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关于contiki系统到STM32的移植

发布时间:2020-06-06 发布时间:
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1.contiki简介

“Contiki是一个小型的,开源的,极易移植的多任务操作系统。它专门设计以适用于一系列的内存优先的网络系统,包括从8位电脑到微型控制器的嵌入系统。它的名字来自于托尔·海尔达尔的康提基号。Contiki只需几kilobyte的代码和几百字节的内存就能提供多任务环境和内建TCP/IP支持。

2.移植前的准备

首先建立一个最简单工程。一个最简单的任务莫过于LED闪烁了,从学习51单片机开始,到AVR,到ARM,从移植uCOS到移植contiki。LED闪烁无疑是最棒的任务。假设这个任务就是LED点亮1秒,然后LED熄灭1秒。Contiki的采用事件驱动机制,那么如何才能够产生“事件“呢。答案只有两个:第一,通过时钟定时,定时事件到就产生一个事件;第二,通过某种中断,某个中断发生,就产生某个事件例如外部中断。那么移植contiki到底要做哪些工作呢。先来回顾一下uCOS在STM32移植,uCOS的移植也就是做了两件事情,第一,在PendSV这个异常中断中,保存上下文;第二,使用systick提供系统时钟。由于contiki是非抢占的操作系统,所以移植时并不需要PendSV中保存上下文。那么时钟一定是必要的,移植contiki的移植重点就应该在systick上。

先上全部的代码,给大家一个整体的印象。

  1. #include "stm32f10x.h"  
  2. #include   
  3. #include   
  4. #include   
  5. #include   
  6. #include   
  7. #include   
  8. #include   
  9. #include   
  10. unsigned int idle_count = 0;  
  11. void led_init();  
  12.    
  13. PROCESS(blink_process, "Blink");  
  14. AUTOSTART_PROCESSES(&blink_process);  
  15. PROCESS_THREAD(blink_process, ev, data)  
  16. {  
  17.   PROCESS_BEGIN();  
  18.   while(1)  
  19.  {  
  20.    static structetimer et;  
  21.    etimer_set(&et, CLOCK_SECOND);  
  22.    PROCESS_WAIT_EVENT_UNTIL(etimer_expired(&et));  
  23.    //打开LED  
  24.    GPIO_ResetBits(GPIOC,GPIO_Pin_6);  
  25.    printf("LEDON\r\n");  
  26.    etimer_set(&et, CLOCK_SECOND);  
  27.    PROCESS_WAIT_EVENT_UNTIL(etimer_expired(&et));  
  28.    //关闭LED  
  29.    GPIO_SetBits(GPIOC,GPIO_Pin_6);  
  30.    printf("LEDOFF\r\n");  
  31.  }  
  32.   PROCESS_END();  
  33. }  
  34.    
  35. int main()  
  36. {  
  37.   dbg_setup_uart();  
  38.   led_init();  
  39.   printf("Initialising\r\n");  
  40.   clock_init();  
  41.   process_init();  
  42.   process_start(&etimer_process,NULL);  
  43.   autostart_start(autostart_processes);  
  44.   //process_start(&blink_process,NULL);  
  45.   printf("Processesrunning\r\n");  
  46.   while(1) {  
  47.    do  
  48.    {  
  49.    }  
  50.    while(process_run()> 0);  
  51.    idle_count++;  
  52.    /* Idle! */  
  53.    /* Stop processor clock */  
  54.    /* asm("wfi"::); */  
  55.  }  
  56.   return 0;  
  57. }  
  58. void led_init()  
  59. {  
  60.   GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;  
  61.   RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC,ENABLE);  
  62.   //PC6 推挽输出  
  63.   GPIO_InitStructure.GPIO_Pin= GPIO_Pin_6;  
  64.   GPIO_InitStructure.GPIO_Speed= GPIO_Speed_50MHz;  
  65.   GPIO_InitStructure.GPIO_Mode= GPIO_Mode_Out_PP;  
  66.   GPIO_Init(GPIOC,&GPIO_InitStructure);  
  67. }  

