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[分享] 移植uTenux操作系统到GD32F207ZE小红板

GD32 GD32 4770 人阅读 | 3 人回复 | 2016-02-24

本帖最后由 lvhuayi 于 2016-2-24 15:34 编辑

   首先感谢这次由爱板网等相关各方赞助并发起的GD32设计大赛活动。GD32系列MCU作为较罕见的国产MCU产品表现出了很高的品质，特别是GD32F207ZET6芯片为基于Cortex-M3内核的通用MCU属于一款较高端的产品。
   目前国产的RTOS更是百花齐放，既有本次活动的发起者之一trochiliOS，还有RT-Thread、SylixOS、djyos、raw-os、uTenux等等。在这里选择了uTenux移植到小红板。
   uTenux实时操作系统是由大连悠龙软件公司以基于TRON标准的T-Kernel精简版本uT/Kernel为核心开发的，主要针对ARM系列微控制器从ARM7/9至Cortex M系列。在大连悠龙的官网上有关于uTenux的具体介绍，这里不再过多说明。
   接下来，对uTenux的移植进行介绍。
   根据GD32F207ZE小红板自带的软件（GD32-Colibri-F207ZE-DEMO）我们看到其已经对小红板的led、uart、key等给出了BSP（目录board中），因此这对方便我们移植起到了帮助。本次移植要实现led点亮和uart打印输出的功能以帮助测试uTenux。
       从悠龙公司官网下载uTenux的源码包，目前最新版的uTenux为V2.0.00r400版，本移植工作就是针对这一版本进行。解压下载的源码包，可以在其中看到有uTenux的内核文件（source）、说明文件（manual）、代码示例（sample）等多个文件夹。其中uTenux与具体芯片无关的内核文件位于目录/source/uTenux/uTOS中，可将其整体复制到准备新建的工程中使用。
      采用Keil MDK 5.16a工具进行移植开发工作。建立的文件目录如图所示，其中
uTOS中存放为上述的uTenux与具体芯片无关的内核文件；
Obj中为建立的keil工程文件；
GD32F207ZET6中为小红板的所有硬件相关文件；
App中为用户主程序和任务应用程序；
   实现uTenux在小红板上的移植主要是对tk_config_depend.h、tm_monitor.c和startup_gd32f20x.s三个文件进行修改。
   tk_config_depend.h中定义了所移植芯片的一些参数，以及对uTenux的配置参数，具体设置可以参考文件《uTOS内核移植指南_uTenux_uTOS_Porting_Guide_C》；
  1. #ifndef __TK_CONFIG_DEPEND_H__
  2. #define __TK_CONFIG_DEPEND_H__

  4. #ifdef __cplusplus
  5. extern "C" {
  6. #endif

  8. /*
  9. * Vector ROM region definition, must be same as with startup code.
  10. */
  11. #define TK_ROM_VECTORAREA_TOP     0x08000000UL   /* ROM VCETOR table start      */
  12. #define TK_ROM_VECTORAREA_END     0x080001A8UL   /* ROM VCETOR table end   418B */
  13. #define TK_ROM_VECTOR_NUMBER              106U   /* ROM VCETOR table size       */

  15. /*
  16. * Kernel RAM region definition, ram region defined in link script must be same.
  17. */
  18. #define TK_RAM_TOTALAREA_TOP      0x20000000UL   /* Total Internal RAM start    */
  19. #define TK_RAM_VECTORAREA_TOP     0x20000000UL   /* RAM VCETOR table start      */
  20. #define TK_RAM_VECTORAREA_END     0x200001A8UL   /* RAM VCETOR table end   0.4K */
  21. #define TK_RAM_BSSDATAAREA_TOP    0x200001A8UL   /* Bss and Data area start     */
  22. #define TK_RAM_BSSDATAAREA_END    0x20002000UL   /* Bss and Data area end  7.6k */
  23. #define TK_RAM_SYSTEMAREA_TOP     0x20002000UL   /* Kernel malloc area start    */
  24. #define TK_RAM_SYSTEMAREA_END     0x20012000UL   /* Kernel malloc area end  64k */
  25. #define TK_RAM_USERAREA_TOP       0x20012000UL   /* User manual area start      */
  26. #define TK_RAM_USERAREA_END       0x20020000UL   /* User manual area end    56k */
  27. #define TK_RAM_STACKAREA_TOP      0x20020000UL   /* Stack startup area start    */
  28. #define TK_RAM_STACKAREA_END      0x20020000UL   /* Stack startup area end   0k */
  29. #define TK_RAM_TOTALAREA_END      0x20020000UL   /* Total Internal RAM end 128k */
  30. #define TK_RAM_VECTOR_NUMBER              106U   /* RAM VCETOR table size       */

