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(一)移植前的准备
1.HAL库基本工程模板 新建一个工程模块,其中包含LED驱动和串口驱动程序即可,用于验证UCOS-III系统能够正常工作。 2.UCOS-III源码准备 去Micrium官网下载最新的UCOSIII源码,下载地址:Micrium官网下载地址,没有注册过的用户需要注册一下,我自己注册的过程都是泪。由于我选择的是正点原子F7的开发板,所以在官网上选择合适源码时就选择F7的。具体版本选择下图中19年2月6号的版本: 下载完成之后发现,发现源码文件夹中东西很多大部分都是和网络移植相关的,目前我们只移植最新版本的UCOSIII,所以这些文件夹都不需要去看。进入源码目录下的uCOS-III文件夹,发现里面只有针对IAR的编译器的文件,难道MDK就凉凉了吗?凡是先不要慌,虽然编译器不同,但是实现的功能就是相同的,并不会影响到移植后操作系统的运行。 UCOSIII的移植 (一)源码文件的摘选 1.在准备好的工程文件夹下新建一个UCOS-III目录,用于存放和UCOSIII相关的所有代码。在UCOS-III目录下新建如下目录,用于UCOS源码的分类。 (1)将源码目录Micrium_STM32F746G-DISCO_CryptoMicriumSoftwareuC-CPU下的文件全部拷贝到我们创建的uC-CPU目录下,为了减少文件夹的个数,我把ARM-Cortex-MARMv7-M目录下和ARM-Cortex-MARMv7-MARM目录下的文件都移到了自己创建的uC-CPU目录下了。这里我要说明下一下IAR和ARM目录下的文件,除了汇编文件有些不同以外,头文件内容都是相同的,这边选择ARM目录下的汇编文件还是IAR目录下的汇编文件都行,因为我们都是要修改成MDK支持的形式的。 (2)将源码目录Micrium_STM32F746G-DISCO_CryptoMicriumSoftwareuC-LIB文件夹下的文件全部拷贝到自己创建的uC-LIB目录下,这边我直接把MicriumSoftwareuC-LIBPortsARM-Cortex-M4RealView目录下的文件和其他文件放在了一个文件夹下,具体如下图所示: 由于我们使用的是MDK编译,所以这边选择的是RealView目录下的汇编文件,具体什么原因的话,网上有很多解释,我就不复制他们的解释了。 (3)将Micrium_STM32F746G-DISCO_CryptoMicriumSoftwareuCOS-III目录下的文件全部拷贝到自己创建uCOS-III目录下。点开Ports的目录,发现最后只有一个IAR文件下,这边我们先不用关注,只需将文件都拷贝过来,具体内容如下图所示: (4)将源码例程目录Micrium_STM32F746G-DISCO_CryptoSTSTM32F746G_DiscoCrypto下的部分文件和OS3下的部分文件拷贝到自己创建的UCOS-CONFIG文件夹下。具体文件如下图所示: 在源码例程文件中,发现很多都是网络相关的移植代码,所以没有拷贝过来。但是有一个clk_cfg.h很明显不是和网络相关的,为什么不移植过来呢?从名字上看就是和时钟相关的,难道说不需要时钟配置吗?时钟当然是需要配置的,但是裸机工程中时钟已经配置OK了,这边和时钟相关的文件也就不需要了,后面操作系统的时钟需要自己通过HAL库配置,这边就不详细说明了。 (5)将Micrium_STM32F746G-DISCO_CryptoSTBSPSTM32F746G_Disco目录下的bsp_cpu.c文件拷贝到自己创建的UCOS-BSP目录下,并且新建一个bsp_cpu.h头文件(用于包含操作系统的头文件)。其他文件都不需要拷贝,大多是和芯片外设相关的初始化。 (二)文件添加 (1)打开MDK工程,将拷贝的文件添加至工程当中,具体内容如下图所示: 以及头文件路径添加,如下图所示: 上述文件都添加完成之后,点击编译,提示下图错误: 出现unknown opcode什么的错误,而且出现在os_cpu_a.asm文件中,那就打开这个汇编文件看一下,是什么问题,发现PUBLIC关键字都没有标蓝,那肯定是由于这个关键字不是MDK的关键字,所以讲PUBLIC修改为MDK所用的关键字EXPORT,具体EXPORT这个关键字怎么来的,我是查看了其他版本的UCOS在STM32的移植,看到用的是这个关键字,就直接抄过来了。还有错误与FPU相关,如下图所示: #ifdef __ARMVFP__ EXPORT OS_CPU_FP_Reg_Push EXPORT OS_CPU_FP_Reg_Pop #endif 查看了正点原子的移植手册,发现上面说到 Cortex-M7内核中有个Lazy Stacking的功能,如果使用FPU功能的话就需要关闭这个功能,需要修改startup_stm32f767xx.s汇编文件,在里面关闭这个功能。