--- title: ChibiOS/RT categories: embedded, arm, stm32, stm32f429 toc: yes ... 組員 ---- * 莊承翰 / vchchuang * 詹尚倫 / game * 陳祐任 / bruce30262 * 陳易駿 / alex122380 * 郭耀琮 / rbugoo131 共筆: `hackpad`_ 作業系統架構 ------------ ChibiOS/RT 是一個相當模組化的設計，部由許多主要的獨立組件構成。而每一個組件又可能細分成許多子系統 .. image:: /ch結構.png * kernel : OS kernel中與平台無關的部份 * port layer ：OS kernel中與結構/編譯器 相關的部份 * HAL(hardware abstraction layer) : 包含許多抽象的device drivers，提供普遍的I/O API給不同平台的應用程式 * platform layer : 包含許多device drivers的實作 * various : 提供各種額外但不包含在特定組件的工具的函式庫 中斷(Interrupt) ^^^^^^^^^^^^^^^ * 先備知識 + 可遮罩式中斷 ( Maskable Interrupt ) : - 一種硬體中斷 - 可以透過軟體控制去設定中斷遮罩暫存器 ( Interrupt Mask Register ) 內的位元遮罩值 ( bit-mask ) 來讓CPU決定要不要回應這個中斷要求。 + 不可遮罩式中斷 ( Non-Maskable Interrupt, NMI ) : - 一種硬體中斷 - 與可遮罩式中斷不同，它無法用軟體去控制。**CPU一定要回應這個中斷要求，不可以忽略。** + 中斷遮罩暫存器 ( Interrupt Mask Registers ) : 在 ARM Cortex-M3中，可以透過設定中斷遮罩暫存器，來控制系統的中斷。共有三種: - PRIMASK : 一個只有一個 bit 的暫存器。設為1時，系統將只會處理 NMI 和 hard fault exception，其他可遮罩式中斷將被全部忽略。設為0時，則可以處理所有中斷。 - FAULTMASK: 一個只有一個 bit 的暫存器。設為1時，系統將只會處理 NMI，其他像是 hard fault exception 或是可遮罩式中斷都將被全部忽略。設為0時，則可以處理 hard fault exception。 - BASEPRI: 8個 bit 的暫存器，用來儲存優先度等級( priority level )。當這個暫存器被設為一個非0值時，系統將會忽略優先度比這個值還要大**(代表優先度等級較低) **的中斷。 * Chibi OS/RT的中斷類別 + 正常中斷 ( Regular Interrupts ): - 可遮罩式的中斷 - **在 GCC Ports / ARM Cortex-Mx / ARMv7-M 的移植版本中，優先度等級較低的中斷將被視為正常中斷** - 無法搶佔部分的 kernel code - 在此類的 interrupt handler 裡面可以呼叫 operating system APIs。 + 快速中斷 ( Fast Interrupts ): - 可遮罩式的中斷 - **在 GCC Ports / ARM Cortex-Mx / ARMv7-M 的移植版本中，優先度等級較高的中斷將被視為快速中斷** - 可以搶佔 kernel code ，也因此有較短的延遲 ( lantency ) 。 - 在此類的 interrupt handler 裡面無法呼叫任何一個 operating system API 。 + 不可遮罩式中斷 ( Non Maskable Interrupts, NMI): - 不受OS控制的中斷，擁有最短的延遲 ( lowest latency ) 執行緒(Thread) ^^^^^^^^^^^^^ .. image:: /chThread狀態圖.png * Start : 初始的狀態 * Suspended : * Running : 正在執行中的狀態 * Stop : 停止的狀態 * Sleeping : * Ready : 準備好的狀態 上下文交換(Context Switch) ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ 系統狀態(System States) ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ .. image:: http://chibios.sourceforge.net/html/dot_inline_dotgraph_1.png | .. image:: http://chibios.sourceforge.net/html/dot_inline_dotgraph_2.png .. image:: http://chibios.sourceforge.net/html/dot_inline_dotgraph_3.png * Init + ChibiOS/RT 進行OS初始化之前的狀態，進行所謂的物理重置(physical reset)時也會進到這個狀態 + 呼叫chSysInit()這個函式進行初始化 + 在這個狀態裡所有可以發出Maskable Interrupt的sources全部失效 + 初始化完後進到 Normal * Normal + 初始化完後到達的狀態 + 在這裡可以執行Thread, 接收並處理任何中斷及呼叫任何system API * Suspended + 在這個狀態裡，無法接收正常中斷(IRQ)，但是可以接收快速中斷(FIQ) + 除了可以呼叫chSysDisable()到達Disable狀態，以及chSysEnable()到達Normal狀態之外，其他所有system API都不能呼叫 * Disabled + 所有可遮罩式中斷資源全部失效，系統僅能處理不可遮罩式中斷(NMI) + 除了可以呼叫chSysEnable()到達Normal狀態，以及chSysSuspend()到達Suspended狀態之外，其他所有system API都不能呼叫 * Sleep + 當系統中沒有其他的Thread要跑時，此時系統會執行一個 `idle thread`_，到達這個狀態 + 此時系統將處於 low power mode，並等待一個中斷跳出這個狀態 + 接收到一個IRQ時，將會跑到 SRI 狀態去處理中斷，處理完後會回到 Normal * S-Locked * I-Locked * Serving Regular Interrupt ( SRI ) * Serving Fast Interrupt ( SFI ) * Serving Non-Maskable Interrupt ( SNMI ) * Halted 硬體驅動原理 ------------ * 以 DMA2D 為例 效能表現 -------- * 參考 ChibiOS/RT 的 test/testbmk.c 參考資料 -------- * `Building eye-catching GUIs for your embedded MCU designs`_ * `ChibiOS/RT - SourceForge`_ * `Overview of the Cortex-M3, Chapter 2`_