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版本 2e4680f74b96476cf22480309215728452693167

Lab3: GNU Toolchain and RTOS

預期目標

  • 學習 GNU Toolchain 的使用
  • 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
  • 對 RTOS 內部運作進行視覺化，以銜接未來的硬體操作

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

.. image:: 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

  • 取得最新的 QEMU-STM32，注意：與 Lab-1</embedded/Lab1>_ 的 QEMU 是不同版本 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：

.. image:: /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

  • 最終預期在 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：

.. image:: /embedded/Lab3/gtkwave.png

參考資訊

  • Efficient Debugging and Tracing of System Level Designs
    • http://www.cecs.uci.edu/technical_report/TR06-08.pdf