--- title: Lab3: GNU Toolchain and RTOS toc: no ... 預期目標 ------- * 搭配[第三周](/embedded/2012w3)與[第四周](/embedded/2012w4)課程進度 - 更進一步學習 GNU Toolchain 的使用,特別用在自動化分析環境 - 在 QEMU 模擬的 STM32 環境中,嘗試執行 [FreeRTOS](http://www.freertos.org/) 並且學習相關的操作 - 熟悉 FreeRTOS 的內部運作機制 - 對 RTOS 內部運作進行視覺化,以銜接未來的硬體操作 - 實地練習 Multi-tasking 程式設計 GTKWave -------------- - [GTKWave](http://gtkwave.sourceforge.net/): 強大的 wave viewer - 在 Ubuntu Linux 的安裝與操作 .. code-block:: prettyprint sudo apt-get install gtkwave cp -af /usr/share/doc/gtkwave/examples . && cd examples vzt2vcd des.vzt > des.vcd gtkwave des.vcd - 參考輸出畫面。記得要先選取左下方 Type / Signals 並以 Append 加入到分析的清單中 ![](http://www.gentoo.org/proj/en/science/electronics/tests/gtkwave.png) - 建立 sample.vcd 檔案,觀察 GTKWave 輸出。內容如下: .. code-block:: prettyprint $version $end $timescale 1 $end $var wire 8 0x01 0x01 $end $var wire 8 0x02 0x02 $end $var wire 8 0x03 0x03 $end $var wire 8 0x04 0x04 $end $var wire 8 0x05 0x05 $end $var wire 8 0x06 0x06 $end $dumpvars #0 b00000110 0x01 #174542 b00000101 0x01 #174548 b00000110 0x01 #3512733 b00000000 0x01 $end FreeRTOS for STM32 ---------------------------------- - 仿造 [Lab-2](/embedded/Lab2) 操作,取得最新的 Lab3 程式碼 - 狀況一:只是在課堂練習 .. code-block:: prettyprint git clone git://gitcafe.com/embedded2012/Labs.git cd Labs/Lab-3 - 狀況二:整合到 P-,準備可提交作業的環境。以 [jserv](/User/jserv) 為例: .. code-block:: prettyprint cd P-jserv git fetch labs git rebase labs/master cd Lab-3 - 上個階段可能會面臨 GIT merge 失敗的狀況,可以先 ``git commit -a`` 然後 ``git rebase --skip`` 繼續 - 取得最新的 QEMU-STM32: ``git clone git://gitcafe.com/embedded2012/qemu_stm32.git`` - 配置 QEMU-STM32 組態並編譯 .. code-block:: prettyprint cd qemu_stm32 ./configure --disable-werror --enable-debug --target-list="arm-softmmu" \ --extra-cflags=-DDEBUG_CLKTREE \ --extra-cflags=-DDEBUG_STM32_RCC \ --extra-cflags=-DDEBUG_STM32_UART \ --extra-cflags=-DSTM32_UART_NO_BAUD_DELAY \ --extra-cflags=-DSTM32_UART_ENABLE_OVERRUN make && cd .. - 仿造 [Lab-2](/embedded/Lab2) 的操作,編譯並執行 FreeRTOS 程式 .. code-block:: prettyprint cd freertos make make qemu - 按下 Ctrl-Alt-2 切換到 serial0 畫面時,可發現 FreeRTOS 示範程式中的 thread 已主動作了輸出,並且可在該畫面中,進行輸入操作。請觀察其行為並比對程式碼 作業 (A) ------------- - 研讀 FreeRTOS 程式碼關於 scheduling 的實做 - 在這過程,可進一步學習 GDB 工具的使用。有很多視覺化工具可輔助,如: ![](/embedded/Lab3/ddd.png) - 適度修改 FreeRTOS 程式碼,引入 mini tracer 的機制,並準備特製的 GDB script,使其得以紀錄 task switch 的狀況 (需要包含 timing 資訊),最終可輸出 VCD 檔案,透過 GTKWave 視覺化 * 提示:可準備 gdb2vcd.py 一類的工具程式,協助將 GDB 操作過程作分析與轉換 - 最終預期在 freertos 目錄下,當 ``make qemuauto`` 執行後,會自動啟動 QEMU + GDB + FreeRTOS,並在 5 秒後 kill 必要的 process 且能夠輸出 VCD 檔案,檔名為 ``sched.vcd``。以下是參考的 GTKWave 瀏覽畫面: ![](/embedded/Lab3/gtkwave.png) - 提示: * 舉凡 FreeRTOS, main.c, GDB scripts, emulate.sh 等檔案都能修改,重點是建立 mini tracer 的機制,以利後續 RTOS 追蹤分析使用 作業 (B) ------------- - 以 FreeRTOS 的 multi-tasking 重寫 [Lab2](/embedded/Lab2) 的作業 (B),基本條件照舊,只是改為兩個以上的 Task .. code-block:: prettyprint cd Lab3/mtask make - 不得在 C 程式引入 檔頭,而是用 ``mtask`` 目錄下的 string-util.c 與 string-util.h - 其中負責接收 UART 輸入的 Task 必須呼叫 ``my_strtok`` 來進行輸入字串的分析,而負責進行 ROT13 編碼與在 UART 輸出的 Task 也應該呼叫 ``my_strtok`` 來作字串統計 - 當輸入字串為 "" (不包含括號) 時,系統應該停止運作,並輸出統計結果,如下:(範例) .. code-block:: prettyprint Most frequent input: the Length of the longest word: 9 - 提示: * 呼叫 ``my_strtok`` 的過程,會遇到 Reentrancy 的問題,請作必要的修改 參考資訊 -------------- - Efficient Debugging and Tracing of System Level Designs * http://www.cecs.uci.edu/technical_report/TR06-08.pdf - Reentrancy * http://en.wikipedia.org/wiki/Reentrancy_%28computing%29 - RTOS Design Tutorial * http://www.freertos.org/tutorial/ - FreeRTOS Training * [Task Management](http://www.slideshare.net/amraldo/free-freertos-coursetask-management) * [Queue Management](http://www.slideshare.net/amraldo/m3-introduction-to-free-rtos-v605) * [Semaphore/Mutex Management](http://www.slideshare.net/amraldo/freertos-course-semaphoremutex-management)