基于優先級調度的嵌入式實時操作系統內核詳解(下)

三、板載led和串口的驅動

3.1 板載led（GPIO）

RA6M5的引腳結構體定義

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typedef struct _ra6m5_fire_pin_t
{
  cat_uint32_t       pin_num;
  ioport_instance_ctrl_t *p_ctrl_ptr;
  const bsp_io_port_pin_t gpio_pin;
}ra6m5_fire_pin_t;

暫時只用得上輸出引腳，實現pin_write接口，利用fsp庫實現引腳輸出。

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cat_uint8_t cat_pin_write(cat_uint32_t pin_num, cat_uint8_t val)
{
  cat_uint8_t ret = CAT_ERROR;
  ra6m5_fire_pin_t *p = &(pin_map[0]);


  /* 遍歷pin_map數組 */
  for(; p->pin_num!=0xffff; p++)
  {
    if(p->pin_num == pin_num)
    {
      if(0 == val)
      {
        R_IOPORT_PinWrite(p->p_ctrl_ptr, p->gpio_pin, BSP_IO_LEVEL_LOW);
        ret = CAT_EOK;
      }
      else if(1 == val)
      {
        R_IOPORT_PinWrite(p->p_ctrl_ptr, p->gpio_pin, BSP_IO_LEVEL_HIGH);
        ret = CAT_EOK;
      }
      else
      {
        /* 非法值，之后打印錯誤信息 */
        ret = CAT_ERROR;
        while(1);
      }


      /* 寫入結束結束循環 */
      break;
    } /* if */
  } /* for */


  return ret;
}

3.2 串口

野火教程以及我找到的官方例程中RA6M5的串口收發均使用中斷實現，但在本內核中的標準輸入輸出函數大部分是以字符為單位，故發送接口用寄存器方式實現，串口接收仍然使用fsp庫+中斷實現

3.2.1 串口發送

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static cat_int8_t ra6m5_uart_send_char(cat_device_t*dev, cat_uint32_t timeout, cat_uint8_t data)
{
  cat_int8_t ret = CAT_ERROR;
  struct _cat_ra6m5_fire_uart_private_data_t *private_data = NULL;


  /* 獲取設備實例數據 */
  private_data = (struct _cat_ra6m5_fire_uart_private_data_t *)(dev->pri_data);


  sci_uart_instance_ctrl_t *p_ctrl = private_data->inst_ctrl_ptr;


  /* 將要發送的數據放進數據寄存器 */
  p_ctrl->p_reg->TDR = data;


  /* 等待發送完成或超時 */
  while(
    ((p_ctrl->p_reg->SSR_b.TEND) == 0) &&
    (0 != timeout)
  )
  {
    timeout--;
  }


  /* 未超時才成功 */
  if(0 != timeout)
  {
    ret = CAT_EOK;
  }


  return ret;
}


static cat_uint32_t ra6m5_uart_send(cat_device_t*dev, uint32_t timeout, uint8_t const * const buffer, uint32_t const size)
{
  (void)timeout;
  cat_uint32_t cnt = 0;
  cat_int8_t err = CAT_EOK;


  while(
    (CAT_EOK == err) &&
    (cnt < size)
 ? ?)
 ? ?{
 ? ? ? ?err = ra6m5_uart_send_char(dev, 0xffff, buffer[cnt]);
 ? ? ? ?cnt++;
 ? ?}


 ? ?/* 因為前面在一次 while 循環中無論發送是否成功 cnt 都會無條件加一，所以如果失敗了就有一個多加上的計數 */
 ? ?if(CAT_ERROR == err)
 ? ?{
 ? ? ? ?cnt--;
 ? ?}


 ? ?return cnt;
}

3.2.2 串口接收

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static cat_uint32_t ra6m5_uart_recv(cat_device_t*dev, uint32_t timeout, uint8_t *buffer, uint32_t const size)
{
cat_uint32_t recv_buffer_idx = 0; /**< 串口接收緩沖區訪問索引 */
cat_uint32_t err = CAT_ERROR;
struct _cat_ra6m5_fire_uart_private_data_t *private_data = NULL;


/* 獲取設備實例數據 */
private_data = (struct _cat_ra6m5_fire_uart_private_data_t *)(dev->pri_data);
assert(NULL != private_data);


