djyos for LM3S8962移植说明

只看该作者 · 2009-10-10 08:51

本帖最后由 djyos 于 2009-10-10 08:58 编辑

看本文件请参考《都江堰操作系统与嵌入式系统设计》第15章，该书在www.djyos.com可以下载。
移植工作是在Ti赠送的EKK8962评估套件上完成的，在此对Ti的支持表示感谢。该开发套件的介绍网址（些本文时有效，不敢包永远有效）：
http://www.luminarymicro.com/products/lm3s8962_can_ethernet_evaluation_kit.html
原理图下载地址：
www.djyos.com/jpg/EK-LM3S8962_EvalBoard_SCH.pdf
lm3s8962是一款cortex-m3的mcu，得益于cortex-m3处理器的架构优势，lm3s8962移植过程相当简单，需要修改的地方只有：
1、  链接配置文件，在keil MDK中就是debug.scat和release.scat文件。
2、  跟工程相关的初始化文件appinit.c和配置文件config-prj.h。
3、  启动代码中系统时钟初始化部分，即initcpuc.c文件。
4、  与外设相关的代码，目前计有：按键驱动（key-hard.c）、串口驱动（uart.c）、流水灯程序（在main.c文件中）。严格来说，这些已经不属操作系统移植范畴，将在另文讲述。
以上也是移植到其他cortex-m3处理器的方法。
1.    链接配置文件
由于cortex-m3在设计内核时，已经粗线条式地划分好了存储器配置，flash的起始地址必定是0，片内ram的起始地址必定是0x20000000。因此，不同的cortex-m3芯片，如果没有扩展片外存储器的话，debug.scat和release.scat的修改是相当简单的，只需要把ram尺寸和flash尺寸修改一下就可以了。keil MDK使用的是realview编译环境，其说明中说在scat文件中可以用#define定义符号，如：
[pre]#define BASE_ADDRESS 0x8000
[/pre] 但我实际试了一下，keil并不支持，估计MDK带的不是realview的完整版本有关，因此修改scat文件时也稍微复杂一点。
debug.scat文件的内容如下，其中斜体粗体部分是需修改的，分号后表示注释。
ROM_LOAD 0 0x40000    ；0x40000为实际flash尺寸，lm3s8962有256K flash
{
text_sysload 0
{
      initcpu.o (RESET, +FIRST)
   initcpu.o (+RO)
   * (+RO)
}

RW_vect 0x20000000
{
      int.o (.vect_table_base)
}
rw_sysload +0
{
      * (+RW)
}

zi_sysload +0
{
      * (+ZI)
}

handle_msp 0x20010000 EMPTY -0x400 ；0x20010000是lm3s8962 的ram末地址+1。
{
}
}
release.scat的修改也类似，这里不再重复了。
需要移植djyos到其他cm3芯片时，只要不涉及到片外扩展内存，照章办理即可。

