版本 fe037fdcc97810eae020d9a5aacb207132a72b00
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title: Lab42: Mini ARM OS
toc: no
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預期目標
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- 研究一個具體而微的作業系統
- 專案整合與程式碼移植
- 學習 GNU Toolchain，驗證 [Week #6](/embedded/2015q1w6), [Week #7](/embedded/2015q1w7), [Week #8](/embedded/2015q1w8) 所學
- 實做 OS scheduler
Mini ARM OS
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* 設定 qemu 的路徑，假設 ``qemu_stm32`` 目錄位於 ``$HOME/workspace`` 裡面
.. code-block:: prettyprint
```
export PATH=~/workspace/qemu_stm32/arm-softmmu:$PATH
```
* 取得 [mini-arm-os](https://github.com/embedded2015/mini-arm-os) 程式碼
.. code-block:: prettyprint
```
git clone https://github.com/embedded2015/mini-arm-os.git || git clone git@github.com:embedded2015/mini-arm-os.git
```
* 依據 [mini-arm-os](https://github.com/embedded2015/mini-arm-os) 指示
實驗和觀察
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* 00-HelloWorld
- 輸入``arm-none-eabi-objdump -D hello.elf``後，會看到以下：
.. code-block:: prettyprint
```
00000000 <isr_vectors>:
0: 00000000 andeq r0, r0, r0
4: 000000ad andeq r0, r0, sp, lsr #1
```
以及
.. code-block:: prettyprint
```
000000ad <reset_handler>:
ac: b580 push {r7, lr}
ae: af00 add r7, sp, #0
b0: f7ff ffcc bl 4c <main>
```
- 發現 PC 會去抓 0x4 值 ``0x000000ad`` (LSB一定要1)，所以會去執行 ``000000ad`` 也就是 reset_handler，之後才會去執行 ``main()``
- ``reset_handler`` 定義在 startup.c 中：
.. code-block:: prettyprint
```c
__attribute((section(".isr_vector")))
```
會把以下部份
.. code-block:: prettyprint
```c
uint32_t *isr_vectors[] = {
0,
(uint32_t *) reset_handler, /* code entry point */
};
```
放入 ``.isr_vector`` 中，linker 會把 ``0`` 重新定位於 ``0x0``，``reset_handler`` 重新定位在 ``0x4``，如此一來，PC 一開始就會去執行 ``reset_handler()``
參考作業要求
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* 將 [Lab-39](/embedded/Lab39) 的 ARM semihosting 機制移植到 [mini-arm-os](https://github.com/embedded2015/mini-arm-os)，這樣就能存取 host 端的資源，如檔案操作
- 將排程的行為紀錄 (task switching: in/out, timestamp) 於 ``log`` 檔案中
* 原本 mini-arm-os 使用 round robin 輪流執行每個 task，改為支援以下：
- priority-based scheduling
- message queue
* 可參考 [rtenv+](/embedded/rtenv) 的程式碼，以便理解前述所需要的實做
挑戰題
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* 將 [Lab-40](/embedded/Lab40) 的視覺化工具移植到 [mini-arm-os](https://github.com/embedded2015/mini-arm-os)
* 將 [Lab-39](/embedded/Lab39) 的 romfs 移植到 mini-arm-os
- linker script 和工具程式需要作一定程度的修改
繳交作業
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- 截止日期：
* Apr 25, 2015 (含) 之前
- 更新開發過程到共筆網站: [Lab 42 / 作業共筆](https://embedded2015.hackpad.com/2015q3-Week-7-Lab42#2015q3-Week-7-Lab42)，需要標注自己的 ID
* 將符合作業提案的程式碼，提交到自行 fork 的 repository: https://github.com/embedded2015/mini-arm-os
* 注意: 要記得 fork [mini-arm-os](https://github.com/embedded2015/mini-arm-os)
* 注意: 請直接修改 ``06-Preemptive`` 目錄裡面的檔案，不要建立重複內容的新目錄
參考資料
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* [Lab11: Build RTOS for ARM](/embedded/Lab11)
- Lucas Wei 的[程式碼實做](/embedded/Sol11)
* [rtenv+](/embedded/rtenv)
- 在 rtenv+ 中提供四種檔案類型，分別為 fifo pipe (``S_IFIFO``), message queue (``S_IMSGQ``), register file (``S_IFREG``), block file (``S_IFBLK``)
- 每一種檔案類型都擁有自己的資料結構以及處理函式，其中處理函式針對 ``read``, ``write``, ``lseek`` 這三個 system call，都有提供一個檢查函式 (e.g. ``fifo_writable``) 以及一個或多個運作函式 (e.g. ``fifo_write``)
