基于STM32的uc/OS系统移植及用Saleae Logic 16抓取分析波形

Posted 可乐飞冰5399

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了基于STM32的uc/OS系统移植及用Saleae Logic 16抓取分析波形相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

一、关于uc/OS系统

1.操作系统与裸机的区别

裸机运行的程序代码,一般由一个main函数中的while死循环和各种中断服务程序组成,平
时CPU执行while循环中的代码,出现其他事件时,跳转到中断服务程序进行处理,没有多任
务、线程的概念。而引人操作系统后,程序运行时可以把一个应用流程分割为多个任务,每个任务完成一部分工作,并且每个任务都可以写成死循环。操作系统根据任务的优先级,通过调度器使CPU分时执行各个任务,保证每个任务都能够得到运行。若调度方法优良,则可使各任务看起来是并行执行的,减少了CPU的空闲时间,提高了CPU的利用率。

2.uc/OS运行流程

在运行uC/OS系统的设备上,当程序执行时,首先会初始化系统任务管理所需要的各种链表等数据结构,接着根据应用程序需求创建任务,最后由调度器管理各个任务,而中断可由操作系统使能和除能,若使能中断则可以在其他任务运行时跳转到中断服务程序。

uc/OS工作流程图

1)初始化所有全局变量、数据结构,创建最低优先级空闲任务OSTaskIde (如果使用了统计任务,也在此创建),创建6个空数据链表:

  • 空任务控制块链表
  • 空事件控制块链表
  • 空队列控制块链表
  • 空标志组链表
  • 空内存控制块链表
  • 空闲定时器控制块链表
    2)至少创建一个任务。一般创建一个最高优先级别
    TaskStart任务(建议), 任务调度后,在这个任务中再创建其他任务,初始化硬件并开中断。
    3)进入多任务管理阶段,将就绪表中最高优先级任务的
    栈指针加载到SP中,并强制中断返回。
    4) μC/OS 的任务调度工作。任务调度是内核的主要服务,是区分裸机和多任务系统的最大特点,好的调度策略能更好地发挥系统的效率。调度工作主要包括:查找就绪表中最高优先级任务和实现任务切换。而任务切换又分为两种,分别为任务级的调度器OSSched和中断级的调度器OSIntExt。
    5)运行用户任务,某些用户任务会因为主动让出CPU、延时、请求临界资源或优先级不够高而挂起,由调度器调度运行其他任务。
    6) μC/OS的任务调度是靠周期时钟中断来实现的,每个时钟节拍到来就会产生一次定时中断,中断后启动调度器,运行就绪表中优先级最高的任务(非抢占型内核中断后继续运行被中断任务)。即过一段时间就检测是否有重要任务需要运行,若是就转而运行更重要的任务,从而确保实时性(裸机程序就无法这样做了)。在CM3芯片平台上,这个周期时钟中断由SysTick提供。

二、详细移植过程

将uc/OS-III移植到stm32上,构建3个任务:其中两个task分别以1s和3s周期对LED等进行点亮-熄灭的控制;另外一个task以2s周期通过串口发送“hello uc/OS! 欢迎来到RTOS多任务环境!”。

1.STM32Cubex创建工程

新建project,选择要用的芯片,这里选择STM32F103C8,选中星号开启项目。

配置调试接口为Serial Wire

配置时钟源,选择Crystal/Ceramic Resonator

将PC13、PA3设置为GPIO_OUTPUT模式,控制LED灯的亮灭,作为判断是否移值成功的依据。

设置串口USART1为异步模式Asynchronous
设置工程相关信息,并点击GENERATE CODE

2.为工程添加源码

在工程相同目录下新建下图所示文件夹,提前把下的源码整理进去,后面操作起来就会方便很多。

用Keil打开生成的工程,为项目添加如下图所示文件夹。

点击ADD FILES,选择ALL FILES,将提前整理好的源码添加进项目中的CPU文件夹。


点击LIB,将下图所示文件添加进项目中。


点击PORT,将下图所示文件夹加入项目中。
点击Source,将下图所示文件加入项目中。

点击 CONFIG,将下图所示文件添加进项目中。

点击BSP,将下图所示文件添加进项目中。

3.添加头文件路径

点击魔法棒,选择C/C++,点进Include Paths

将下图所示的头文件路径添加进项目中。

4.添加代码

1)bsp.h和bsp.c

bsp.h

// bsp.h
#ifndef  __BSP_H__
#define  __BSP_H__
#include "stm32f1xx_hal.h"
void BSP_Init(void);
#endif

bsp.c

// bsp.c
#include "includes.h"
#define  DWT_CR      *(CPU_REG32 *)0xE0001000
#define  DWT_CYCCNT  *(CPU_REG32 *)0xE0001004
#define  DEM_CR      *(CPU_REG32 *)0xE000EDFC
#define  DBGMCU_CR   *(CPU_REG32 *)0xE0042004
#define  DEM_CR_TRCENA                   (1 << 24)
#define  DWT_CR_CYCCNTENA                (1 <<  0)
CPU_INT32U  BSP_CPU_ClkFreq (void)

return HAL_RCC_GetHCLKFreq();

void BSP_Tick_Init(void)

