版本 af9e191282a23b811070a7ce62580b973852214f

embedded/Lab32

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title: Lab32: QEMU + FreeRTOS
toc: no
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預期目標
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- 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

預先準備
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- 安裝 Ubuntu Linux，建議版本為 14.04
- 安裝必要的套件

.. code-block:: prettyprint

    sudo apt-get install git zlib1g-dev libsdl1.2-dev automake* autoconf* libtool libpixman-1-dev

- 若 Ubuntu 使用 **64bit 版本** ，請額外安裝 lib32gcc1 之套件

.. code-block:: prettyprint

    sudo apt-get install lib32gcc1 lib32ncurses5

- 取得 GNU Toolchain: `toolchain-2012_03.tar.bz2</embedded/Lab1/toolchain-2012_03.tar.bz2>`_ 、保存到 /tmp 目錄，並且解開到系統中，操作如下

.. code-block:: prettyprint

    cd  /
    sudo tar jxvf /tmp/toolchain-2012_03.tar.bz2

- 檢查 Toolchain 是否正確安裝：``ls /usr/local/csl/arm-2012.03/``

設定 Toolchain 執行檔路徑
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.. code-block:: prettyprint

    export PATH=/usr/local/csl/arm-2014.05/bin:$PATH

* 提示: 可更新到 ~/.bashrc

STM32 Overview
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- Powerful but Cheap
  - Wireless Connectivity
  - Computing/Prototyping
  - One for most use cases
  - open source: http://code.google.com/hosting/search?q=label:STM32 

.. image:: /STM32-P103-01.jpg

STM32 on QEMU 環境建立與測試
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.. code-block:: prettyprint

    mkdir -p workspace
    cd workspace
    git clone git://github.com/beckus/stm32_p103_demos.git
    git clone git://github.com/beckus/qemu_stm32.git

    cd qemu_stm32
    git submodule update --init dtc
    ./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 \
        --disable-gtk
    make
    cd ../stm32_p103_demos
    export PATH=/usr/local/csl/arm-2012.03/bin:$PATH
    make all
    make blink_flash_QEMURUN
    make button_QEMURUN
    make uart_echo_QEMURUN

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FreeRTOS
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* `The Architecture of Open Source Applications: FreeRTOS<http://www.aosabook.org/en/freertos.html>`_
  - `簡體中文翻譯<http://www.ituring.com.cn/article/4063>`_

* 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/embedded2014/freertos-plus.git``
  - # 或者: ``git clone git://github.com/embedded2014/freertos-plus.git``
  - ``cd freertos-plus``
  - ``make``
  - ``make qemu``
  - 按下 Ctrl-Alt-2 切到 serial
  - 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
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* 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:

 .. image:: /embedded/Lab20/semihost.png