  32. /*
  33. * Use Chip Deep Sleep ( Stop and Standby ) function
  34. */
  35. #define TK_USE_POW_DEEP           0U             /* 0:Disable 1:Enable */

  37. /*
  38. * Kernel tick source timer clock function and definition
  39. */
  40. #define TK_USE_SYSTICK_LESS       0U             /* 0: use systick, 1: use other timer */
  41. #define KNL_CFG_TIMER_CLOCK       72U           /* Timer clock input(MHz)?ê?select MCK */
  42. #define KNL_CFG_TIMER_INTLEVEL    0U             /* Timer interrupt level */
  43. #define KNL_CFG_TIMER_PERIOD      10U            /* Timer period(ms), between 1 and 50 */
  44.   
  45. /*
  46. *  System object number config
  47. */
  48. #define KNL_CFG_MAX_TSKID         8
  49. #define KNL_CFG_MAX_SEMID         4
  50. #define KNL_CFG_MAX_FLGID         4
  51. #define KNL_CFG_MAX_MBXID         2
  52. #define KNL_CFG_MAX_MTXID         2
  53. #define KNL_CFG_MAX_MBFID         2
  54. #define KNL_CFG_MAX_PORID         2
  55. #define KNL_CFG_MAX_MPLID         2
  56. #define KNL_CFG_MAX_MPFID         2
  57. #define KNL_CFG_MAX_CYCID         2
  58. #define KNL_CFG_MAX_ALMID         2

  60. /*
  61. * Task priority config
  62. */
  63. #define KNL_CFG_MAX_PRI           16U                        /* Large means low priority */

  65. /*
  66. * Use dynamic memory allocation when kernel init
  67. */
  68. #define TK_USE_MALLOC             1U

  70. /*
  71. * Use dynamic exception and high level programming language handler support define
  72. */
  73. #define TK_USE_INT_DEFHDR         1U             /* Dynamic exception handler support */
  74. #define TK_USE_INT_HLLHDR         1U             /* High level program language support*/

  76. /*
  77. * Use FPU for active FPU function
  78. */
  79. #define TK_USE_FPU                0U             /* 0:Disable 1:Enable */

  81. /*
  82. * Use clean-up sequence when kernel exit
  83. */
  84. #define KNL_CFG_USE_CLEANUP       1U

  86. /*
  87. * Debugger support function
  88. *   0: Invalid
  89. *   1: Valid
  90. */
  91. #define TK_USE_DBGSPT             0U

  93. /*
  94. * Use program trace function (in debugger support)
  95. */
  96. #define TK_USE_HOOK_TRACE         0U

  98. /*
  99. * Use object name to each control block
  100. *   0: Do not use object name
  101. *   1: Use object name
  102. */
  103. #define TK_USE_OBJ_NAME           1U
  104. #define TK_OBJ_NAME_LENGTH        8U             /* Object name length (Byte) */

  106. /*
  107. * Use tm_monitor to output kernel message
  108. */
  109. #define TK_USE_TM_MONITOR         1U

  111. /*
  112. * Output (error) messages from Kernel
  113. *   0: Do not output message
  114. *   1: Output message
  115. */
  116. #define TK_USE_MESSAGE            1U

  118. /*
  119. * Predefined boot message
  120. */
  121. #define KNL_CFG_BOOT_MESSAGE \
  122.             "\n" \
  123.             "-------------------------------------------------------\n" \
  124.             "                       micro Tenux                     \n" \
  125.             "              Supported MCU is GD32F207ZET6            \n" \
  126.             "                       (build 0400)                    \n" \
  127.             "  Copyright(c) 2008-2014 by Tenux Open Source Society  \n" \
  128.             "-------------------------------------------------------\n" \
  129.             "\n\0"

  131. #ifdef __cplusplus
  132. }
  133. #endif

  135. #endif /* __TK_CONFIG_DEPEND_H__ */
复制代码
   tm_monitor.c中主要是用于uTenux输出信息的一些函数，需要对其与小红板BSP进行适配修改，这里只需小的修改就可和小红板自带DEMO中colibri_bsp_uart.c文件中的函数进行替换；
  1. #include "colibri_bsp_uart.h"
  2. #include "gd32f20x.h"
  3. #include <tm_monitor.h>


  6. #if TK_USE_TM_MONITOR

  8. /* Definition of normal control char */
  9. #define TM_CHAR_NUL          0x00U               /* null character */
  10. #define TM_CHAR_ETX          0x03U               /* end of text character */
  11. #define TM_CHAR_CR           0x0DU               /* carriage return character */
  12. #define TM_CHAR_LF           0x0AU               /* line feed character */

