,FreeRTOS文件夹里面是 *** 作系统内核,FreeRTOS-Plus里面是一些中间件如文件系统,网络协议栈等。
值得一提的是,FreeRTOS的教学用书和API参考手册电子版均已免费提供,建议在现在安装FreeRTOS的同时也一并下载到本地,以供后期学习查阅。
FreeRTOS的主要特点如下:
1. 支持抢占式调度,合作式调度和时间片调度
2. 具有低功耗模式,称为tickless模式
3. FreeRTOS-MPU支持M3/M4/M7内核的MPU(内存保护单元)
4. 典型的内核使用大小在4k~9k
5. 支持消息队列、二值信号量、计数信号量、递归信号量和互斥信号量,可用于任务与任务之间的消息传递和同步,任务与终端间的消息传递和同步
6. 任务数量不限,任务优先级数量不限
7. 高效的软件定时器,不需要损耗额外的CPU时间,除非需要执行定时器任务
8. 任务间直接的消息传递,速度较快
9. FreeRTOS的队列是其它通信和同步机制的基础
移植FreeRTOS之前,原有的工程(比如跑马灯,越简单越好)中不能有SysTick、PendSV和SVC三个系统中断的使用,因为FreeRTOS系统要使用这三个中断。
1. 准备好简单工程的模板
2. 在工程模板中创建FreeRTOS文件夹,并将解压后源码FreeRTOS文件夹中Source目录下的所有内容复制进来
3. 在user目录下需要手动窗件FreeRTOSConfig.h的配置文件,也可以从官方demo中拿来修改后使用,比如从下载的源码目录下的FreeRTOS/Demo/CORTEX_M4F_STM32F407ZG-SK中进行拷贝
4. 将源码文件添加到MDK的工程目录中,其中heap_4.c文件路径Source/portable/MemMang,port.c的路径FreeRTOS/Source/portable/RVDS/ARM_CM4F,这是因为我们使用的M451是CM4F内核的
在工程中添加新的头文件搜索路径:
.\FreeRTOS\include
.\FreeRTOS\portable\RVDS\ARM_CM4F
打开FreeRTOSConfig.h配置文件,根据自己硬件配置进行修改
1. 首先将文件开头的__ICCARM__修改为__CC_ARM,即把编译器从IAR改为RealView
2. 将以下宏配置为0
configUSE_IDLE_HOOK
configUSE_TICK_HOOK
configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW
configUSE_MALLOC_FAILED_HOOK
3. #define configUSE_PREEMPTION 1 将会使能抢占式调度器
4. #define configCPU_CLOCK_HZ ( SystemCoreClock )设置系统主频(M451的系统主频为72MHz)
5. #define configTICK_RATE_HZ ( ( TickType_t ) 1000 )设置系统节拍为1kHz,即1ms
6. #define configMAX_PRIORITIES ( 5 )定义可供用户使用的最大优先级数为5,那么用户可以使用的优先级号是0,1,2,3,4
6. #define configTOTAL_HEAP_SIZE ( ( size_t ) ( 30 * 1024 ) )定义堆大小,FreeRTOS内核,用户动态申请内存,任务栈等都需要这个空间
4. 将工程整体重新编译一次,这样FreeRTOS基本移植结束了
编写测试程序来验证一致的FreeRTOS是否已经可以使用
1. 在main.c中添加一下几个头文件
#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"
#include "queue.h"
#include "croutine.h"
2. 在main函数的开头,禁止全局中断(除了NMI和HardFault),具体方法是:__set_PRIMASK(1)这样做的好处是可以防止执行的中断服务程序中有FreeRTOS的API函数,保证系统正常启动,不受别的中断影响。在port.c中的函数prvStartFirstTask中会重新开启全局中断
3. 创建任务AppTaskCreate()
4. 启动调度,开始执行任务vTaskStartScheduler()
烧写程序,运行,可以从串口看到正确的输出信息
Tar是Linux平台下面一个打包工具。移植这样一个程序到windows平台需要做那些工作呢?首先是一些准备工作,在Windows平台上面安装上Cygwin的最新版本,在Cygwin中安装好GCC等开发工具。 同样也需要一个Windows开发环境。可以使用最新版本Visual Studio, Microsoft Visual Studio .NET 2003。从www.gnu.org上取得Tar的最新源代码,版本是1.13。在Cygwin下面解开tar-1.13.tar.gz.源代码包。注意请不要在Windows下面使用WINRAR或者WINZIP来解压缩。 WINRAR和WINZIP在解压缩某些tar.gz包的时候会有问题。使得解包之后的目录和文件出现异常。如果是源代码包将有可能不能在Cygwin下面正确编译。解开压缩包之后,进入 tar-1.13目录,在当前的目录下面输入