	CPU_INT32U cpu_clk_freq;
	CPU_INT32U cnts;
	cpu_clk_freq = BSP_CPU_ClkFreq();
	#if(OS_VERSION>=3000u)
		cnts = cpu_clk_freq/(CPU_INT32U)OSCfg_TickRate_Hz;
	#else
		cnts = cpu_clk_freq/(CPU_INT32U)OS_TICKS_PER_SEC;
	#endif
	OS_CPU_SysTickInit(cnts);

void BSP_Init(void)

	BSP_Tick_Init();
	MX_GPIO_Init();

#if (CPU_CFG_TS_TMR_EN == DEF_ENABLED)
void  CPU_TS_TmrInit (void)

    CPU_INT32U  cpu_clk_freq_hz;
    DEM_CR         |= (CPU_INT32U)DEM_CR_TRCENA;           
    DWT_CYCCNT      = (CPU_INT32U)0u;
    DWT_CR         |= (CPU_INT32U)DWT_CR_CYCCNTENA;
    cpu_clk_freq_hz = BSP_CPU_ClkFreq();
    CPU_TS_TmrFreqSet(cpu_clk_freq_hz);

#endif
#if (CPU_CFG_TS_TMR_EN == DEF_ENABLED)
CPU_TS_TMR  CPU_TS_TmrRd (void)

    return ((CPU_TS_TMR)DWT_CYCCNT);

#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 = BSP_CPU_ClkFreq();
  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 = BSP_CPU_ClkFreq();
  ts_us     = ts_cnts / (fclk_freq / DEF_TIME_NBR_uS_PER_SEC);	
  return (ts_us);

#endif

2)main.c

/* Private define ------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PD */
/* 任务优先级 */
#define START_TASK_PRIO		3
#define LED0_TASK_PRIO		4
#define MSG_TASK_PRIO		5
#define LED1_TASK_PRIO		6

/* 任务堆栈大小	*/
#define START_STK_SIZE 		96
#define LED0_STK_SIZE 		64
#define MSG_STK_SIZE 		64
#define LED1_STK_SIZE 		64

/* 任务栈 */	
CPU_STK START_TASK_STK[START_STK_SIZE];
CPU_STK LED0_TASK_STK[LED0_STK_SIZE];
CPU_STK MSG_TASK_STK[MSG_STK_SIZE];
CPU_STK LED1_TASK_STK[LED1_STK_SIZE];

/* 任务控制块 */
OS_TCB StartTaskTCB;
OS_TCB Led0TaskTCB;
OS_TCB MsgTaskTCB;
OS_TCB Led1TaskTCB;

/* USER CODE END PD */

/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PM */

/* USER CODE END PM */

/* Private variables ---------------------------------------------------------*/

/* USER CODE BEGIN PV */

/* 任务函数定义 */
void start_task(void *p_arg);
static  void  AppTaskCreate(void);
static  void  AppObjCreate(void);
static  void  led_pc13(void *p_arg);
static  void  send_msg(void *p_arg);
static  void  led_pa3(void *p_arg);
/* USER CODE END PV */

/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
void SystemClock_Config(void);
/* USER CODE BEGIN PFP */

/* USER CODE END PFP */

/* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 */
/**
  * @brief System Clock Configuration
  * @retval None
  */
void SystemClock_Config(void)

  RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = 0;
  RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = 0;

  /**Initializes the CPU, AHB and APB busses clocks 
  */
  RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;
  RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;
  RCC_OscInitStruct.HSEPredivValue = RCC_HSE_PREDIV_DIV1;
  RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLMUL = RCC_PLL_MUL9;
  if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
  
    Error_Handler();
  
  /**Initializes the CPU, AHB and APB busses clocks 
  */
  RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
                              |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
  RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
  RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;
  RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

  if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_2) != HAL_OK)
  
    Error_Handler();
  


/* USER CODE END 0 */

/**
  * @brief  The application entry point.
  * @retval int
  */
int main(void)

	OS_ERR  err;
	OSInit(&err);
  HAL_Init();
	SystemClock_Config();
	//MX_GPIO_Init(); 这个在BSP的初始化里也会初始化
  MX_USART1_UART_Init();	
	/* 创建任务 */
	OSTaskCreate((OS_TCB     *)&StartTaskTCB,                /* Create the start task                                */
				 (CPU_CHAR   *)"start task",
				 (OS_TASK_PTR ) start_task,
				 (void       *) 0,
				 (OS_PRIO     ) START_TASK_PRIO,
				 (CPU_STK    *)&START_TASK_STK[0],
				 (CPU_STK_SIZE) START_STK_SIZE/10,
				 (CPU_STK_SIZE) START_STK_SIZE,
				 (OS_MSG_QTY  ) 0,
				 (OS_TICK     ) 0,
				 (void       *) 0,
				 (OS_OPT      )(OS_OPT_TASK_STK_CHK | OS_OPT_TASK_STK_CLR),
				 (OS_ERR     *)&err);
	/* 启动多任务系统,控制权交给uC/OS-III */
	OSStart(&err);            /* Start multitasking (i.e. give control to uC/OS-III). */
               



void start_task(void *p_arg)

