--- title: Lab39: Cross-Development (2015q1 Week #3) toc: no ... 預期目標 ------------ - 體驗一個具體而微的 MCU 程式開發過程,使用 GNU Toolchain - 藉由 QEMU 模擬環境,嘗試控制週邊 (STM32 USART) 並觀察其行為 - 接觸 [FreeRTOS](/embedded/freertos) 預先準備 ------- - 安裝 Ubuntu Linux,建議版本為 14.10 - 安裝必要的套件,如下: ``` sudo apt-get install build-essential git zlib1g-dev libsdl1.2-dev libglib2.0-dev "automake*" "autoconf*" libtool libpixman-1-dev ``` - 若 Ubuntu 使用 **64bit 版本** ,請額外安裝 lib32gcc1 之套件 ``` sudo apt-get install lib32gcc1 lib32ncurses5 ``` - 取得 GNU Toolchain: [GNU Tools for ARM Embedded Processors](https://launchpad.net/gcc-arm-embedded) ,或用 apt-get 取得,操作如下 ``` sudo apt-get install gcc-arm-none-eabi libnewlib-arm-none-eabi ``` STM32 Overview -------------- - Powerful but Cheap - Wireless Connectivity - Computing/Prototyping - One for most use cases - [STM32-P103](https://www.olimex.com/Products/ARM/ST/STM32-P103/) * MCU: STM32F103RBT6 ARM Cortex-M3, up to 72MHz operation * 128K Bytes Program Flash, 20K Bytes RAM * USB, CAN, x2 I2C, x2 ADC 12 bit, x3 UART, x2 SPI, x3 TIMERS ![](/STM32-P103-01.jpg) STM32 on QEMU 環境建立與測試 -------------------------- ``` mkdir -p workspace cd workspace git clone git://github.com/beckus/stm32_p103_demos.git || git clone https://github.com/beckus/stm32_p103_demos.git git clone git://github.com/beckus/qemu_stm32.git || git clone https://github.com/beckus/qemu_stm32.git cd qemu_stm32 git submodule update --init dtc || sudo apt-get install libfdt-dev ./configure --disable-werror --enable-debug \ --target-list="arm-softmmu" \ --extra-cflags=-DSTM32_UART_NO_BAUD_DELAY \ --extra-cflags=-DSTM32_UART_ENABLE_OVERRUN \ --disable-gtk make cd ../stm32_p103_demos make all make blink_flash_QEMURUN make button_QEMURUN make uart_echo_QEMURUN ``` 小提醒 ----- - 若 Linux 環境中預設的 python 版本是 python3,可能會無法configure,這時就可用python virtualenv 解決: * 先安裝 python-virtualenv, python2-virtualenv ``` $ virtualenv2.7 env $ source env/bin/activate ``` - QEMU monitor 中按下 Ctrl-Alt-2 可切換到 serial0,即可作 UART 輸出/輸入測試,而按下 Ctrl-Alt-1 可切回 QEMU monitor - 詳情可參閱 [stm32_p103_demos](http://github.com/beckus/stm32_p103_demos) 目錄的 README 檔案 - Ubuntu Linux 的「下載」目錄名稱就叫做「下載」,建議可建立 symbolic link 到 "Downloads" 目錄,如下: - ``ln -s ~/下載 ~/Downloads`` FreeRTOS --------------- * 已整合檔案系統到 FreeRTOS 中,並可在 UART 顯示檔案系統 (romfs) 中的內容 (但是目前版本不能正確運作) * 測試方式 - ``cd ~/workspace`` - ``git clone git@github.com:embedded2015/freertos-basic.git`` - # 或者: ``git clone https://github.com/embedded2015/freertos-basic.git`` - ``cd freertos-basic`` - ``make`` - ``make qemu`` - 輸入 "help" 可見已實作的 shell command * ps * mmtest * host - 輸入 ``host ls`` 並觀察 host 端終端機的畫面 ARM Semihost ------------ * 使用 ARM 所開發的目標系統 (target system),不一定會提供所有的輸入/輸出設備。因此 ARM 設計了 semihost 這種機制,讓運行 ARM debugger 的主機可以與目標系統進行 I/O 溝通,以利產品開發 - http://albert-oma.blogspot.tw/2012/04/semihosting.html * Semihost 的實作是透過使用定義好的軟體中斷 (SVCs),使程式在執行過程中產生中斷。一旦目標系統上的程式呼叫到對應的指令 (semihosting call),便產生軟體中斷,接著 Debug Agent 就會負責處理此中斷,進行與主機的溝通 - http://infocenter.arm.com/help/index.jsp?topic=/com.arm.doc.dui0205g/Bgbjhiea.html * FreeRTOS extensions: https://github.com/hugovincent/mbed-freertos - lib/semifs.c - mbed (mbed.org) target supports semihosted local filesystem, accessible via the mbed USB interface. Should also work with semihosting-compatible debuggers. * QEMU ARM semihosting - http://balau82.wordpress.com/2010/11/04/qemu-arm-semihosting/ 參考執行畫面: ![](/embedded/Lab32/freertos.png) 參考作業要求 ------------------ * 修正和擴充 ``test``,試著追加有用的功能,如計算質數或 Fibonacci 數,並且適度回報 * 建立新的 shell 指令,如 ``new``,讓系統建立新的 FreeRTOS task,並確保 ``ps`` 可正確顯示新建立的 task - 思考:系統可允許多少個這樣的 task 呢? * 在 FreeRTOS 中建立新的 task,定期將系統資訊 (參考 shell.c 的 ps_command 函式) 透過 ARM semihosting 存放到 host 端檔案系統的 sysinfo 檔案 挑戰題 ----- * 修正原本檔案系統無法運作的狀況,使 ``ls`` 和 ``cat`` 一類的指令得以使用 * 撰寫 romfs 的 test suite,可參考 [zeke](https://github.com/OlliV/zeke) 的 [kern/test/fs](https://github.com/OlliV/zeke/tree/master/kern/test/fs) * 模仿 ``mmtest`` 指令,開發可以驗證 FreeRTOS task 建立和摧毀的指令,並且指出無止盡建立新的 task,究竟有什麼限制 繳交作業 ------------ - 截止日期: * Mar 21, 2015 (含) 之前 - 更新開發過程到共筆網站: [Lab 39 / 作業共筆](https://embedded2015.hackpad.com/2015q3-Week-3-Lab39-zsLdd12X18w),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/freertos-basic * 注意: 要記得 fork [freertos-basic](https://github.com/embedded2015/freertos-basic) 參考資訊 ------------ * [Lab 21: RTOS - Hackpad](https://embedded2013.hackpad.com/Lab21-RTOS-shzzlckJ50f) (檔案系統原理) * [Lab 29: FreeRTOS - Hackpad](https://embedded2014.hackpad.com/Lab29-FreeRTOS-yUCJMwo7ZNx) * [Lab 32: FreeRTOS - Hackpad](https://embedded2014.hackpad.com/2014q3-Week-2-efkTFt0x7Ag)