具体代码如下所示: IF {FPU} != "SoftVFP" ; Enable Floating Point Support at reset for FPU LDR.W R0, =0xE000ED88 ; Load address of CPACR register LDR R1, [R0] ; Read value at CPACR ORR R1, R1, #(0xF <<20) ; Set bits 20-23 to enable CP10 and CP11 coprocessors ; Write back the modified CPACR value STR R1, [R0] ; Wait for store to complete DSB ; Disable automatic FP register content ; Disable lazy context switch LDR.W R0, =0xE000EF34 ; Load address to FPCCR register LDR R1, [R0] AND R1, R1, #(0x3FFFFFFF) ; Clear the LSPEN and ASPEN bits STR R1, [R0] ISB ; Reset pipeline now the FPU is enabled ENDIF 在startup_stm32f767xx.s中就如下图所示: 修改完这些,接下去就解决… error: A1163E: Unknown opcode ARMVFP , expecting opcode or Macro 这个错误。将原先的判断语句修改为如下语句: IF {FPU} != "SoftVFP" EXPORT OS_CPU_FP_Reg_Push EXPORT OS_CPU_FP_Reg_Pop ENDIF IF {FPU} != "SoftVFP" OS_CPU_FP_Reg_Push MRS R1, PSP ; PSP is process stack pointer CBZ R1, OS_CPU_FP_nosave ; Skip FP register save the first time VSTMDB R0!, {S16-S31} LDR R1, =OSTCBCurPtr LDR R2, [R1] STR R0, [R2] OS_CPU_FP_nosave BX LR ENDIF IF {FPU} != "SoftVFP" OS_CPU_FP_Reg_Pop VLDMIA R0!, {S16-S31} LDR R1, =OSTCBHighRdyPtr LDR R2, [R1] STR R0, [R2] BX LR ENDIF 修改完成之后,再次编译,依旧存在 error: A1163E: Unknown opcode RSEG , expecting opcode or Macro 的错误,这主要是由于编译器关键字的问题,所以这里直接借鉴其他其他版本在MDK上的移植。具体修改代码如下: PRESERVE8 THUMB AREA CODE, CODE, READONLY 再次编译,发现这个汇编文件中还有一个警告: warning: A1581W: Added 2 bytes of padding at address 0x112,这是提示地址没对齐,那就在末尾添加一个对齐指令,具体代码如下: OS_CPU_PendSVHandler CPSID I ; Cortex-M7 errata notice. See Note #5 MOV32 R2, OS_KA_BASEPRI_Boundary ; Set BASEPRI priority level required for exception preemption LDR R1, [R2] MSR BASEPRI, R1 DSB ISB CPSIE I MRS R0, PSP ; PSP is process stack pointer STMFD R0!, {R4-R11, R14} ; Save remaining regs r4-11, R14 on process stack MOV32 R5, OSTCBCurPtr ; OSTCBCurPtr->StkPtr = SP; LDR R1, [R5] STR R0, [R1] ; R0 is SP of process being switched out ; At this point, entire context of process has been saved MOV R4, LR ; Save LR exc_return value BL OSTaskSwHook ; Call OSTaskSwHook() for FPU Push & Pop MOV32 R0, OSPrioCur ; OSPrioCur = OSPrioHighRdy; MOV32 R1, OSPrioHighRdy LDRB R2, [R1] STRB R2, [R0] MOV32 R1, OSTCBHighRdyPtr ; OSTCBCurPtr = OSTCBHighRdyPtr; LDR R2, [R1] STR R2, [R5] ORR LR, R4, #0x04 ; Ensure exception return uses process stack LDR R0, [R2] ; R0 is new process SP; SP = OSTCBHighRdyPtr->StkPtr; LDMFD R0!, {R4-R11, R14} ; Restore r4-11, R14 from new process stack MSR PSP, R0 ; Load PSP with new process SP MOV32 R2, #0 ; Restore BASEPRI priority level to 0 MSR BASEPRI, R2 BX LR ; Exception return will restore remaining context ALIGN END 再次编译,os_cpu_a.asm文件内没有错误,还有两个小错误: 将os_cpu_c.c中os.h的头文件路径修改意见,将bsp_cpu.c中的bsp_clk.h头文件注释掉,再次编译。