相关文章

FreeRTOS qemu mps2-an385 bsp 移植制作 ：环境搭建篇

开发环境

• Win10 64位 + VS Code，ssh 远程连接 ubuntu

• VMware Workstation Pro 16 + Ubuntu 20.04

• FreeRTOSv202212.01（备注：可以在 github 获取最新版本）

• qemu qemu-system-arm mps2-an385 开发板，qemu 版本 QEMU emulator version 4.2.1 或更高

• arm gcc 交叉编译工具链：当前使用 gcc 编译环境， gcc-arm-11.2-2022.02-x86_64-arm-none-eabi， gcc version 11.2.1 20220111

前言

• 前面的 FreeRTOS qemu mps2-an385 bsp 移植制作 ：环境搭建篇 大体讲了一下环境搭建，初步配置了工程目录

• 本篇继续优化，然后配置 VS Code gdb 调试，让系统启动起来

目录调整

• 本篇为了系统的介绍 FreeRTOS 的整个移植过程，暂时使用现有的 FreeRTOS Demo，所以 main.c 暂时写个 空的 main 函数即可

• main.c

#include <FreeRTOS.h>
#include <FreeRTOSConfig.h>int main(void)
{return 0;
}

FreeRTOS hook 函数

• 在 BSP 移植时，需要用户实现一些系统钩子函数（Hook），可以全部改为空函数

• 新建 port.c 文件，放在 qemu_mps2/application/port.c

#include <FreeRTOS.h>
#include <task.h>
#include <FreeRTOSConfig.h>void vAssertCalled(void)
{while (1);
}void vApplicationTickHook(void)
{
}void vApplicationIdleHook(void)
{
}void vApplicationGetIdleTaskMemory(StaticTask_t ** ppxIdleTaskTCBBuffer,StackType_t ** ppxIdleTaskStackBuffer,uint32_t * pulIdleTaskStackSize)
{
}void vApplicationGetTimerTaskMemory(StaticTask_t ** ppxTimerTaskTCBBuffer,StackType_t ** ppxTimerTaskStackBuffer,uint32_t * pulTimerTaskStackSize)
{
}void vApplicationMallocFailedHook(void)
{
}

Makefile 构建文件

• 当前使用 gcc 交叉编译的方式，所以创建 Makefile，qemu_mps2/Makefile，用于 make 编译构建

• 产物： qemu_mps2.elf

OUTPUT_DIR := ./output
IMAGE := qemu_mps2.elfKERNEL_ROOT = ./..
#CROSS_COMPILE := /home/rtt/linux/tools/gcc-arm-none-eabi-10-2020-q4-major/bin
CROSS_COMPILE = /home/zhangsz/linux/tools/gcc-arm-11.2-2022.02-x86_64-arm-none-eabi/bin/CC = $(CROSS_COMPILE)/arm-none-eabi-gcc
LD = $(CROSS_COMPILE)/arm-none-eabi-gcc
SIZE = $(CROSS_COMPILE)/arm-none-eabi-size
MAKE = makeCFLAGS += $(INCLUDE_DIRS) -nostartfiles -ffreestanding -mthumb -mcpu=cortex-m3 \-Wall -msoft-float -g -O0 -ffunction-sections -fdata-sections \-std=gnu99 \LDFLAGS=-mthumb \-mcpu=cortex-m3 \-mlittle-endian \-ffreestanding \-specs=nano.specs \-specs=nosys.specs \-specs=rdimon.specs \-T$(LINK_SCRIPTS) \-Wl,-Map=qemu_mps2.mapKERNEL_DIR = $(KERNEL_ROOT)/Source
KERNEL_PORT_DIR += $(KERNEL_DIR)/portable/GCC/ARM_CM3INCLUDE_DIRS += -I$(KERNEL_DIR)/include \-I$(KERNEL_DIR)/portable/GCC/ARM_CM3SOURCE_FILES += $(KERNEL_DIR)/tasks.c
SOURCE_FILES += $(KERNEL_DIR)/list.c
SOURCE_FILES += $(KERNEL_DIR)/queue.c
SOURCE_FILES += $(KERNEL_DIR)/timers.c
SOURCE_FILES += $(KERNEL_DIR)/event_groups.c
SOURCE_FILES += $(KERNEL_DIR)/stream_buffer.c
SOURCE_FILES += $(KERNEL_DIR)/portable/MemMang/heap_4.c
SOURCE_FILES += $(KERNEL_DIR)/portable/GCC/ARM_CM3/port.cDEMO_ROOT = $(KERNEL_ROOT)
DEMO_PROJECT = $(DEMO_ROOT)/qemu_mps2
INCLUDE_DIRS += -I$(DEMO_PROJECT) \-I$(DEMO_PROJECT)/application \-I$(DEMO_PROJECT)/CMSIS/Core/Include \-I$(DEMO_PROJECT)/CMSDK_CM3/IncludeSOURCE_FILES += $(DEMO_PROJECT)/application/main.c
SOURCE_FILES += $(DEMO_PROJECT)/CMSDK_CM3/Source/system_CMSDK_CM3.c
SOURCE_FILES += $(DEMO_PROJECT)/application/port.cASM_OBJS = $(DEMO_PROJECT)/CMSDK_CM3/Source/GCC/startup_CMSDK_CM3.oAPP_OBJS=$(patsubst  %.c, %.o, $(SOURCE_FILES))LINK_SCRIPTS = $(DEMO_PROJECT)/CMSDK_CM3/Source/GCC/gcc_arm.ldall: app@echo "---- build end ----".c.o:$(CC) -c $^  -o $@ $(CFLAGS).S.o:$(CC) -c $^ -o $@ $(CFLAGS)app : $(APP_OBJS) $(ASM_OBJS)$(CC)  $^ -o $(IMAGE) $(LDFLAGS)clean :rm -f $(APP_OBJS)rm -f $(ASM_OBJS)rm -f $(IMAGE)export CFLAGS CC

