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版本 94b66d6918a05e9b6a85985728d8ab3d759181ab

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</embedded/2015q1w6>, Week #7</embedded/2015q1w7>, Week #8</embedded/2015q1w8>_ 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

.. 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

  • 00-HelloWorld

.. image:: /embedded/Lab42/00.png

  • 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

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

會把以下部份

.. code-block:: prettyprint

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

  • 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

  • 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

  • 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

  • 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)