FreeRTOS移植-教你修改portable(S3C2440、ARM9、gcc)

今天带大家从底层看一下移植FreeRTOS过程，刚好我手上只有S3C2440的开发板，刚好官方不支持ARM9架构（因为ARM9直接上Linux，用于FreeRTOS有点浪费），所以从看懂这篇文章，你将学会如何修改portable部分文件将FreeRTOS移植到官方不支持的芯片上。

FreeRTOS作为入门级实时操作系统，无论你是从事单片机还是嵌入式Linux，学习一下都大有好处。如果你手上是stm32之类的芯片，亦或者是官方portable文件夹中有的，那移植过程将会很简单，没有怎么办？

1. 简要介绍需要的文件

去官网下载源码，如果下不了，可以留言发给你。

压缩包里只有FreeRTOS这个文件夹是我们需要的

 FreeRTOS文件夹中也只有1个文件夹是我们需要的

我们只要include文件夹 ，加上5个文件。

还需要FreeRTOS/Source/portable/MemMang下的内存管理文件

源码中默认提供了5个文件，对应内存管理的5种方法，选一个就行，我们选heap_4.c

文件                            优点                                            缺点
heap_1.c    分配简单，时间确定                            只分配、不回收
heap_2.c    动态分配、最佳匹配                            碎片、时间不定
heap_3.c    调用标准库函数                                    速度慢、时间不定
heap_4.c    相邻空闲内存可合并                            可解决碎片问题、时间不定
heap_5.c    在heap_4基础上支持分隔的内存块    可解决碎片问题、时间不定

最后是一个用于全局配置的头文件FreeRTOSConfig.h

可以看这篇文章，了解如何配置：FreeRTOSConfig.h-FreeRTOS配置函数详解

2. portable硬件相关代码

可以参考freertos\Source\portable\GCC\ARM7_LPC2000的代码，但是我们是ARM9，和ARM7还是有区别的，需要一些修改。

2.1 port.c

static void prvSetupTimerInterrupt( void )
{
uint32_t ulCompareMatch;
extern void ( vTickISR )( void );
 
	// /* A 1ms tick does not require the use of the timer prescale.  This is
	// defaulted to zero but can be used if necessary. */
	// T0_PR = portPRESCALE_VALUE;
 
	// /* Calculate the match value required for our wanted tick rate. */
	// ulCompareMatch = configCPU_CLOCK_HZ / configTICK_RATE_HZ;
 
	// /* Protect against divide by zero.  Using an if() statement still results
	// in a warning - hence the #if. */
	// #if portPRESCALE_VALUE != 0
	// {
		// ulCompareMatch /= ( portPRESCALE_VALUE + 1 );
	// }
	// #endif
	// T0_MR0 = ulCompareMatch;
 
	// /* Generate tick with timer 0 compare match. */
	// T0_MCR = portRESET_COUNT_ON_MATCH | portINTERRUPT_ON_MATCH;
 
	// /* Setup the VIC for the timer. */
	// VICIntSelect &= ~( portTIMER_VIC_CHANNEL_BIT );
	// VICIntEnable |= portTIMER_VIC_CHANNEL_BIT;
	
	// /* The ISR installed depends on whether the preemptive or cooperative
	// scheduler is being used. */
 
	// VICVectAddr0 = ( int32_t ) vTickISR;
	// VICVectCntl0 = portTIMER_VIC_CHANNEL | portTIMER_VIC_ENABLE;
 
	// /* Start the timer - interrupts are disabled when this function is called
	// so it is okay to do this here. */
	// T0_TCR = portENABLE_TIMER;
	
	INTMSK &= ~((1<<0) | (1<<2) | (1<<5));
	INTMSK &= ~(1<<10);  /* enable timer0 int */
	TCFG0 = 99;  /* Prescaler 0 = 99, 用于timer0,1 */
    TCFG1 &= ~0xf;
    TCFG1 |= 3;  /* MUX0 : 1/16 */
 
    /* 设置TIMER0的初值 */
    TCNTB0 = 31;  /* 31250，1s中断一次 */
 
    /* 加载初值, 启动timer0 */
    TCON |= (1<<1);   /* Update from TCNTB0 & TCMPB0 */
 
    /* 设置为自动加载并启动 */
     TCON &= ~(1<<1);
     TCON |= (1<<0) | (1<<3);  /* bit0: start, bit3: auto reload */
}

port.c文件中只需要修改prvSetupTimerInterrupt( void )这一个函数，这个函数用于启动系统定时中断，相当于启动FreeRTOS的心跳。

涉及到的内容其实就是开启time0定时器中断，并设置为1ms中断一次。注释掉的部分为原来的代码。

2.2 portUSR.c

void vTickISR( void )
{
	// /* Save the context of the interrupted task. */
	portSAVE_CONTEXT();
 
