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Lab40: Scheduling (2015q1 Week #4)

預期目標

  • 分析 FreeRTOS 排程行為
  • 學習 ARM Cortex-M3 架構並且理解 SysTick
  • 設計出一個具體而微的 FreeRTOS 視覺化機制

Grasp

  • Grasp 是個能夠追蹤、視覺化，以及測量即時系統中執行時期行為的工具，很容易擴充。
    • 使用案例: mutex 視覺化輸出

  • 使用案例: RTOS scheduling 視覺化輸出

Grasp 安裝

  • 抓取預先編譯的程式碼 (x86/linux): 假設和 Lab-39 的工作目錄一樣是 workspace

.. code-block:: prettyprint

sudo apt-get install zip
wget http://www.win.tue.nl/san/grasp/grasp_linux.zip
unzip grasp_linux.zip
  • 如果你的系統是 x86_64，需要額外安裝 i386 版本的 libxft2 和 libxss1 套件才能執行 Grasp，方法如下：

.. code-block:: prettyprint

sudo dpkg --add-architecture i386
sudo apt-get update 
sudo apt-get install libxft2:i386 libxss1:i386
  • 執行 Grasp、點選 examples 目錄並且挑選副檔名為 .grasp 的檔案，之後觀察視覺化輸出

取得 Visualizer 並測試

  • Visualizer 需要 GDB，所以需要事先準備好

.. code-block:: prettyprint

sudo apt-get install gdb-arm-none-eabi
  • 假設 Lab-39 的 freertos-basic 和 qemu_stm32 都放在 workspace 目錄
    • cd worksapce
  • 取得原始程式碼並且執行

.. code-block:: prettyprint

git clone git://github.com:embedded2015/visualizer.git || git clone https://github.com/embedded2015/visualizer.git
cd visualizer
make qemuauto
  • 可以見到 idle task 和相關圖例
  • 運作原理
    • 讀取 SysTick 中 current & reload 的數值，用來計算更精確的時間單位
    • 增加追蹤執行狀態的 break point，藉以了解程式目前運作的位置
      • 增加程式 context switch 的 Hook
      • 將程式在 idle 時的 function 也列入追蹤

檢查清單

  • 是否理解 ARM Cortex-M 的 interrupt 處理機制？
  • 是否清楚 system register 的作用？
    • 檔案 main.c 中，位址開頭為 0xe0 的常數或巨集: NVIC_INTERRUPTx_PRIORITY, get_reload() / get_current() / get_time() (與 SysTick 相關)

參考作業要求

  • 改寫 main.c 並且引入兩個週期性 Task，使其得以使用 CPU 資源，並且讓 grasp 予以視覺化
  • 試著用程式碼自動計算出 context switch 的時間成本

挑戰題

  • 說明為何視覺化系統得以運作，以及目前實做的限制與改進方案
  • 自動測試 USART 的中斷處理 (對應於 USART2_IRQHandler)，並且透過 grasp 視覺化

繳交作業

  • 截止日期：
    • Mar 28, 2015 (含) 之前
  • 更新開發過程到共筆網站: Lab 40 / 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/visualizer
    • 注意: 要記得 fork visualizer

參考資料