【庆元旦】基于NUCLEO_U5A5ZJ-Q的TobudOS移植

[复制链接]

EPTmachine 发布时间：2024-1-1 15:41

文章
文章封面:
文章简介:	本文介绍如何在NUCLEO-U5A5ZJ-Q上移植TobudOS内核，并创建多个任务实现对板卡上RGB灯的控制。

本文介绍如何在NUCLEO-U5A5ZJ-Q上移植TobudOS内核，并创建多个任务实现对板卡上RGB灯的控制。

TobudOS 简介

TobudOS 是面向物联网领域开发的实时操作系统，基于腾讯自研的物联网操作系统TencentOS Tiny开源项目，2020年由腾讯捐赠到开放原子开源基金会进行孵化，2023年正式更名为TobudOS，TobudOS具有低功耗，低资源占用，模块化，安全可靠等特点，可有效提升物联网终端产品开发效率，提供精简的 RTOS 内核，内核组件可裁剪可配置，可快速移植到多种主流 MCU (如 STM32 全系列) 及模组芯片上。而且，基于 RTOS 内核提供了丰富的物联网组件，内部集成主流物联网协议栈（如 CoAP/MQTT/TLS/DTLS/LoRaWAN/NB-IoT 等），可助力物联网终端设备及业务快速接入物联网云平台。

