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Lab42: Mini ARM OS

預期目標

  • 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, Week #7, Week #8 所學
  • 實做 OS scheduler

Mini ARM OS

  • 設定 qemu 的路徑,假設 qemu_stm32 目錄位於 $HOME/workspace 裡面

    export PATH=~/workspace/qemu_stm32/arm-softmmu:$PATH
  • 取得 mini-arm-os 程式碼

    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 指示

實驗和觀察

  • 00-HelloWorld
  • 輸入arm-none-eabi-objdump -D hello.elf後,會看到以下:

    00000000 <isr_vectors>:
       0:        00000000         andeq        r0, r0, r0
       4:        000000ad         andeq        r0, r0, sp, lsr #1

    以及

    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:

    __attribute((section(".isr_vector")))

    會把以下部份

    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 0x0reset_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

  • Lab-39 的 ARM semihosting 機制移植到 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+ 的程式碼,以便理解前述所需要的實做

挑戰題

  • Lab-40 的視覺化工具移植到 mini-arm-os
  • Lab-39 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

  • 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,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
    • 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

  • Lab11: Build RTOS for ARM
  • Lucas Wei 的程式碼實做

  • 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)