./configure
命令,运行完毕之后,再次输入
make
命令。开始编译tar的Cygwin版本。
编译基本上不会有问题,进入src目录,可以看到新编译好的Tar程序tar.exe。
Cygwin是一个API层的Linux模拟环境。如果能够在Cygwin下面编译,运行。实际上也就是能在Windows下面编译和运行,只是需要有一层中间API模拟某些Linux特有的 *** 作。简单的判断一个Linux程序能不能移植到Windows平台下面,就是看是否能在Cygwin下面编译源代码,并运行程序。
在Cygwin中编译Tar的源代码,判断能否移植只是其中一个原因。另外一个原因是移植代码过程中需要一个特殊的头文件config.h。config.h是移植过程中最重要的源代码文件。Config.h文件并不是源代码本身的一部分。文件是在Cygwin下面运行”./configure”命令时生成的。在Cygwin下运行”./Configure”命令时,会根据Cygwin平台开发环境生成config.h文件。编译时也需要config.h文件对代码编译项进行控制。移植工作也以config.h文件为基础。
接下来就是构造Windows工程。先用Visual Studio .NET 2003创建一个空的工程(Project),命名为WinTar。根据Cygwin中的编译输出信息,Tar主要的代码在Src和lib两个目录中。把这两个目录复制到新工程里,并把代码加入到工程中。然后复制Config.h到WinTar工程目录下面。
准备工作基本上完成了,接着就是移植。移植过程可以分为3个部分。
三.第一个目标:使得WinTar能编译过(Compiler)
第一个目标的完成主要围绕Config.h来实现。Linux下开发环境和Windows开发环境很大的不同是C Library头文件和各种类型的定义不同。而Config.h提供了完整编译开关来处理因为不同平台间开发环境不同带来的不同之处。现在需要手工去修改这个文件,以便Tar源代码能适应Windows平台。
首先调整各种C Library头文件(Header File)的包含问题。在Config.h中定义了很多类似HAVE_XXXX_H。比如定义HAVE_CONFIG_H为1表示工程中可以使用config.h。
#define HAVE_MALLOC_H 1表示可以在工程中使用Malloc.h头文件。通过调整这些定义值,可以去除一些Windows平台下面没有的头文件包含。也许其他地方还有很多头文件包含关系需要处理,但是这里的定义基本上解决了大部分的头文件包含问题。
/* Define if you have the <linux/fd.h>header file. */
/* #undef HAVE_LINUX_FD_H */
/* Define if you have the <locale.h>header file. */
#define HAVE_LOCALE_H 1
/* Define if you have the <malloc.h>header file. */
#define HAVE_MALLOC_H 1
/* Define if you have the <memory.h>header file. */
#define HAVE_MEMORY_H 1
/* Define if you have the <ndir.h>header file. */
/* #undef HAVE_NDIR_H */
第二步,调整各种数据类型的定义,可能在linux下面会有很多特殊的数据类型定义,Config.h文件中也包含了一部分可以变动的数据类型定义项。这些定义一般都是基本数据类型的重定义。可以根据Windows平台下的数据类型定义情况进行修补。比如在Cygwin的开发环境中有个数据类型mode_t, Visual Studio的C Library中却(作者 很土,联系方法 jackforce at 163 dot com)找不到这样数据类型。Tar代码中使用了大量的mode_t数据类型. config.h中提供了修改项来让开发人员自己修改mode_t的定义,并提示如果mode_t在<sys/types.h>中没有定义的话,可以把他定义为int型。所以在config.h加上#define mode_t int。这样mode_t没有定义的问题就解决了。其他的数据类型也是同样对待处理。
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