/* 讀取 */
while(recv_buffer_idx != size)
{
while(
(false == uart4_receive_char) &&
(0 != timeout)
)
{
timeout--;
};


if(0 == timeout)
{
break;
}


while(
(cat_ringbuffer_is_empty(private_data->p_ringbuffer) == 0)
)
{
/* 獲取接收到的字符 */
err = cat_ringbuffer_get(private_data->p_ringbuffer, &(buffer[recv_buffer_idx++]));


if(CAT_ERROR == err)
{
/* 獲取失敗，因為while條件判斷過非空，所以出大問題 */
while(1);
}


if(recv_buffer_idx == size)
{
break;
}
}


if(cat_ringbuffer_is_empty(private_data->p_ringbuffer))
{
/* 取完才改遍flag */
uart4_receive_char = false;
}
}


return recv_buffer_idx;
}

3.2.3 串口中斷服務函數

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/* uart4中斷回調函數 */
void debug_uart4_callback(uart_callback_args_t *pargs)
{
  switch(pargs->event)
  {
    case UART_EVENT_RX_CHAR:
    {
      cat_ringbuffer_put(&uart4_rb, pargs->data);
      uart4_receive_char = true;
    }
    default:
    {
      break;
    }
  }
}

四、調試驗證

4.1 創建demo項目

在Projects目錄利用RASC工具生成Keil裸機工程，只需配置led引腳以及UART串口

4.2 編寫程序創建任務

在hal_entry中創建用戶任務

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#include "hal_data.h"
#include "catos.h"


FSP_CPP_HEADER
void R_BSP_WarmStart(bsp_warm_start_event_t event);
FSP_CPP_FOOTER


/*******************************************************************************************************************//**
* main() is generated by the RA Configuration editor and is used to generate threads if an RTOS is used. This function
* is called by main() when no RTOS is used.
**********************************************************************************************************************/
#define TASK1_STACK_SIZE  (1024)
#define TASK2_STACK_SIZE  (1024)


struct _cat_task_t task1;
struct _cat_task_t task2;


cat_stack_type_t task1_env[TASK1_STACK_SIZE];
cat_stack_type_t task2_env[TASK2_STACK_SIZE];


uint32_t sched_task1_times = 0;
uint32_t sched_task2_times = 0;


#define BOARD_LED_PIN 0


void board_led_init(void)
{
  cat_pin_init(BOARD_LED_PIN, CAT_PIN_MODE_OUTPUT);
}


void board_led_on(void)
{
  cat_pin_write(BOARD_LED_PIN, CAT_PIN_LOW);
}


void board_led_off(void)
{
  cat_pin_write(BOARD_LED_PIN, CAT_PIN_HIGH);
}


void task1_entry(void *arg)
{


  for(;;)
  {
    sched_task1_times++;
    board_led_on();
    cat_sp_task_delay(100);
    board_led_off();
    cat_sp_task_delay(100);
  }
}


void task2_entry(void *arg)
{
  for(;;)
  {
    cat_sp_task_delay(100);
    //CAT_DEBUG_PRINTF("[task2] %d
", catos_systicks);
  }
}


void hal_entry(void)
{
  /* TODO: add your own code here */


  /* 初始化os */
  catos_init();


  /* 利用pin驅動初始化板載led */
  board_led_init();


  /* 測試創建任務運行 */
  cat_sp_task_create(
   (const uint8_t *)"task1_task",
   &task1,
   task1_entry,
   NULL,
   0,
   task1_env,
   TASK1_STACK_SIZE
  );


  cat_sp_task_create(
   (const uint8_t *)"task2_task",
   &task2,
   task2_entry,
   NULL,
   0,
   task2_env,
   sizeof(task2_env)
  );




  /* 開始調度 */
  catos_start_sched();


  /* 不會到達這里 */


  while(1);


#if BSP_TZ_SECURE_BUILD
  /* Enter non-secure code */
  R_BSP_NonSecureEnter();
#endif
}

4.3 燒寫與驗證

使用xshell連接串口并燒錄程序，可以觀察到l led閃爍，并且串口有shell的信息，命令可以正常使用。

五、總結

在整個項目過程中，因為涉及底層操作，并且教程還比較少，走了不少彎路，但總體來說還是很不錯的，特別是fsp配置方面。

建議瑞薩可以在e2 studio適配更多調試器方便開發者使用；并且在使用野火dap時發現其在ubuntu下要被識別比較麻煩，如果能改進，使用場景會更多。

審核編輯：湯梓紅