  14. /*
  15. *    Function Name : tm_getchar
  16. *    Create Date   : 2013/2/18-2014/4/1
  17. *    Author        : wangshb
  18. *    Description   : disable interrupt,then receive char from console,util success
  19. *                    supported only on wait != 0 (polling not supported)
  20. *    Param         : int32_t wait: no used
  21. *    Return Code   : int32_t c: char to receive
  22. */
  23. int32_t tm_getchar( int32_t wait )
  24. {
  25.     uint8_t c;
  26.     uint32_t imask;
  27.           char character;

  29.     /* Disable interrupt */
  30.     imask = __get_PRIMASK();
  31.     __set_PRIMASK( 0x1u );

  33.     //c = tm_recvuart();
  34.           EvbUart1ReadByte(&character);
  35.           c = (uint8_t)character;

  37.     /* Enable interrupt */
  38.     __set_PRIMASK( imask );

  40.     return (int32_t)c;
  41. }

  43. /*
  44. *    Function Name : tm_getline
  45. *    Create Date   : 2013/2/18-2014/4/1
  46. *    Author        : wangshb
  47. *    Description   : disable interrupt,then receive a line from console,util success
  48. *                    special key is not supported
  49. *    Param         : uint8_t *buff: buffer to save one line chars
  50. *    Return Code   : int32_t len: line length to receive
  51. */
  52. int32_t tm_getline( uint8_t *buff )
  53. {
  54.     int32_t len = 0;
  55.     uint32_t imask;

  57.     /* Disable interrupt */
  58.     imask = __get_PRIMASK();
  59.     __set_PRIMASK( 0x1u );

  61.     for (;;) {
  62.         //*buff = tm_recvuart();
  63.                           EvbUart1ReadByte(buff);
  64.         //tm_senduart(*buff);                      /* echo back */
  65.                           EvbUart1WriteByte(*buff);
  66.         if ( *buff == TM_CHAR_CR ) {
  67.             //tm_senduart(TM_CHAR_LF);
  68.                                           EvbUart1WriteByte(TM_CHAR_LF);
  69.             *buff = TM_CHAR_NUL;
  70.         } else if ( *buff == TM_CHAR_ETX ) {
  71.             *buff = TM_CHAR_NUL;
  72.             len = -1;
  73.         }
  74.         if ( *buff == TM_CHAR_NUL ) {
  75.             break;
  76.         }
  77.         len++;
  78.         buff++;
  79.     }

  81.     /* Enable interrupt */
  82.     __set_PRIMASK( imask );

  84.     return len;
  85. }
  86. #endif /* TK_USE_TM_MONITOR */

  88. /*
  89. *    Function Name : tm_monitor
  90. *    Create Date   : 2013/2/18-2013/4/26
  91. *    Author        : wangshb
  92. *    Description   : Empty loop
  93. *    Param         : none
  94. *    Return Code   : none
  95. */
  96. void tm_monitor( void )
  97. {
  98.     for(;;) {
  99.         ;
  100.     }
  101. }

  103. #if TK_USE_TM_MONITOR
  104. /*
  105. *    Function Name : tm_putchar
  106. *    Create Date   : 2013/2/18-2014/4/1
  107. *    Author        : wangshb
  108. *    Description   : send a char to console util success
  109. *                    Ctrl-C is not supported
  110. *    Param         : int32_t c: char to send
  111. *    Return Code   : int32_t len: not used
  112. */
  113. int32_t tm_putchar( int32_t c )
  114. {
  115.     uint8_t buf = (uint8_t)c;
  116.     uint32_t imask;

  118.     /* Disable interrupt */
  119.     imask = __get_PRIMASK();
  120.     __set_PRIMASK( 0x1u );

  122.     if (buf == TM_CHAR_LF) {
  123.         //tm_senduart(TM_CHAR_CR);
  124.                           EvbUart1WriteByte(TM_CHAR_CR);
  125.     }
  126.     //tm_senduart(buf);
  127.                 EvbUart1WriteByte(buf);

  129.     /* Enable interrupt */
  130.     __set_PRIMASK( imask );

  132.     return 0;
  133. }

  135. /*
  136. *    Function Name : tm_putstring
  137. *    Create Date   : 2013/2/18-2014/4/1
  138. *    Author        : wangshb
  139. *    Description   : send a string to console util success
  140. *                    Ctrl-C is not supported
  141. *    Param         : const uint8_t *buff: string to send
  142. *    Return Code   : int32_t len: not used
  143. */
  144. int32_t tm_putstring( const uint8_t *buff )
  145. {
  146.     uint32_t imask;

  148.     /* Disable interrupt */
  149.     imask = __get_PRIMASK();
  150.     __set_PRIMASK( 0x1u );

