[硬件设计] 伪RTOS-ProroThread在CH573芯片上的移植

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RISCVnet|  楼主 | 2022-1-19 10:23 | 显示全部楼层 |阅读模式
​沁恒的CH573芯片是一个非常便宜好用的蓝牙芯片,采用了RISC内核,主频可达60M,资源是18KB RAM + 448KB FLASH + 32KB DataFlash。
在我们使用了芯片的蓝牙库后,会占用很多的ram,快速代码占用4k多,蓝牙协议栈还需要占用5k左右,还需要预留堆栈左右给芯片使用,留给客户的可用ram空间只剩下了8k不到,所以在给ch573移植操作系统时经常会遇到内存不够用的尴尬处境。
对于这类情况,一般都是使用蓝牙库自带的TMOS进行任务的调度处理。但是TMOS有一个无法避免的缺陷-它不是中断安全的。即我们不可以在中断中调用TMOS的函数,不然会出现函数调用不成功等意外情况,导致功能无法实现。
在这里将介绍一个占用特别小的伪RTOS,即ProtoThread。因为它并不是通过切换芯片寄存器等上下文实现的任务切换,所以只能算一个伪RTOS。
ProtoThread的作者Adam Dunkels,他是UIP,lwIP,Contiki的作者。ProtoThread现在作为物联网操作系统Contiki NG中负责任务调度的部分,它综合考虑了低功耗物联网设备的性能,可以在8位MCU上流畅运行。
在这里我们将介绍如何将ProtoThread移植到CH573,并写DEMO测试。
首先打开https://github.com/mx1117/ProtoThread-Core,从该网址下载从Contiki NG中提取出来的ProtoThread部分,该部分已经做了充分的移植准备工作,无需去Contiki NG源码中一点点移植。
下载后文件目录如下:
图片1.png
将lib、sys、transplant_ports文件夹和protothread.c和protothread.h两个文件拷贝到工程中,自行建立文件夹存放,这里将放在OS/protothread-core文件夹中:
图片2.png
移植ProtoThread-Core只需关注transplant_ports中的pt_ports.c和pt_ports.h两个文件,其他文件无需修改。
图片3.png
这里需要注意,库中已经做好了头文件路径,用户只需要将ProtoThread-Core文件夹目录添加到头文件目录即可,其他文件夹无需一一添加。
图片4.png
先查看pt_ports.h:
图片5.png
移植需要根据上图注释定义好上图中的各个类型,一般32位系统可以默认无需修改。
定义完成后接下来就是要在pt_ports.c中实现头文件中的protothread_clock_init()和protothread_clock_time()两个接口函数。
protothread_clock_init ()是用户调用protothread.c中的protothread_init函数中会调用的子函数,它作用是初始化给protothread的心跳时钟,我们可以在这里编写给心跳时钟初始化,注意需要和pt_ports.h中的PROTOTHREAD_CLOCK_SECONDS宏定义相对应。
比如PROTOTHREAD_CLOCK_SECONDS为1000,那么用户需要实现一个1ms的心跳时钟,这个1ms就是由 1s / PROTOTHREAD_CLOCK_SECONDS 得到的。实现函数的时候注意在pt_ports.h中添加芯片定时器相关的头文件。
这里采用CH573的SysTick作为ProtoThread的时基,并且需要在systick中断中调用protothread的定时器更新函数:
图片6.png
移植必须要在定时器中断中调用以下语句:
进入etimer_request_poll函数中进行查看:
图片7.png
可以看到在此处调用了process_poll,这就是protothread中唤起线程的唯一中断安全的函数,可以在中断中调用。在后续编程时,可以在其他中断中(比如串口中断),唤起相关线程进行数据任务处理。
现在移植函数已经写好,接下来就需要在main函数中进行初始化了,在main函数中添加protothread的初始化:
图片8.png
并且需要在主循环任务中添加protothread轮询任务:
图片9.png
到这里,protothread就移植成功了,这里进行编写一个demo进行功能测试,在app文件夹下新建app_process.c,并在include中新建app_process.h。
编写测试demo:
图片10.png
如果需要在其他文件中调用process,就在头文件中添加PROCESS_NAME:
图片11.png
测试demo使用了contiki的软件定时器etimer,etimer会在一个线程中,在定时器到期后,对该process发送一个PROCESS_EVENT_TIMER的event,该process就会启动并接收到该event。
所以该任务启动时会打印一次“app_process start”,接下来就是每秒钟打印一个protothread etimer。
将程序编译后烧录,观察串口助手:
图片12.png
可以发现运行现象和观察程序得到的结果一致。
本次CH573移植工程已上传到:https://github.com/mx1117/ProtoThread-Templates
protothread还有很多用法,后续会一一编写相关例程的process进行讲解。

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