	OS_ERR err;
	CPU_SR_ALLOC();
	p_arg = p_arg;
	
	/* YangJie add 2021.05.20*/
  BSP_Init();                                                   /* Initialize BSP functions */
  //CPU_Init();
  //Mem_Init();                                                 /* Initialize Memory Management Module */

#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,时间片长度为1个系统时钟节拍,既1*5=5ms
	OSSchedRoundRobinCfg(DEF_ENABLED,1,&err);  
#endif		
	
	OS_CRITICAL_ENTER();	//进入临界区
	/* 创建LED0任务 */
	OSTaskCreate((OS_TCB 	* )&Led0TaskTCB,		
				 (CPU_CHAR	* )"led_pc13", 		
                 (OS_TASK_PTR )led_pc13, 			
                 (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_ERR 	* )&err);		

/* 创建LED1任务 */
	OSTaskCreate((OS_TCB 	* )&Led1TaskTCB,		
				 (CPU_CHAR	* )"led_pa3", 		
                 (OS_TASK_PTR )led_pa3, 			
                 (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_ERR 	* )&err);										 
				 
	/* 创建MSG任务 */
	OSTaskCreate((OS_TCB 	* )&MsgTaskTCB,		
				 (CPU_CHAR	* )"send_msg", 		
                 (OS_TASK_PTR )send_msg, 			
                 (void		* )0,					
                 (OS_PRIO	  )MSG_TASK_PRIO,     	
                 (CPU_STK   * )&MSG_TASK_STK[0],	
                 (CPU_STK_SIZE)MSG_STK_SIZE/10,	
                 (CPU_STK_SIZE)MSG_STK_SIZE,		
                 (OS_MSG_QTY  )0,					
                 (OS_TICK	  )0,					
                 (void   	* )0,				
                 (OS_OPT      )OS_OPT_TASK_STK_CHK|OS_OPT_TASK_STK_CLR, 
                 (OS_ERR 	* )&err);
				 
	OS_TaskSuspend((OS_TCB*)&StartTaskTCB,&err);		//挂起开始任务			 
	OS_CRITICAL_EXIT();	//进入临界区

/**
  * 函数功能: 启动任务函数体。
  * 输入参数: p_arg 是在创建该任务时传递的形参
  * 返 回 值: 无
  * 说    明:无
  */
static  void  led_pc13 (void *p_arg)

  OS_ERR      err;

  (void)p_arg;

  BSP_Init();                                                 /* Initialize BSP functions                             */
  CPU_Init();

  Mem_Init();                                                 /* Initialize Memory Management Module                  */

#if OS_CFG_STAT_TASK_EN > 0u
  OSStatTaskCPUUsageInit(&err);                               /* Compute CPU capacity with no task running            */
#endif

  CPU_IntDisMeasMaxCurReset();

  AppTaskCreate();                                            /* Create Application Tasks                             */

  AppObjCreate();                                             /* Create Application Objects                           */

  while (DEF_TRUE)
  
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_13,GPIO_PIN_RESET);
		OSTimeDlyHMSM(0, 0, 1, 0,OS_OPT_TIME_HMSM_STRICT,&err);
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_13,GPIO_PIN_SET);
		OSTimeDlyHMSM(0, 0, 1, 0,OS_OPT_TIME_HMSM_STRICT,&err);
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  
  /* USER CODE END 3 */


static  void  led_pa3 (void *p_arg)

  OS_ERR      err;

  (void)p_arg;

  BSP_Init();                                                 /* Initialize BSP functions                             */
  CPU_Init();

  Mem_Init();                                                 /* Initialize Memory Management Module                  */

#if OS_CFG_STAT_TASK_EN > 0u
  OSStatTaskCPUUsageInit(&err);                               /* Compute CPU capacity with no task running            */
#endif

  CPU_IntDisMeasMaxCurReset();

  AppTaskCreate();                                            /* Create Application Tasks                             */

  AppObjCreate();                                             /* Create Application Objects                           */

  while (DEF_TRUE)
  
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_3,GPIO_PIN_RESET);
		OSTimeDlyHMSM(0, 0, 3, 0,OS_OPT_TIME_HMSM_STRICT,&err);
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_3,GPIO_PIN_SET);
		OSTimeDlyHMSM(0, 0, 3, 0,OS_OPT_TIME_HMSM_STRICT,&err);
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  
  /* USER CODE END 3 */


static  void  send_msg (void以上是关于基于STM32的uc/OS系统移植及用Saleae Logic 16抓取分析波形的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

uC/OS-II在STM32F103上的移植

uc/os iii移植到STM32F4---IAR开发环境

STM32开发 -- UCOSII移植

STM32开发 -- UCOSII移植

STM32开发 -- UCOSII移植

STM32开发 -- UCOSII移植