Запуск FreeRTOS на MIK32

Введение

Большинство современных приложений на микроконтроллерах с 32-битной архитектурой требуют применения операционных систем реального времени (ОСРВ). Таких систем существует довольно много - ombOC, microC/OC-II, ThreadX, chibiOS, openRTOS и многие другие, но, наиболее получивших распространение стала система - FreeRTOS.

FreeRTOS - это бесплатное ответвление проекта openRTOS. Дополнительную прелесть этой системе придает легкая интеграция TCP/IP стека lwIP, так же проект с открытым исходным кодом.

В данной статье будет рассмотрено портирование этого проекта под платформу MIK32. Здесь не будет обучения работе с этой ОСРВ, однако таких материалов в интернете довольно много, поэтому здесь будет информация только про то, что нужно изменить в порте под RISC-V из стандартной поставки с сайта freertos.org.

Первые шаги

Загрузка файлов проекта

Есть два пути, по которым можно двигаться, один из них скорее более длительный и трудоемкий - взять за основу один из официальных портов RISC_V с сайта freertos.org и модернизировать его.

Или же взять за основу порт от компании syntacore, который будет по максимуму приближен к нашему микроконтроллеры, так как он основан на ядре SCR1 разработки этой компании. И этим путем мы и пойдем. Исходный порт находится в SDK по ссылке https://syntacore.com/page/products/sw-tools , имя файла 202212-sp1-sc-dt-win.zip.

И мы пойдем именно этим путем!

Краткое пояснение - что-где

В первую очередь найдем место, где находятся файлы самого движка ОСРВ, после чего нам нужно будет добавить эти файлы в свой проект-шаблон. В архиве SDK искомые файлы находятся здесь:

В подпапке include - все необходимые хидеры.

Папка portable находятся файлы, которые портируют систему на разные архитектуры. Здесь нас будет интересовать именно подпапка \GCC\RISC-V

Рабочая среда Eclipse

Будем работать в среде Eclipse. Скачать уже сконфигурированную оболочку можно в разделе Быстрый старт в Eclipse IDE. После установки среды в рабочей папке можно найти проект-шаблон:

Копируем содержимое этой директории во вновь созданную папку для нашего будущего проекта!

Далее, уже в Eclipse мы втягиваем проект в рабочий worspace, в меню выбираем "File->Import"

и выбираем место, где мы ранее сохранили шаблон-проект

остается нажать кнопку Finish. После этого проект должен вполне успешно собираться (Ctrl+B) и работать в микроконтроллере . Можно проверить это при желании.

Копирование файлов ОСРВ в проект

На данном этапе существует вариативность действий, но предлагается оставить структуру наиболее близкой к той, которая наблюдается в репозитории syntacore/freertos. Создадим папку FreeRTOS в директории src. Сначала копируем папку с хидерами и Си-файлы движка опtрационной системы в созданную src\FreeRTOS.

В этом месте создадим папку portable и скопируем в нее только необходимое, это файлы репозитория которые находятся в \portable\GCC\RISC-V\, далее нужно скопировать папку portable\Common (работа с MPU при наличии такового), а так же MemMang (модели памяти). На данном этапе проект должен выглядеть следующим образом:

Далее, так как мы должны выбрать только одну модель памяти из 5 вариантов, то удалим все файлы кроме heap_1.c - это самая базовая опция, без возможности очистки и удаления, более подробно про модели памяти можно узнать на сайте freertos.org.

На этом структура проекта в части основных исходных кодов FreerRTOS сформирована.

Файл ctr0.s

Следует найти этот системный файл в проекте и убедиться, что он не является файлом из внешнего репозитория (по умолчанию так). Поэтому следует этот важный файл содержать локально. Иначе все правки, которые мы внесем в этот файл отразятся на остальных проектах, которые этот файл используют.

Как было в случае копирования шаблона:

Поменял путь к папке, чтобы она адресовала именно в директорию с проектом:

Конфигурирование порта

Далее, нужно добавить несколько пользовательских конфигурационных файлов в корневую директорию \src. Для этого нужно скопировать туда FreeRTOSConfig.h и scr_sys.c, найдя их в репозитории \202212-sp1-sc-dt-win.zip/\sc-dt_2022.12-sp1\workspace\freertos\Demo\RISC-V_Syntacore_SCRx_GCC\. Первый отвечает за конфигурацию опций операционной системы, второй - за её связь с аппаратной частью ядра процессора (настройка системного таймера ядра и его периодическое прерывание).

В файле FreeRTOSConfig.h следует отключить часть модулей, чтобы объем прошивки позволил поместиться в 8кБ.

• Отключаем программные таймеры

#define configUSE_TIMERS 0 //

....

#define INCLUDE_xTimerPendFunctionCall 0

• Комментируем подключение файла arch.h

//#include "arch.h"

• Меняем системную частоту на 32МГц

#define configCPU_CLOCK_HZ				( 32000000 )

• Устанавливаем размер памяти для ОСРВ в 3 кБ

#define configTOTAL_HEAP_SIZE			( ( size_t ) 3*1024 )

На этом редактирование этого файла закончена. Следующий файл на редактирование - scr_sys.c.