【国民技术N32项目移植】"基于N32G45X、freeRTOS和移远cat1的环境检测系统"项目移植1-freeRTOS移植

ARM

本帖最后由 jf_66501560 于 2023-1-29 14:17 编辑

一、背景介绍1.1 N32G45X介绍
N32G457系列采用 32 bit ARM Cortex-M4F内核，最高工作主频144MHz，支持浮点运算和DSP指令，
集成多达512KB Flash、144KB SRAM、4x12bit 5Msps ADC、4xOPAMP、7xCOMP、2x1Msps 12bitDAC，支持多达24通道电容式触摸按键，集成多路U(S)ART、I2C、SPI、QSPI、USB、CAN通信接
口，1xSDIO接口，1x10/100M以太网接口，数字摄像头（DVP）接口，内置密码算法硬件加速引擎。
1）内核 CPU

32 位 ARM Cortex-M4 内核+ FPU，单周期硬件乘除法指令，支持 DSP 指令和 MPU
内置 8KB 指令 Cache 缓存，支持 Flash 加速单元执行程序 0 等待
最高主频 144MHz，180DMIPS

2）加密存储器

高达 512KByte 片内 Flash，支持加密存储、多用户分区管理及数据保护，支持硬件 ECC 校验，10
万次擦写次数，10 年数据保持
144KByte 片内 SRAM（包含 16KByte Retention RAM），Retention RAM 支持硬件奇偶校验

3）通信接口

7 个 U(S)ART 接口, 最高速率达 4.5 Mbps，其中 3 个 USART 接口（支持 1xISO7816，1xIrDA，
LIN），4 个 UART 接口
3 个 SPI 接口，速率高达 36 MHz，其中 2 个支持 I2S
1 个 QSPI 接口，速率高达 144 Mbps
4 个 I2C 接口，速率高达 1 MHz，主从模式可配，从机模式下支持双地址响应
1 个 USB2.0 Full speed Device 接口
2 个 CAN 2.0A/B 总线接口
1 个 SDIO 接口，支持 SD/MMC 格式
1 个 Ethernet MAC 接口，支持 10M/100M 以太网
1 个 DVP （Digital Video Port）接口

1.2 freeRTOS介绍
FreeRTOS 是市场领先的微控制器和小型微处理器的实时操作系统 (RTOS)，与世界领先的芯片公司合作开发，历时 15 年，现在每 170 秒下载一次。FreeRTOS 在麻省理工学院的开源许可证下免费分发，包括一个内核和越来越多的适用于所有行业领域的库。FreeRTOS 的构建强调可靠性和易用性。
freeRTOS源码：https://github.com/freeRTOS
freeRTOS文档：https://www.freertos.org/zh-cn-cmn-s/features.html
二、freeRTOS API介绍2.1 任务2.1.1 xTaskCreate

BaseType_t xTaskCreate(
TaskFunction_t pvTaskCode,
const char * const pcName,
configSTACK_DEPTH_TYPE usStackDepth,
void *pvParameters,
UBaseType_t uxPriority,
TaskHandle_t *pxCreatedTask
);

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pvTaskCode：任务处理函数，一个独立的任务，不能返回，可以在函数内删除。
pcName：任务的名称，用于标识任务。
usStackDepth：任务栈的宽度，该值表示栈单元的数量，一个栈单元为16位或者32位，由portSTACK_TYPE指定，当该值与一个栈单元的大小（16或32）相乘即可得任务栈的大小。
pvParameters：任务的参数，用于向创建的任务传递信息。
uxPriority：任务优先级。
pxCreatedTask：任务句柄的指针，在删除任务的时候需要用到任务句柄。
2.1.2 xTaskCreateStatic

TaskHandle_t xTaskCreateStatic(
TaskFunction_t pxTaskCode,
const char * const pcName,
const uint32_t ulStackDepth,
void * const pvParameters,
UBaseType_t uxPriority,
StackType_t * const puxStackBuffer,
StaticTask_t * const pxTaskBuffer );

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pxTaskCode：任务处理函数
pcName：任务名称
ulStackDepth：任务栈的宽度
pvParameters：任务处理函数的参数
uxPriority：优先级
puxStackBuffer：任务栈，一般为成员为StackType_t的数组
pxTaskBuffer：保存任务控制块（Task control block）TCB结构体的buffer。
2.1.3 vTaskDelete

void vTaskDelete( TaskHandle_t xTask );

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xTask：任务句柄。
2.2 队列、互斥锁、信号量2.2.1 xQueueCreate

QueueHandle_t xQueueCreate(
UBaseType_t uxQueueLength,
UBaseType_t uxItemSize );

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uxQueueLength：队列所能容纳的数据项的最大个数
uxItemSize：数据项的大小，单位为字节
返回：
QueueHandle_t：成功则返回创建队列的句柄，失败返回NULL。
2.2.2 xQueueCreateStatic

QueueHandle_t xQueueCreateStatic(
UBaseType_t uxQueueLength,
UBaseType_t uxItemSize,
uint8_t *pucQueueStorageBuffer,
StaticQueue_t *pxQueueBuffer );

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uxQueueLength：队列能容纳的数据项的最大个数。
uxItemSize：数据项的大小。
pucQueueStorageBuffer：保存队列的buffer，大小为uxItemSize乘uxQueueLength。
pxQueueBuffer：保存消息队列结构体的buffer。
2.2.3 xQueueSend