报错信息如下图: 发现报错信息都在bsp_cpu.c当中,而且都是和时钟频率相关的,打开源码例程中的bsp_clk.c文件,查看BSP_ClkFreqGet()函数,发现里面调用的函数不就是HAL库提供的吗,那我们直接将bsp_cpu.c中的时钟获取函数修改为HAL库提供的函数,不就OK了吗。修改后的代码如下所示: #if (CPU_CFG_TS_TMR_EN == DEF_ENABLED) void CPU_TS_TmrInit (void) { CPU_INT32U fclk_freq; CPU_INT32U reg_val; /* ---- DWT WRITE ACCESS UNLOCK (CORTEX-M7 ONLY!!) ---- */ reg_val = CPU_BSP_REG_DWT_LSR; /* Read lock status register. */ if ((reg_val & CPU_BSP_BIT_DWT_LSR_SLI) != 0) { /* Check if Software lock control mechanism exits */ if ((reg_val & CPU_BSP_BIT_DWT_LSR_SLK) != 0) { /* Check if DWT access needs to be unlocked */ CPU_BSP_REG_DWT_LAR = CPU_BSP_DWT_LAR_KEY; /* Unlock DWT write access. */ } } fclk_freq = HAL_RCC_GetHCLKFreq(); CPU_BSP_REG_DEMCR |= DEF_BIT_24; /* Set DEM_CR_TRCENA */ CPU_BSP_REG_DWT_CR |= DEF_BIT_00; /* Set DWT_CR_CYCCNTENA */ CPU_TS_TmrFreqSet((CPU_TS_TMR_FREQ)fclk_freq); } #endif #if (CPU_CFG_TS_32_EN == DEF_ENABLED) CPU_INT64U CPU_TS32_to_uSec (CPU_TS32 ts_cnts) { CPU_INT64U ts_us; CPU_INT64U fclk_freq; fclk_freq = HAL_RCC_GetHCLKFreq(); ts_us = ts_cnts / (fclk_freq / DEF_TIME_NBR_uS_PER_SEC); return (ts_us); } #endif #if (CPU_CFG_TS_64_EN == DEF_ENABLED) CPU_INT64U CPU_TS64_to_uSec (CPU_TS64 ts_cnts) { CPU_INT64U ts_us; CPU_INT64U fclk_freq; fclk_freq = HAL_RCC_GetHCLKFreq(); ts_us = ts_cnts / (fclk_freq / DEF_TIME_NBR_uS_PER_SEC); return (ts_us); } #endif 修改完之后,再次编译,发现了很多重复定义的错误,都适合__dbg_ucos-iii.c文件相关,那就直接移除掉这个文件,再编译看看结果如何。 编译之后发现只有一个未定义的错误,打开os_cpu.h头文件,发现了下面这行代码: #define OS_TASK_SW_SYNC() __ISB() 明明定义了,却还是提示未定义的错误,那我搜索了一下__ISB()函数,在cmsis_armcc.h中明确定义了,难道没添加头文件引起的吗,那就添加头文件再编译一下,报错信息更多了,那很明显不是这个问题了。看到cmsis_armcc.h中有这一行代码: #define __ISB() do { __schedule_barrier(); __i***(0xF); __schedule_barrier(); } while (0U) 那就直接修改成 #define OS_TASK_SW_SYNC() __i***(0xF) 这样编译倒是没问题了。但是系统运行起来有没有问题就不知道,先这么做吧,这个头文件中还有一行代码也需要修改: #ifdef __ARMVFP__ #define OS_CPU_ARM_FP_EN 1u #else #define OS_CPU_ARM_FP_EN 0u #endif 修改为 #ifdef __TARGET_FPU_SOFTVFP #define OS_CPU_ARM_FP_EN 1u #else #define OS_CPU_ARM_FP_EN 0u #endif 编译后无错误。现在这系统能够正常运行起来了吗?讲实话我也不太清楚,那就测试一下吧。 |
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(三)测试系统