NUCLEO-U5A5ZJ-Q 硬件

NUCLEO-U5A5ZJ-Q是基于ST的STM32U5A5ZJT6Q设计的评估板。

NUCLEO-U5A5ZJ-Q实物图.png

板载了通用的外设，比如按键、LED灯、串口等。本次实验使用的RGB灯在板上的位置如图所示。通过产看原理图可知，LED对应的管脚如下表。

模板工程创建

ST为开发者提供了很多开发工具的支持，比如Keil、IAR、STM32CubeIDE、Makefile等。本文选择STM32CubeIDE作为开发环境。

在STM32Cube IDE的创建工程菜单中选择创建STM32 project类型的工程。

选择STM32project.png

在选择目标板卡的界面中选择目标板卡。

选择目标板卡.png

输入工程名和工程选项，完成工程的创建。

创建工程名.png

在完成工程的创建，工程的目录树如图所示。

工程文件树.png

TobudOS 内核移植

TobudOS内核移植涉及到的文件有。

TobudOS移植文件夹.png

在工程的顶层文件夹创建tiny文件夹用于存放操作系统相关的代码。

添加系统文件夹.png

arch文件夹中包含了多种内核架构的代码，本文使用的NUCLEO_U5A5ZJ-Q的芯片内核为cortexm33，所以只保留如下的文件夹中的代码即可。

arc文件夹.png

kernel文件夹中的代码是操作系统的源码，全部复制过来即可。

osal文件夹中包含了cmsisos和POSIX接口，本文中保留的文件如下。

到此，从TobudOS仓库中添加代码的工作就结束了，在工程的菜单栏中更行文件的索引。

在工程的属性对话框中，添加头文件路径和源代码路径

添加头文件路径.png

添加source路径.png

由于TobudOS的代码编译是条件编译，需要在工程中添加配置文件来开启相应的功能。

在Core/Inc文件中添加tos_config.h文件的具体内容如下。

#ifndef _TOS_CONFIG_H_
#define _TOS_CONFIG_H_

#include "stm32u5xx.h" // 目标芯片头文件，视特定芯片而定

#define TOS_CFG_TASK_PRIO_MAX           10u     // 配置TobudOS默认支持的最大优先级数量

#define TOS_CFG_ROUND_ROBIN_EN          0u      // 配置TobudOS的内核是否开启时间片轮转

#define TOS_CFG_OBJECT_VERIFY_EN           1u   // 配置TobudOS是否校验指针合法

#define TOS_CFG_OBJ_DYNAMIC_CREATE_EN       1u  //开启TobudOS动态对象创建

#define TOS_CFG_TASK_DYNAMIC_CREATE_EN  1u      // TobudOS 动态任务创建功能宏

#define TOS_CFG_EVENT_EN                1u      // TobudOS 事件模块功能宏

#define TOS_CFG_MMBLK_EN                1u      //配置TobudOS是否开启内存块管理模块

#define TOS_CFG_MMHEAP_EN               1u      //配置TobudOS是否开启动态内存模块

#define TOS_CFG_MMHEAP_DEFAULT_POOL_EN  1u      // TobudOS 默认动态内存池功能宏

#define TOS_CFG_MMHEAP_DEFAULT_POOL_SIZE        0x100   // 配置TobudOS默认动态内存池大小

#define TOS_CFG_MUTEX_EN                1u      // 配置TobudOS是否开启互斥锁模块

#define TOS_CFG_MESSAGE_QUEUE_EN        1u      // 配置TobudOS是否开启消息队列模块

#define TOS_CFG_MAIL_QUEUE_EN           1u      // 配置TobudOS是否开启消息邮箱模块

#define TOS_CFG_PRIORITY_MESSAGE_QUEUE_EN   1u  // 配置TobudOS是否开启优先级消息队列模块

#define TOS_CFG_PRIORITY_MAIL_QUEUE_EN  1u      // 配置TobudOS是否开启优先级消息邮箱模块

#define TOS_CFG_TIMER_EN                1u      // 配置TobudOS是否开启软件定时器模块

#define TOS_CFG_PWR_MGR_EN              0u      // 配置TobudOS是否开启外设电源管理模块

#define TOS_CFG_TICKLESS_EN             0u      // 配置Tickless 低功耗模块开关

#define TOS_CFG_SEM_EN                  1u      // 配置TobudOS是否开启信号量模块

#define TOS_CFG_TASK_STACK_DRAUGHT_DEPTH_DETACT_EN      1u  // 配置TobudOS是否开启任务栈深度检测

#define TOS_CFG_FAULT_BACKTRACE_EN      0u      // 配置TobudOS是否开启异常栈回溯功能

#define TOS_CFG_IDLE_TASK_STK_SIZE      128u    // 配置TobudOS空闲任务栈大小

#define TOS_CFG_CPU_TICK_PER_SECOND     1000u   // 配置TobudOS的tick频率

#define TOS_CFG_CPU_CLOCK               (SystemCoreClock)   // 配置TobudOS CPU频率

#define TOS_CFG_TIMER_AS_PROC           1u      // 配置是否将TIMER配置成函数模式


#endif

在stm32u5xx_it.c中为PendSV_Handler添加__weak修饰符，在SysTick_Handller中添加如下调用。

#include "tos_k.h "

/**
  * @brief This function handles System tick timer.
  */
void SysTick_Handler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN SysTick_IRQn 0 */

  /* USER CODE END SysTick_IRQn 0 */
  HAL_IncTick();
  /* USER CODE BEGIN SysTick_IRQn 1 */
    if(tos_knl_is_running()) {
          tos_knl_irq_enter();
          tos_tick_handler();
          tos_knl_irq_leave();
    }
  /* USER CODE END SysTick_IRQn 1 */
}

/**
  * @brief This function handles Pendable request for system service.
  */
__weak void PendSV_Handler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN PendSV_IRQn 0 */

  /* USER CODE END PendSV_IRQn 0 */
  /* USER CODE BEGIN PendSV_IRQn 1 */

  /* USER CODE END PendSV_IRQn 1 */
}

到此，就可以在main.c中添加调用TobudOS接口函数的应用代码了。添加以下代码创建三个任务以不同的频率控制板卡上的LED灯的闪烁。

#include "cmsis_os.h"

//task1
#define TASK1_STK_SIZE 512
void task1(void *pdata);
osThreadDef(task1, osPriorityNormal, 1, TASK1_STK_SIZE);

//task2
#define TASK2_STK_SIZE 512
void task2(void *pdata);
osThreadDef(task2, osPriorityNormal, 1, TASK2_STK_SIZE);

//task3
#define TASK3_STK_SIZE 512
void task3(void *pdata);
osThreadDef(task3, osPriorityNormal, 1, TASK3_STK_SIZE);

void task1(void *pdata)
{
    while(1)
    {
        HAL_GPIO_TogglePin(LED_BLUE_GPIO_Port, LED_BLUE_Pin);
        osDelay(200);
    }
}

void task2(void *pdata) {
    while(1) {
        HAL_GPIO_TogglePin(LED_RED_GPIO_Port, LED_RED_Pin);
        osDelay(1000);
    }
}

void task3(void *pdata) {
    while(1) {
        HAL_GPIO_TogglePin(LED_GREEN_GPIO_Port, LED_GREEN_Pin);
        osDelay(500);
    }
}

在main.c中添加以下代码实现任务的创建和启动任务调度。

    osKernelInitialize(); //TOS Tiny kernel initialize
    osThreadCreate(osThread(task1), NULL); // Create task1
    osThreadCreate(osThread(task2), NULL); // Create task2
    osThreadCreate(osThread(task3), NULL); // Create task3
    osKernelStart(); //Start TOS Tiny

完成上述操作后，编译工程并下载到开发板上，可以看到开发板上的LED以不同的频率闪烁，符合程序的设计。