BaseType_t xQueueSend(
QueueHandle_t xQueue,
const void * pvItemToQueue,
TickType_t xTicksToWait );

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xQueue：队列句柄
pvItemToQueue：指向数据项的指针
xTicksToWait：超时时间，超过该值未将消息发送出去则返回错误
2.2.4 xQueueReceive

BaseType_t xQueueReceive(
QueueHandle_t xQueue,
void *pvBuffer,
TickType_t xTicksToWait );

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xQueue：消息队列句柄。
pvBuffer：接收缓冲区，接受到的数据项将缓存到这里。
xTicksToWait：超时时间。如果 INCLUDE_vTaskSuspend 设置为 “1” ，则将阻塞时间指定为 portMAX_DELAY 会导致任务无限期地阻塞（没有超时）。
2.2.5 xSemaphoreCreateBinary

SemaphoreHandle_t xSemaphoreCreateBinary( void );

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返回：
SemaphoreHandle_t 信号量句柄。
2.2.6 xSemaphoreCreateMutex

SemaphoreHandle_t xSemaphoreCreateMutex( void )

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返回
SemaphoreHandle_t：互斥信号量句柄。
2.2.7 vSemaphoreDelete

void vSemaphoreDelete( SemaphoreHandle_t xSemaphore );

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xSemaphore：信号量句柄。
2.2.8 xSemaphoreTake

xSemaphoreTake( SemaphoreHandle_t xSemaphore, TickType_t xTicksToWait );

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xSemaphore：信号量句柄。
xTicksToWait：超时时间。
2.2.9 xSemaphoreGive

xSemaphoreGive( SemaphoreHandle_t xSemaphore );

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xSemaphore：信号量句柄。
2.3 事件组
2.3.1 xEventGroupCreate

EventGroupHandle_t xEventGroupCreate( void );

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返回：
EventGroupHandle_t：事件组句柄。
2.3.2 vEventGroupDelete

void vEventGroupDelete( EventGroupHandle_t xEventGroup );

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xEventGroup：事件组句柄。
2.3.3 xEventGroupWaitBits

EventBits_t xEventGroupWaitBits(
const EventGroupHandle_t xEventGroup,
const EventBits_t uxBitsToWaitFor,
const BaseType_t xClearOnExit,
const BaseType_t xWaitForAllBits,
TickType_t xTicksToWait );

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xEventGroup：事件组句柄。
uxBitsToWaitFor：等待的事件组的位，该值为正在等待的事件位的按位或，如(1<<5)|(1<<3)的值表示等待bit5和bit3。
xClearOnExit：return前是否清除相应的位。
xWaitForAllBits：是否等待所有位都被设置。
xTicksToWait：超时时间。
返回：
EventBits_t：事件组的事件位被设置的状态。
2.3.4 xEventGroupSetBits

EventBits_t xEventGroupSetBits( EventGroupHandle_t xEventGroup,
const EventBits_t uxBitsToSet );

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xEventGroup：事件组句柄。
uxBitsToSet：设置的位。
返回：
EventBits_t：事件组的事件位的状态。
2.4 软件定时器
2.4.1 xTimerCreate

TimerHandle_t xTimerCreate
( const char * const pcTimerName,
const TickType_t xTimerPeriod,
const UBaseType_t uxAutoReload,
void * const pvTimerID,
TimerCallbackFunction_t pxCallbackFunction );

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pcTimerName：定时器的名称。
xTimerPeriod：定时器周期，若需要延时的时间是的单位是ms，可使用pdMS_TO_TICKS。
uxAutoReload：循环定时器还是单次定时器。
pvTimerID：定时器ID，用于一个回调函数被注册到多个定时器的情况下识别定时器。
pxCallbackFunction：定时器回调函数，需满足void vCallbackFunction( TimerHandle_t xTimer )原型。
2.4.2 xTimerStart

BaseType_t xTimerStart( TimerHandle_t xTimer,
TickType_t xBlockTime );

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xTimer：定时器句柄。
xBlockTime：如果在xTimerStart的时候定时器的守护进程的队列已满，xBlockTime表示阻塞等待的时间。定时器队列的长度由configTIMER_QUEUE_LENGTH指定。
2.4.3 xTimerStop

BaseType_t xTimerStop( TimerHandle_t xTimer,
TickType_t xBlockTime );

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xTimer：定时器句柄。
xBlockTime：同xTimerStart的xBlockTime。
2.4.4 xTimerDelete

BaseType_t xTimerDelete( TimerHandle_t xTimer,
TickType_t xBlockTime )；

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xTimer：定时器句柄。
xBlockTime：同xTimerStart的xBlockTime。
三、freeRTOS移植
3.1 源码下载和源码文件结构
3.1.1 源码下载
https://freertos.org/zh-cn-cmn-s/index.html
3.1.2 源码文件结构

根目录的freeRTOS是内核，freeRTOS-plus是扩展，扩展中有freeRTOS的命令行工具CLI，TCP、和调试freeRTOS时获取任务调度、内存管理、消息队列和互斥量等各种事件信息的Trace。

进入内核目录（即freeRTOS文件夹）的Source。