字数限制，待续……

只看该作者 · 2009-10-10 08:52

本帖最后由 djyos 于 2009-10-10 08:58 编辑

2.    工程初始化和配置文件
也就是指appinit.c和配置文件config-prj.h两个文件，appinit.c在目录：
djyos\si\arch\cortex-m3\board\DIYstm32\appinit 中。config-prj.h在目录：
djyos\si\prj-lm3s-ekk8962\include 中。
config-prj.h是一个工程配置文件，其内容主要包括三个方面：
1、  配置目标硬件设置，比如主频，中断数量等，比如：
#define M 1000000
#define cn_mclk       (50*M)    //主频
#define cn_fclk       cn_mclk    //cm3自由运行外设时钟
移植者按照自己目标硬件和工程需求来确定这些配置。
2、  内核运行相关的常量，比如tick周期时间，允许登记的事件类型上限，允许同时存在的、未处理完成的事件条数等。比如：
#define cn_tick_ms    1    //操作系统内核时钟脉冲长度，以毫秒为单位。
#define cn_tick_hz    1000 //内核时钟频率，单位为hz。
#define cn_fine_us    1    //操作系统内核精密时钟脉冲长度，以微秒为单位。
                           //它表示从上一次tick脉冲开始至今流逝的时间量。
#define cn_fine_hz    1000000 //内核精密时钟频率，是cn_fine_us的倒数。
OS的内存需求与这些配置密切相关，应该按目标应用和硬件实配内存数量来确定这些配置。
3、  组件裁剪，djyos可裁剪组件的去留就是在这里实现的。例如：
#define cfg_keypad       1 //是否包含键盘驱动
#define cfg_djyfs          0 //是否包含文件系统
#define cfg_djyfs_flash    0 //是否包含flash文件系统的驱动
把你的工程中需要的组件定义为1，不需要的定义为0就可以了。
appinit.c则按照前述配置，决定是否调用可裁剪模块的初始化函数。例如：
#if cfg_keypad == 1
module_init_keyboard();
#endif
3.    时钟初始化
虽然时钟初始化是cpu启动代码的一部分，但它是用c语言写成的，在initcpu.c中。时钟初始化函数cpu_init不长，全部列出如下：
void cpu_init(void)
{
switch(pg_scb_reg->CPUID)
{
      case cn_revision_r0p0:break; //市场没有版本0的芯片
      case cn_revision_r1p0:
         pg_scb_reg->CCR |= bm_scb_ccr_stkalign;
         break;
      case cn_revision_r1p1:
         pg_scb_reg->CCR |= bm_scb_ccr_stkalign;
         break;
      case cn_revision_r2p0:break; //好像没什么要做的
}
if(((pg_sysctl_reg->RCC & cn_rcc_check_msk ) == cn_rcc_test_value )
      &&((pg_sysctl_reg->RCC2 & (u32)cn_rcc2_check_msk ) == (u32)cn_rcc2_test_value ))
{
         return ; //时钟已经初始化好
}
//开始初始化时钟
//step1:旁路pll和系统时钟分频器
bb_sysctl_rcc_bypass = 1;
bb_sysctl_rcc_ensysdiv = 0;
bb_sysctl_rcc2_bypass2 = 1;

//step2:设置rcc和rcc2寄存器
pg_sysctl_reg->RCC = cn_rcc_set_step2;
pg_sysctl_reg->RCC2 = (u32)cn_rcc2_set_step2;

pg_sysctl_reg->RCC = cn_rcc_set_step3;
pg_sysctl_reg->RCC2 = (u32)cn_rcc2_set_step3;

//step3:等待pll ready
while(bb_sysctl_ris_plllris == 0);

//step4:接通pll和系统时钟分频器
bb_sysctl_rcc_bypass = 0;
bb_sysctl_rcc2_bypass2 = 0;
}
这里首先检查cpu版本，根据cpu版本做了相应的设置，代码很简单。
接下来是时钟初始化，单片机经常用在实时控制中，这种系统要求快速启动，尤其是系统灾难恢复时，更加要求缩短系统失效时间。有硬件经验的人都知道，晶体起振和PLL稳定是需要比较长的时间的，在灾难恢复中，灾难事件往往没有破坏系统的时钟部分，这种情况就无需重新初始化时钟，以节约时间。所以在代码的开头，我们首先判断时钟状态，也就是判断RCC和RCC2两个寄存器中跟主时钟相关的位值是否等于我们的设定值。如果正常的话，则直接返回，否则把他们复位后再重新初始化。
初始化的过程非常简单，就是按照lm3s的datasheet第6.2节的1~5步设置寄存器即可，设置完了直接就可以工作了。