	// /* Increment the RTOS tick count, then look for the highest priority
	// task that is ready to run. */
	 __asm volatile
	 (
		 "	bl xTaskIncrementTick	\t\n" \
		 "	cmp r0, #0				\t\n" \
		 "	beq SkipContextSwitch	\t\n" \
		 "	bl vTaskSwitchContext	\t\n" \
		 "SkipContextSwitch:			\t\n"
	 );
 
	 /* Ready for the next interrupt. */
	// T0_IR = portTIMER_MATCH_ISR_BIT;
	// VICVectAddr = portCLEAR_VIC_INTERRUPT;
	SRCPND = (1<<10);
	INTPND = (1<<10);	
	// /* Restore the context of the new task. */
	portRESTORE_CONTEXT();
	
}

这个文件也只需要改一个函数：vTickISR( void )为定时器中断处理函数

主要功能为检测是否需要切换任务，如果需要切换则切换任务，在这里我们要清除中断，以便继续心跳。

也就是这两行代码：

	SRCPND = (1<<10);
	INTPND = (1<<10);	

3. 启动代码

启动代码的关键在于进入irq中断

发生定时器中断时，pc会自动跳到中断向量表中irq中断所指示位置执行

我们需要让pc跳到vTickISR( void )，也就是上文所说的定时器中断处理函数：

b vTickISR

 这一句就够了，为什么直接跳进处理函数？不应该保存现场吗？

回到上文看定时器中断处理函数vTickISR( void )中：

portSAVE_CONTEXT();

 这一句的宏定义在portmacro.h中，他可以保存所有寄存器（如果移植到别的芯片，需要修改，无非就是异常保存现场那一套，特别简单，自己可以写出来）

而恢复现场也有：

portRESTORE_CONTEXT();

这一句帮我们做了。注意是b，而不是bl，因为加上l将改变lr寄存器。

但是这样做有个问题，会导致，无论什么irq中断都跳到定时器中断处理函数中，所以还要简单修改一下，分辨一下中断源是什么

do_irq:	
    stmdb sp!, {r0-r12}
	ldr r0,=0X4A000014/*INTOFFSET*/
	ldr r1,[r0]
	cmp r1,#10
	beq tick
	sub lr, lr, #4
	stmdb sp!, {lr}
	/* 处理irq异常 */
    bl handle_irq_c
    /* 恢复现场 */
    ldmia sp!, {r0-r12, pc}^  /* ^会把spsr_irq的值恢复到cpsr里 */
	
tick:
    ldmia sp!, {r0-r12}
	b vTickISR

INTOFFSET如果为10则代表了timer0中断。

4. Makefile

objs = boot.o main.o tasks.o timers.o list.o queue.o event_groups.o  sdram.o uart.o interrupt.o
objs += ./portable/MemMang/heap_4.o
objs += ./portable/ARM920T/port.o
objs += ./portable/ARM920T/portISR.o
CC = arm-linux-gcc
CFLAGS = -I /usr/local/arm/4.3.2/arm-none-linux-gnueabi/libc/usr/include/
CFLAGS += -I ./portable/ARM920T
CFLAGS += -I ./include
CFLAGS += -I .
 
 
all: $(objs)
	arm-linux-ld -T s3c2440.lds $^ /usr/local/arm/4.3.2/arm-none-linux-gnueabi/libc/usr/lib/libc.a  /usr/local/arm/4.3.2/lib/gcc/arm-none-linux-gnueabi/4.3.2/armv4t/libgcc.a -o s3c2440.elf
	arm-linux-objcopy -O binary -S s3c2440.elf s3c2440.bin
	
 
clean:
	rm *.bin *.o *.elf *.dis
 
distclean:
	rm $(dep_files)
	
%.o : %.c
	$(CC) -march=armv4t -c  $(CFLAGS) -o $@ $<
 
%.o : %.S
	$(CC) -c -o $@ $<

Makefile也很简单，无非就是把所有文件连起来。

5. 创建任务与测试

创建两个简单的任务用于测试，一个打印T2 run，一个打印T1 run和一个变量，成功则交替执行。

void vTask1( void *pvParameters )
{
	const char *pcTaskName = "T1 run\r\n";
	char i='A';
	/* 任务函数的主体一般都是无限循环 */
	for( ;; )
	{
	    i++;
		/* 打印任务1的信息 */
		puts( pcTaskName );
		//GPFDAT=~GPFDAT;
		put_char(i);
		puts("\r\n");
		delay(500000);
	}
}
void vTask2( void *pvParameters )
{
	const char *pcTaskName = "T2 run\r\n";
	/* 任务函数的主体一般都是无限循环 */
	for( ;; )
	{
		/* 打印任务1的信息 */
		puts( pcTaskName );
		//GPFDAT=~GPFDAT;
		delay(500000);
	}
}

测试结果： 

 完整代码已上传，发文时还未过审，有需要至我主页查看自取。