  152.     while ( *buff != TM_CHAR_NUL ) {
  153.         if (*buff == TM_CHAR_LF) {
  154.             //tm_senduart(TM_CHAR_CR);
  155.                                           EvbUart1WriteByte(TM_CHAR_CR);
  156.         }
  157.         //tm_senduart(*buff);
  158.                                 EvbUart1WriteByte(*buff);
  159.         buff++;
  160.     }

  162.     /* Enable interrupt */
  163.     __set_PRIMASK( imask );

  165.     return 0;
  166. }
  167. #endif /* TK_USE_TM_MONITOR */
复制代码
   startup_gd32f20x.s中为小红板的启动文件，是汇编语言写的。这里需要将sysTick和PendSV所对应的中断处理函数替换为uTenux所提供的函数；
  1. Stack_Size          EQU     0x400

  3.                     AREA    STACK, NOINIT, READWRITE, ALIGN = 3
  4. Stack_Mem           SPACE   Stack_Size
  5. __initial_sp

  7. ;// <h> Heap Configuration
  8. ;//   <o>  Heap Size (in Bytes) <0-4096:8>
  9. ;// </h>
  10. Heap_Size           EQU     0x200

  12.                     AREA    HEAP, NOINIT, READWRITE, ALIGN = 3
  13. __heap_base
  14. Heap_Mem            SPACE   Heap_Size
  15. __heap_limit

  17.                     IMPORT knl_dsp_entry                      [WEAK]
  18.                                         IMPORT knl_int_tckhdr                     [WEAK]                 

  20.                     PRESERVE8
  21.                     THUMB

  23. ; Vector table entries with the exceptions ISR address
  24.                     AREA    RESET, DATA, READONLY
  25.                     EXPORT  __Vectors
  26.                     EXPORT  __Vectors_End
  27.                     EXPORT  __Vectors_Size

  29. __Vectors           DCD     __initial_sp                      ; Top of Stack
  30.                     DCD     Reset_Handler                     ; Vector Number 1,Reset Handler
  31.                     DCD     NMI_Handler                       ; Vector Number 2,NMI Handler
  32.                     DCD     HardFault_Handler                 ; Vector Number 3,Hard Fault Handler
  33.                     DCD     MemManage_Handler                 ; Vector Number 4,MPU Fault Handler
  34.                     DCD     BusFault_Handler                  ; Vector Number 5,Bus Fault Handler
  35.                     DCD     UsageFault_Handler                ; Vector Number 6,Usage Fault Handler
  36.                     DCD     0                                 ; Reserved
  37.                     DCD     0                                 ; Reserved
  38.                     DCD     0                                 ; Reserved
  39.                     DCD     0                                 ; Reserved
  40.                     DCD     SVC_Handler                       ; Vector Number 11,SVCall Handler
  41.                     DCD     DebugMon_Handler                  ; Vector Number 12,Debug Monitor Handler
  42.                     DCD     0                                 ; Reserved
  43.                     ;DCD     PendSV_Handler                    ; Vector Number 14,PendSV Handler
  44.                                         ;DCD     SysTick_Handler                   ; Vector Number 15,SysTick Handler
  45.                     DCD     knl_dsp_entry                     ; Vector Number 14,knl_dsp_entry
  46.                                         DCD     knl_int_tckhdr                    ; Vector Number 15,knl_int_tckhdr
复制代码
   uTenux启动任务的过程为：
main()->initctsk()->usermain()->App_TaskCreate()->App_TaskStart()
   这里建立三个用户任务：tsk_id_LED_R；tsk_id_LED_G；tsk_id_LED_Y分别点亮三个LED并通过uart输出相应的信息。
   以上就是对在小红板上移植uTenux的阶段总结。目前移植工作还未完成，存在任务启动后没有输出信息的问题，正在进一步解决中，所以就先不上传代码了。还是先把作业交了占个位置吧。
   TRON标准是国际上嵌入式领域OS开发的一个标准，因此这里对uTenux进行了研究和移植。当然对于RTOS还是要根据开发工作的需要进行选择。对于学习而言更推荐参考资料全面的trochiliOS，它有和小红板配套的教材《嵌入式实时操作系统原理与最佳实践》。毕竟RTOS的原理基本是类似的，一通百通吗。



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沙发

yanhaijian

发表于 2016-2-24 15:58:58 | 只看该作者

没听过这个操作系统。
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板凳

sellen-314350

发表于 2016-2-24 16:40:28 | 只看该作者

yanhaijian 发表于 2016-2-24 15:58
没听过这个操作系统。

我有段时间玩过。
好像是出自日本，记不住了。
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地板

糖悦之果飞

发表于 2016-2-25 15:24:04 | 只看该作者

亲，可以将内容一并发到经验频道，很有机会获得每月之星的呢http://jingyan.eeboard.com/
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