版本 666084de8d997397fc9f1fccca20a2735f0a8522

Lab8: GNU Toolchain and RTOS

預期目標

在 QEMU 模擬的 STM32 環境中，嘗試執行 FreeRTOS<http://www.freertos.org/>_ 並且學習相關的操作
熟悉 FreeRTOS 的內部運作機制
對 RTOS 內部運作進行視覺化，以銜接未來的硬體操作
實地練習 Multi-tasking 程式設計

預先準備

安裝 Ubuntu Linux，建議版本為 12.04
安裝必要的套件

.. code-block:: prettyprint

sudo apt-get install zlib1g-dev libsdl1.2-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

取得 GNU Toolchain: toolchain-2012_03.tar.bz2</embedded/Lab1/toolchain-2012_03.tar.bz2>_ 並解開到 /usr/local/csl/arm-2012.03 目錄，操作如下

.. code-block:: prettyprint

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

STM32 Overview

Powerful but Cheap
- Wireless Connectivity
- Computing/Prototyping
- One for most use cases
- Introduction presentation</embedded/CM-STM32.pdf>_

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

GTKWave

GTKWave<http://gtkwave.sourceforge.net/>_: 強大的 wave viewer
在 Ubuntu Linux 的安裝與操作

.. code-block:: prettyprint

sudo apt-get install gtkwave
cp -af /usr/share/doc/gtkwave/examples . && cd examples
vzt2vcd des.vzt > des.vcd
gtkwave des.vcd

參考輸出畫面。記得要先選取左下方 Type / Signals 並以 Append 加入到分析的清單中

.. image:: http://www.gentoo.org/proj/en/science/electronics/tests/gtkwave.png

建立 sample.vcd 檔案，觀察 GTKWave 輸出。內容如下：

.. code-block:: prettyprint

$version
$end
$timescale 1
$end
$var wire 8 0x01 0x01 $end
$var wire 8 0x02 0x02 $end
$var wire 8 0x03 0x03 $end
$var wire 8 0x04 0x04 $end
$var wire 8 0x05 0x05 $end
$var wire 8 0x06 0x06 $end
$dumpvars
#0
b00000110 0x01
#174542
b00000101 0x01
#174548
b00000110 0x01
#3512733
b00000000 0x01
$end

FreeRTOS for STM32

取得最新的 Lab8 程式碼

.. code-block:: prettyprint

git clone git://gitcafe.com/embedded2013/Labs.git
cd Labs/Lab-8

取得最新的 QEMU-STM32： git clone git://gitcafe.com/embedded2012/qemu_stm32.git

若 git 取得失敗的話，請改用以下： qemu_stm32-git.tar.bz2</embedded/qemu_stm32-git.tar.bz2>_

.. code-block:: prettyprint

tar jxvf qemu_stm32-git.tar.bz2

配置 QEMU-STM32 組態並編譯

.. code-block:: prettyprint

cd qemu_stm32
./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 \
    --extra-ldflags="-lrt"
make && cd ..

仿造 Lab-2</embedded/Lab2>_ 的操作，編譯並執行 FreeRTOS 程式

.. code-block:: prettyprint

cd freertos
make
make qemu

按下 Ctrl-Alt-2 切換到 serial0 畫面時，可發現 FreeRTOS 示範程式中的 thread 已主動作了輸出，並且可在該畫面中，進行輸入操作。請觀察其行為並比對程式碼

分析

研讀 FreeRTOS 程式碼關於 scheduling 的實做
FreeRTOS 程式碼已經過適度修改，引入 mini tracer 的機制，並準備特製的 GDB script，使其得以紀錄 task switch 的狀況 (需要包含 timing 資訊)，最終可輸出 VCD 檔案，透過 GTKWave 視覺化
最終預期在 freertos 目錄下，當 make qemuauto 執行後，會自動啟動 QEMU + GDB + FreeRTOS，並在 5 秒後 kill 必要的 process 且能夠輸出 VCD 檔案，檔名為 sched.vcd。以下是參考的 GTKWave 瀏覽畫面：

.. image:: /embedded/Lab3/gtkwave.png

繳交作業

在 March 8, 2013 (含) 之前
寄件到 jserv.tw@gmail.com
- 標題: “[NCKU/Lab8]” 開頭，後面加學號與姓名
  - 格式不合者，不計分！
- 內容：(回答以下問題)
  - context switch 的精確度
  - 目前視覺化的問題
  - 可以如何改善？(需要提及程式碼)
- 可以的話，附上一份自介