拷贝如下代码至main.c中。 #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include "bsp_cpu.h" //任务优先级 #define START_TASK_PRIO 2 //任务堆栈大小 #define START_STK_SIZE 512 //任务控制块 OS_TCB StartTaskTCB; //任务堆栈 CPU_STK START_TASK_STK[START_STK_SIZE]; //任务函数 void start_task(void *p_arg); //任务优先级 #define LED0_TASK_PRIO 3 //任务堆栈大小 #define LED0_STK_SIZE 128 //任务控制块 OS_TCB Led0TaskTCB; //任务堆栈 CPU_STK LED0_TASK_STK[LED0_STK_SIZE]; void led0_task(void *p_arg); //任务优先级 #define LED1_TASK_PRIO 4 //任务堆栈大小 #define LED1_STK_SIZE 128 //任务控制块 OS_TCB Led1TaskTCB; //任务堆栈 CPU_STK LED1_TASK_STK[LED1_STK_SIZE]; //任务函数 void led1_task(void *p_arg); //任务优先级 #define FLOAT_TASK_PRIO 5 //任务堆栈大小 #define FLOAT_STK_SIZE 256 //任务控制块 OS_TCB FloatTaskTCB; //任务堆栈 CPU_STK FLOAT_TASK_STK[FLOAT_STK_SIZE]; //任务函数 void float_task(void *p_arg); /***************************************************************************************************************************************** * Function Name: main * Input: None * Output: None * Returns: None * Description: 主函数 * Note: None *****************************************************************************************************************************************/ int main(void) { OS_ERR err; CPU_SR_ALLOC(); HW_Init(); MT_Init(); OSInit(&err); //初始化UCOSIII CPU_CRITICAL_ENTER(); //进入临界区 //创建开始任务 OSTaskCreate((OS_TCB * )&StartTaskTCB, //任务控制块 (CPU_CHAR * )"start task", //任务名字 (OS_TASK_PTR )start_task, //任务函数 (void * )0, //传递给任务函数的参数 (OS_PRIO )START_TASK_PRIO, //任务优先级 (CPU_STK * )&START_TASK_STK[0], //任务堆栈基地址 (CPU_STK_SIZE)START_STK_SIZE/10, //任务堆栈深度限位 (CPU_STK_SIZE)START_STK_SIZE, //任务堆栈大小 (OS_MSG_QTY )0, //任务内部消息队列能够接收的最大消息数目,为0时禁止接收消息 (OS_TICK )0, //当使能时间片轮转时的时间片长度,为0时为默认长度, (void * )0, //用户补充的存储区 (OS_OPT )OS_OPT_TASK_STK_CHK|OS_OPT_TASK_STK_CLR|OS_OPT_TASK_SAVE_FP, //任务选项,为了保险起见,所有任务都保存浮点寄存器的值 (OS_ERR * )&err); //存放该函数错误时的返回值 CPU_CRITICAL_EXIT(); //退出临界区 OSStart(&err); //开启UCOSIII while(1) { } } //开始任务函数 void start_task(void *p_arg) { OS_ERR err; CPU_SR_ALLOC(); p_arg = p_arg; CPU_Init(); #if OS_CFG_STAT_TASK_EN > 0u OSStatTaskCPUUsageInit(&err); //统计任务 #endif #ifdef CPU_CFG_INT_DIS_MEAS_EN //如果使能了测量中断关闭时间 CPU_IntDisMeasMaxCurReset(); #endif #if OS_CFG_SCHED_ROUND_ROBIN_EN //当使用时间片轮转的时候 //使能时间片轮转调度功能,设置默认的时间片长度s OSSchedRoundRobinCfg(DEF_ENABLED,10,&err); #endif CPU_CRITICAL_ENTER(); //进入临界区 //创建LED0任务 OSTaskCreate((OS_TCB * )&Led0TaskTCB, (CPU_CHAR * )"led0 task", (OS_TASK_PTR )led0_task, (void * )0, (OS_PRIO )LED0_TASK_PRIO, (CPU_STK * )&LED0_TASK_STK[0], (CPU_STK_SIZE)LED0_STK_SIZE/10, (CPU_STK_SIZE)LED0_STK_SIZE, (OS_MSG_QTY )0, (OS_TICK )0, (void * )0, (OS_OPT )OS_OPT_TASK_STK_CHK|OS_OPT_TASK_STK_CLR|OS_OPT_TASK_SAVE_FP, (OS_ERR * )&err); //创建LED1任务 OSTaskCreate((OS_TCB * )&Led1TaskTCB, (CPU_CHAR * )"led1 task", (OS_TASK_PTR )led1_task, (void * )0, (OS_PRIO )LED1_TASK_PRIO, (CPU_STK * )&LED1_TASK_STK[0], (CPU_STK_SIZE)LED1_STK_SIZE/10, (CPU_STK_SIZE)LED1_STK_SIZE, (OS_MSG_QTY )0, (OS_TICK )0, (void * )0, (OS_OPT )OS_OPT_TASK_STK_CHK|OS_OPT_TASK_STK_CLR|OS_OPT_TASK_SAVE_FP, (OS_ERR * )&err); //创建浮点测试任务 OSTaskCreate((OS_TCB * )&FloatTaskTCB, (CPU_CHAR * )"float test task", (OS_TASK_PTR )float_task, (void * )0, (OS_PRIO )FLOAT_TASK_PRIO, (CPU_STK * )&FLOAT_TASK_STK[0], (CPU_STK_SIZE)FLOAT_STK_SIZE/10, (CPU_STK_SIZE)FLOAT_STK_SIZE, (OS_MSG_QTY )0, (OS_TICK )0, (void * )0, (OS_OPT )OS_OPT_TASK_STK_CHK|OS_OPT_TASK_STK_CLR|OS_OPT_TASK_SAVE_FP, (OS_ERR * )&err); CPU_CRITICAL_EXIT(); //进入临界区 OSTaskSuspend((OS_TCB*)&StartTaskTCB,&err); //挂起开始任务 } //led0任务函数 void led0_task(void *p_arg) { OS_ERR err; p_arg = p_arg; while(1) { HW_Led0_On(); //LED0打开 OSTimeDlyHMSM(0,0,0,200,OS_OPT_TIME_HMSM_STRICT,&err); //延时200ms HW_Led0_Off(); //LED0关闭 OSTimeDlyHMSM(0,0,0,500,OS_OPT_TIME_HMSM_STRICT,&err); //延时500ms } } //led1任务函数 void led1_task(void *p_arg) { OS_ERR err; p_arg = p_arg; while(1) { HW_Led1_On(); HW_Delay_ms(500);//延时500ms HW_Led1_Off(); HW_Delay_ms(500); OSTimeDlyHMSM(0,0,0,100,OS_OPT_TIME_HMSM_STRICT,&err); } } //浮点测试任务 void float_task(void *p_arg) { OS_ERR err; CPU_SR_ALLOC(); static double double_num=0.00; while(1) { double_num+=0.01f; CPU_CRITICAL_ENTER(); //进入临界区 printf("double_num的值为: %.4frn",double_num); CPU_CRITICAL_EXIT(); //退出临界区 OSTimeDlyHMSM(0,0,0,20,OS_OPT_TIME_HMSM_STRICT,&err); } } 编译后,烧写进开发板,查看现象:LED灯没亮;那系统肯定没有运行起来,通过Debug看看哪里出问题了,结果发现程序停在了如下地方: 那说明是PendSV中断处理出了问题,看看整个工程中哪里需要调整。os_cpu_a.asm汇编文件中定义了OS_CPU_PendSVHandler函数,这是Micrium官方移植例程中修改了PendSV中断函数的名称,所以这边需要修改回来,然后再编译报该函数的重定义错误。 这边屏蔽掉stm32f7xx_it.c中的PendSV_Handler函数定义,再次编译;没有报错,那就再下载验证一下。结果还是失败了,那就再Debug一下,看看是哪里的问题,发现程序运行之后,开始任务调度之后就挂在空闲任务上。找来找去没发现什么问题,本来都准备放弃了,后来看到操作系统的时间都是通过滴答定时器中断产生的,然后仔细看了一下代码,虽然使用了滴答定时器,但是没有使用中断,那赶紧加上试试,顺便将stm32f7xx_it.h中定义的滴答定时器中断函数屏蔽掉。编译之后没报错,那就在测试一下。终于,LED灯如愿的闪烁起来 ,串口也正常工作起来了,说明操作系统真正运行起来了。 |
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只有小组成员才能发言,加入小组>>
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