编译

• 进入 bsp qemu_mps2 目录下，可以通过 make 命令进行编译

device 设置

• 初次编译会报错，需要定义 芯片的型号

• 解决方法：qemu_mps2/CMSDK_CM3/Source/system_CMSDK_CM3.c 中添加 #define CMSDK_CM3

#ifndef CMSDK_CM3
#define CMSDK_CM3
#endif

FreeRTOS 的 Hook 函数未定义

• 这里需要上面创建的 port.c 实现几个未定义的hook 函数，可以为空，然后让 port.c 加入Makefile，参与编译

启动文件

• 编译通过了，可以开始调试了，这里开始讲一下 启动文件

• MCU 第一个执行的不是 main 函数，而是复位：Reset_Handler

• 当前 qemu mps2-an385 启动文件是：qemu_mps2/CMSDK_CM3/Source/GCC/startup_CMSDK_CM3.S

• 像 STM32，除了系统的启动文件，还有一个 时钟配置相关的文件，当前 qemu mps2-an385 的是 qemu_mps2/CMSDK_CM3/Source/system_CMSDK_CM3.c

链接脚本

• 嵌入式开发，需要了解基本的链接脚本，当前 qemu mps2-an385 的链接脚本使用 qemu_mps2/CMSDK_CM3/Source/GCC/gcc_arm.ld

VS Code gdb 调试

• 在没有任何驱动的支持下， 编译后的 文件是否可以执行呢？其实 启动文件与链接脚本，已经让 MCU 可以启动了

• VS Code gdb 调试配置文件，VS Code 调试按钮，如果没有就创建一个 .vscode/launch.json

{// Use IntelliSense to learn about possible attributes.// Hover to view descriptions of existing attributes.// For more information, visit: https://go.microsoft.com/fwlink/?linkid=830387"version": "0.2.0","configurations": [{"name": "qemu_mps2","type": "cppdbg","request": "launch","program": "${workspaceFolder}/qemu_mps2/qemu_mps2.elf","cwd": "${workspaceFolder}",//"miDebuggerPath": "/home/rtt/tools/gcc-arm-none-eabi-7-2018-q2-update/bin/arm-none-eabi-gdb-py","miDebuggerPath": "/home/zhangsz/linux/tools/gcc-arm-11.2-2022.02-x86_64-arm-none-eabi/bin/arm-none-eabi-gdb","miDebuggerServerAddress": "localhost:1234","stopAtEntry": true,//"preLaunchTask": "Run QEMU"}]
}

qemu 启动与调试脚本

• 新建 qemu.sh ，并设置执行权限： chmod +x qemu.sh

#!/bin/bash
qemu-system-arm -machine mps2-an385 \-cpu cortex-m3 \-kernel ./qemu_mps2.elf \-monitor none \-nographic

• 新建 qemu-debug.sh，并设置执行权限： chmod +x qemu-debug.sh

#!/bin/bash
qemu-system-arm -machine mps2-an385 \-cpu cortex-m3 \-kernel ./qemu_mps2.elf \-monitor none \-nographic \-s -S

• 备注：当前 FreeRTOS 无法正常运行，所以执行 ./qemu.sh 没有任何的反应，会卡住

• 执行 ./qemu-debug.sh，此时进入 调试模式，卡住

• 点击 VS Code 调试按钮，进入调试

• 正常启动时，会进入 qemu_mps2/CMSDK_CM3/Source/GCC/startup_CMSDK_CM3.S 的 Reset_Handler 函数，这个 系统的启动入口，第一个执行的函数

• 开始执行 SystemInit，这个函数在 qemu_mps2/CMSDK_CM3/Source/system_CMSDK_CM3.c

• 此时调试按 【单步】，可以进入 SystemInit，

• 点击 调试 工具 的 【单步】，或者 快捷键【F11】
  

• 开发板启动了

小结

• 本篇注意讲解 启动文件、连接脚本、FreeRTOS 启动前期的 开发板启动、VS Code gdb 调试

• 系统环境准备好，接下来就可以开始 FreeRTOS 的相关适配、驱动的适配（当前主要是串口）