只看该作者 · 2009-10-10 08:53

本帖最后由 djyos 于 2009-10-10 08:59 编辑

4.    固件库与位带操作
移植操作系统，就不得不跟cpu的时钟发生器和外设模块打交道，得赞一下流明cm3的外设设计，功能简洁实用，寄存器配置合理，方便易用，尤其是文档，每个功能模块都有“初始化和配置”一节，英文版叫“Initialization and Configuration”，step by step地教你如何初始化和使用相关外设，真是体贴到家了，用起来很是省心。
美中不足的是，每个芯片的datasheet都只讲本芯片的外设，没有一个归纳性的文档，每篇datasheet都重复许多相同的内容，但想获得全系列的资料又不得，这点还是stm32想得周到。此次移植，虽然以lm3s8962为目标板，但移植OS，或者一个有长远计划的开发项目，当然希望自己的代码能兼容更多的芯片。比如uart，不同的lm3s芯片，1~3个串口的都有，那么移植OS，就应该考虑全部3个uart，而不是lm3s8962的2个。要考虑第三个uart，就要找到它的寄存器地址，你可以在流明的芯片选择表中找一个有3串口的芯片的datasheet来看。这里我介绍大家一个捷径，以uart为例，安装流明的库后，在C:\DriverLib（安装目录）中，找到"hw_uart.h"文件并打开，里面定义了lm3s所有型号可能存在的串口的寄存器定义，其他设备亦照章办理即可。用相同的方法，djyos定义了8个fpio端口，而不是lm3s8962的7个。
大家读了djyos的代码后就会发现，djyos并没有使用流明提供的外设库，stm32版本也一样。我并不是排斥固件库，毕竟它是厂商优化并测试过的，不排除以后写usb或者网络协议的时候会使用固件库。嵌入式编程中，大多数时间是花在读外设使用说明书以及设计程序上，编写外设寄存器读写函数和宏的时间其实很少，所以使用固件库节省的时间其实是很有限的。但使用固件库的副作用也很明显，因为每一个系统都有其编码风格，作为希望在许多平台间移植的操作系统，应该在不同平台间保持风格一致。而使用厂家的外设库，你可能就要将就它的编码风格，不同厂家的编码风格是不同的，同属cortex-m3的Luminary和ST，库的风格截然不同。所以，djyos不使用流明的外设库，但库源码是一份不可多得的参考资料。

嵌入式系统可能要控制有严格时序要求的外设，这时候，IO语句的高效就非常重要了，cortex-m3有位带功能，可以帮助我们实现高效的IO控制。外设的控制寄存器中，大多数控制功能是由寄存器中的某一个bit完成的，正是cortex-m3位带功能大显身手的地方。下面以uart外设的LCRH寄存器为例说明一下djyos利用位带的方法。
在uart.h文件中，有如下的红定义：
#define cn_uart_lcrh_set       ((0<<bo_uart0_lcrh_brk)\
                                          +(0<<bo_uart0_lcrh_pen)\
                                          +(0<<bo_uart0_lcrh_stp2)\
                                          +(1<<bo_uart0_lcrh_fen)\
                                          +(3<<bo_uart0_lcrh_wlen)\
                                          +(0<<bo_uart0_lcrh_sps))
//uart0 LCRH寄存器位定义
#define bb_uart0_lcrh_base  (0x42000000 + 0xc02c*32)          //位带基址
#define bb_uart0_lcrh_brk (*(vu32*)(bb_uart0_lcrh_base+4*0))
#define bo_uart0_lcrh_brk 0 //1=当前字符发送完后，发送终止位
#define bb_uart0_lcrh_pen (*(vu32*)(bb_uart0_lcrh_base+4*1))
#define bo_uart0_lcrh_pen 1 //1=使能奇偶校验
#define bb_uart0_lcrh_eps (*(vu32*)(bb_uart0_lcrh_base+4*2))
#define bo_uart0_lcrh_eps 2 //0=奇校验，1=偶校验
#define bb_uart0_lcrh_stp2  (*(vu32*)(bb_uart0_lcrh_base+4*3))
#define bo_uart0_lcrh_stp2  3 //1=发送两个停止位
#define bb_uart0_lcrh_fen (*(vu32*)(bb_uart0_lcrh_base+4*4))
#define bo_uart0_lcrh_fen 4 //1=fifo使能
#define bm_uart0_lcrh_wlen  0x00000060
#define bo_uart0_lcrh_wlen  5 //字长，0~3=5~8位
#define bb_uart0_lcrh_sps (*(vu32*)(bb_uart0_lcrh_base+4*6))
#define bo_uart0_lcrh_sps 7 //必须和pen位相同

bb_开头的宏定义，定义了单个bit成员的位带地址指针，代码中这样使用：
bb_uart0_ctl_en = 0;       //停止uart0模块
bm_开头的宏，定义了多个bit组成的成员的掩码。
bo_开头的宏，定义了bit成员的字内偏移量。
这三个宏，独立使用和组合使用，能完成各种寄存器控制，例如定义LRCH寄存器的初始值cn_uart_lrch_set。
cn_uart_lcrh_set定义了LCRH寄存器的初始设置值，用于初始化文件中：
pg_uart0_reg->LCRH = cn_uart_lcrh_set;

djyos for LM3S8962移植说明

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