本帖最后由 DKENNY 于 2023-10-25 10:13 编辑
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1、前言
近期了解了mbedos，mbedos是一款功能非常强大的操作系统，可支持所有基于armcortex-m系列开发板的外设，提供了wifi、eth、蓝牙等多种外设接口。最近在使用mbedos移植APM32F4xx系列时，遇到了一些问题，简单分享一下。
2、mbed os简介
mbedos是一个面向ARM Cortex-M系列处理器的嵌入式开源系统，它由ARM公司提供，专门针对Cortex-M系列处理器进行开发。mbedos具有简单、轻量级、可移植性等特点，它支持多种开发工具和平台，包括Keil、IAR、GCC等。
mbedos的特征有： 轻量级：mbedos非常轻量级，不会占用太多系统资源，适合在资源有限的嵌入式系统中运行。 简单易用：mbedos提供了简单易用的API和开发工具，方便开发者进行嵌入式系统的开发。 可移植性：mbedos具有可移植性，可以在不同的Cortex-M系列处理器上运行。 高度集成：mbedos集成了多种常用的库和工具，方便开发者进行开发和管理。 开放源代码：mbedos的源代码是公开的，开发者可以自由获取和使用。
官网：https://os.mbed.com/mbed-os 开源平台：https://github.com/ARMmbed
mbedos将每个外设、引脚都封装成了一个class，我们只需在main函数中，定义并调用的类即可。 - /*
- * Copyright (c) 2006-2020 Arm Limited and affiliates.
- * SPDX-License-Identifier: Apache-2.0
- */
- #include "mbed.h"
- DigitalOut myled(LED1);//LED1,输出模式
- int main()
- {
- // check that myled object is initialized and connected to a pin
- if (myled.is_connected()) {
- printf("myled is initialized and connected!\n\r");
- }
- // Blink LED
- while (1) {
- myled = 1; // set LED1 pin to high
- printf("myled = %d \n\r", (uint8_t)myled);
- ThisThread::sleep_for(500);
- myled.write(0); // set LED1 pin to low
- printf("myled = %d \n\r", myled.read());
- ThisThread::sleep_for(500);
- }
- }
3、问题定位 在封装好gpio的前提下，我在main()中编写了如下代码进行测试，当触发按键中断时，程序找不到中断向量服务函数，pc指针跳至B. - #include "mbed.h"
- // Blinking rate in milliseconds
- #define BLINKING_RATE 500ms
- InterruptIn button(BUTTON1);//定义一个按键输入类
- DigitalOut led(LED2);//LED1，输入模式
- void flip()
- {
- led = !led;//led翻转
- }
- int main()
- {
- // Initialise the digital pin LED1 as an output
- button.rise(&flip);//配置button上升沿触发
-
- while (true)
- {
- ThisThread::sleep_for(BLINKING_RATE);//线程休眠500ms
- }
- }
我们需要知道一个前提，除了内核中断，mbedos会重新注册所有外设中断向量号所对应的中断服务函数。
于是，我开始进入Debug调试，也就是在执行NVIC_SetVector()这个函数时，会重新设置中断向量号对应的地址和偏移量。
进一步调试，进入NVIC_SetVector()，发现中断号为7（按键的中断向量号）的vector的地址（0x08003E69），在0x08000000中并没有出现。
而vector的地址（0x08003E69）却在0x20000000中奇迹般的出现了。
这是怎么回事？于是，我特地去看了一下mbed os的具体启动流程。
4、mbedos的启动流程
我查看了mbedos源码，发现在mbed_boot.c文件中有相关的阐述。
其主要的启动流程如下：
- * Reset (TARGET)
- * -> SystemInit (TARGET)
- * -> __main (LIBC)
- * -> __rt_entry (MBED: rtos)
- * -> __user_setup_stackheap (LIBC)
- * -> mbed_set_stack_heap (MBED: rtos/mbed_boot.c)
- * -> mbed_cpy_nvic (MBED: rtos/mbed_boot.c)
- * -> mbed_sdk_init (TARGET)
- * -> _platform_post_stackheap_init (RTX)
- * -> osKernelInitialize (RTX)
- * -> mbed_start_main (MBED: rtos/mbed_boot.c)
- * -> osThreadNew (RTX)
- * -> pre_main(MBED: rtos/mbed_boot.c)
- * -> __rt_lib_init (LIBC)
- * -> $Sub$main (MBED: rtos/mbed_boot.c)
- * -> mbed_main (MBED: rtos/mbed_boot.c)
- * -> main (APP)
- * -> osKernelStart (RTX)
因为mbedos内置了rtx操作系统，所以系统在执行SystemInit()后，执行__main后，不会立即执行main()函数，还会进行操作系统的一些初始化操作。
| __user_setup_stackheap (LIBC) | 取消startup.s的堆栈分配，由mbedos重新分配堆栈大小 | | mbed_cpy_nvic () | 复制中断向量表：ROM区->RAM区 | | mbed_sdk_init (TARGET) | 用户自定义，时钟更新及相关中断配置 | | _platform_post_stackheap_init | 初始化RTX堆栈 | | mbed_start_main() | 创建main的一个子线程，初始化C库 | | pre_main() | 执行__libc_init_array函数，主要用来定义C/C++中的对象的创建和销毁相关的动作 | | mbed_main | 用户自定义，程序的默认入口点 | | main | main函数入口点 |
5、问题解决
mbedos初始化时，系统会执行mbed_cpy_nvic()，将flash的中断向量表复制到ram区。当中断产生的时候，PC指针会跳转到ram区，从ram区查找对应的中断向量服务函数的入口地址。mbed_cpy_nvic()设置了SCB->VTOR寄存器的值为0x20000000。
除了mbed_cpy_nvic()外，还会执行mbed_sdk_init()，这个是用户自定义的，我发现我在里面又调用了一次SystemInit()，执行SystemInit()，会将SCB->VTOR的值设置为0x08000000。
设置了SCB->VTOR=0x08000000，这并不会改变向量表在0x20000000处的内容。这是因为，VTOR寄存器只保存了向量表的首地址，而不会保存向量表的内容。
而前面执行了mbed_cpy_nvic()，已经将中断向量表copy到了ram区，所以当中断发生时，最新的中断向量表会在ram区更新，而不会在rom区更新。
设置了SCB->VTOR=0x08000000后，处理器只会从0x08000000开始查找中断向量表，而不会再从0x20000000地址开始查找。每个特定的地址范围对应一个特定的中断向量，一旦设置了新的向量表首地址，处理器就会按照新的首地址来查找中断向量表，所以会出现中断服务函数不存在的情况，程序跳至B.。
解决方式：
1、注释掉自定义的mbed_sdk_init()的SystemInit()，保证程序只在startup.s文件中调用一次。
2、删除SystemInit()中对于SCB->VTOR的操作。
以上就是使用mbedos遇到的相关问题，欢迎讨论交流。
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