3.寻找一些线索

阅读contiki-2.5 源码中,stm32移植的相关内容分散在两个文件夹中,第一, cpu\arm\stm32f103,这个文件夹存放的stm32移植的相关文件;第二,platform\stm32test,这个文件夹中有一个不是那么完整的例子。具体的源码如下:

  1. #include   
  2. #include   
  3. #include   
  4. #include   
  5. #include   
  6. #include   
  7. #include   
  8. #include   
  9. #include   
  10. #include   
  11. #include   
  12. #include   
  13.    
  14. unsigned int idle_count = 0;  
  15.    
  16. int  
  17. main()  
  18. {  
  19.   dbg_setup_uart();  
  20.   printf("Initialising\n");  
  21.    
  22.   clock_init();  
  23.   process_init();  
  24.   process_start(&etimer_process,NULL);  
  25.   autostart_start(autostart_processes);  
  26.   printf("Processesrunning\n");  
  27.   while(1) {  
  28.    do {  
  29.    } while(process_run()> 0);  
  30.    idle_count++;  
  31.    /* Idle! */  
  32.    /* Stop processor clock */  
  33.    /* asm("wfi"::); */  
  34.  }  
  35.   return 0;  
  36. }  

简单分析一下,首先文件中包含了一些头文件。看着有点熟悉,应该是V2.0库的头文件,后面的移植工作会全部替换掉,使用V3.4的库文件。在main函数中,第一步初始化串口并通过串口发送某些信息。接着,初始化时钟,通过跟踪源代码,发现clock_init函数位于cpu\arm\stm32f103文件夹中的clock文件夹中。具体的函数如下:

  1. void  
  2. clock_init()  
  3. {  
  4.   NVIC_SET_SYSTICK_PRI(8);  
  5.   SysTick->LOAD= MCK/8/CLOCK_SECOND;  
  6.   SysTick->CTRL= SysTick_CTRL_ENABLE | SysTick_CTRL_TICKINT;  
  7. }  

这段代码的原理也非常的简单,初始化systick定时器。其功能是每秒发生CLOCK_SECOND次溢出。配置了systick也少不了systick中断了,systick的中断的源码如下: 在systick中断中不断更新了etimer,有了时钟contiki就可以运行了。

4.开始移植 先在clock源文件中添加头文件

#include "stm32f10x.h"

#include "stm32f10x_it.h"

删除原来的

#include

#include

把systick初始化改成

  1. void  
  2. clock_init()  
  3. {  
  4.   if (SysTick_Config(SystemCoreClock / CLOCK_SECOND))  
  5.  {  
  6.     while(1);  
  7.  }  
  8. }  

把systick中断改为

  1. void SysTick_Handler(void)  
  2. {  
  3.   current_clock++;  
  4.   if(etimer_pending()&& etimer_next_expiration_time()<= current_clock) {  
  5.    etimer_request_poll();  
  6.    // printf("%d,%d\n",clock_time(),etimer_next_expiration_time     ());  
  7.  }  
  8.   if (--second_countdown== 0) {  
  9.    current_seconds++;  
  10.    second_countdown = CLOCK_SECOND;  
  11.  }  
  12. }  

最后,把stm32f10x_it.c的void SysTick_Handler(void){}删除。。 再来配置一下debug接口。配置串口位于debug_uart文件中,我把原代码中的DMA相关代码删除,只剩串口初始化和fputc函数。具体的代码如下:

  1. void  
  2. dbg_setup_uart_default()  
  3. {  
  4.   USART_InitTypeDef USART_InitStructure;  
  5.   GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;  
  6.      
  7.   //使能GPIOA时钟  
  8.   RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA\  
  9.                         | RCC_APB2Periph_USART1 ,ENABLE);  
  10.    
  11.   //PA9 TX1 复用推挽输出  
  12.   GPIO_InitStructure.GPIO_Pin= GPIO_Pin_9;  
  13.   GPIO_InitStructure.GPIO_Speed= GPIO_Speed_50MHz;  
  14.   GPIO_InitStructure.GPIO_Mode= GPIO_Mode_AF_PP;  
  15.   GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);  
  16.   //PA10 RX1 浮动输入  
  17.   GPIO_InitStructure.GPIO_Pin= GPIO_Pin_10;  
  18.   GPIO_InitStructure.GPIO_Speed= GPIO_Speed_50MHz;     
  19.   GPIO_InitStructure.GPIO_Mode= GPIO_Mode_IN_FLOATING;  
  20.   GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);  
  21.    
  22.   USART_InitStructure.USART_BaudRate= 9600;  
  23.   USART_InitStructure.USART_WordLength= USART_WordLength_8b;  
  24.   USART_InitStructure.USART_StopBits= USART_StopBits_1;  
  25.   USART_InitStructure.USART_Parity= USART_Parity_No;  
  26.   USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl= USART_HardwareFlowControl_None;  
  27.   USART_InitStructure.USART_Mode= USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;  
  28.   USART_Init(USART1,&USART_InitStructure);  
  29.    
  30.   //使能USART1  
  31.   USART_Cmd(USART1,ENABLE);  
  32. }  
  33.    
  34. int fputc(intch, FILE* f)  
  35. {  
  36.   USART_SendData(USART1,(uint8_t)ch);  
  37.   while(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE)== RESET );  
  38.   return ch;  
  39. }  

5.新建一个任务

通过上网搜索和阅读书籍,我写了以下任务。

  1. PROCESS(blink_process, "Blink");  
  2. AUTOSTART_PROCESSES(&blink_process);  
  3. PROCESS_THREAD(blink_process, ev, data)  
  4. {  
  5.   PROCESS_BEGIN();  
  6.   while(1)  
  7.  {  
  8.    static structetimer et;  
  9.    etimer_set(&et, CLOCK_SECOND);  
  10.    PROCESS_WAIT_EVENT_UNTIL(etimer_expired(&et));  
  11.    //打开LED  
  12.    GPIO_ResetBits(GPIOC,GPIO_Pin_6);  
  13.    printf("LEDON\r\n");  
  14.    etimer_set(&et, CLOCK_SECOND);  
  15.    PROCESS_WAIT_EVENT_UNTIL(etimer_expired(&et));  
  16.    //关闭LED  
  17.    GPIO_SetBits(GPIOC,GPIO_Pin_6);  
  18.    printf("LEDOFF\r\n");  
  19.  }  
  20.   PROCESS_END();  
  21. }  

该任务是从contiki-2.5中例子修改而来的。任务非常的简单,打开LED,通过串口发送提示信息,然后关闭LED,通过串口发送提示信息。

【1】PROCESS(blink_process,"Blink");相关于函数的声明

【2】AUTOSTART_PROCESSES(&blink_process);是指该任务自动启动,也可以调用process_start函数启动任务。AUTOSTART_PROCESSES其实也是一个宏东定义:

  1. #if ! CC_NO_VA_ARGS  
  2. #if AUTOSTART_ENABLE  
  3. #define AUTOSTART_PROCESSES(...)                       \  
  4. struct process * const autostart_processes[]= {__VA_ARGS__, NULL}  
  5. #else //AUTOSTART_ENABLE  
  6. #define AUTOSTART_PROCESSES(...)                       \  
  7. extern int _dummy  
  8. #endif //AUTOSTART_ENABLE  
  9. #else  
  10. #error "C compiler must support __VA_ARGS__ macro"  
  11. #endif  

要想使用它的话,还需要添加AUTOSTART_ENABLE定义。

#define AUTOSTART_ENABLE 1

最后请大家不要忘记LED相关IO口的初始化操作。请查看前文代码。

6.实验结果

先给出contiki的IAR 工程目录和文件目录

再来一个头文件包含路径:

$PROJ_DIR$\CMSIS

$PROJ_DIR$\StdPeriph_Driver\inc

$PROJ_DIR$\User

$PROJ_DIR$\contiki-2.5\core

$PROJ_DIR$\contiki-2.5\core\sys

$PROJ_DIR$\contiki-2.5\core\lib

$PROJ_DIR$\contiki-2.5\cpu

【小技巧】在编译文件的时候会发生一些莫名奇妙的警告,这个警告产生的原因是 linux的文件换行和window文件换行不同! 采用以下方法可以屏蔽这个警告,如下图所示:

如果移植顺利的话,就可以看到以下实验结果。

写到这里你会发现,contiki的移植还是非常简单的。




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