基于优先级调度的嵌入式实时操作系统内核详解(下)

三、板载led和串口的驱动

3.1 板载led（GPIO）

RA6M5的引脚结构体定义

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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;

暂时只用得上输出引脚，实现pin_write接口，利用fsp库实现引脚输出。

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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]);


  /* 遍历pin_map数组 */
  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，之后打印错误信息 */
        ret = CAT_ERROR;
        while(1);
      }


      /* 写入结束结束循环 */
      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的串口收发均使用中断实现，但在本内核中的标准输入输出函数大部分是以字符为单位，故发送接口用寄存器方式实现，串口接收仍然使用fsp库+中断实现

3.2.1 串口发送

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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;


  /* 获取设备实例数据 */
  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;


  /* 将要发送的数据放进数据寄存器 */
  p_ctrl->p_reg->TDR = data;


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


  /* 未超时才成功 */
  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++;
    }


    /* 因为前面在一次 while 循环中无论发送是否成功 cnt 都会无条件加一，所以如果失败了就有一个多加上的计数 */
    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; /**< 串口接收缓冲区访问索引 */
cat_uint32_t err = CAT_ERROR;
struct _cat_ra6m5_fire_uart_private_data_t *private_data = NULL;


/* 获取设备实例数据 */
private_data = (struct _cat_ra6m5_fire_uart_private_data_t *)(dev->pri_data);
assert(NULL != private_data);


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


if(CAT_ERROR == err)
{
/* 获取失败，因为while条件判断过非空，所以出大问题 */
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 串口中断服务函数

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/* uart4中断回调函数 */
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、调试验证

4.1 创建demo项目

在Projects目录利用RASC工具生成Keil裸机工程，只需配置led引脚以及UART串口

4.2 编写程序创建任务

在hal_entry中创建用户任务

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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驱动初始化板载led */
  board_led_init();


  /* 测试创建任务运行 */
  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)
  );




  /* 开始调度 */
  catos_start_sched();


  /* 不会到达这里 */


  while(1);


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

4.3 烧写与验证

使用xshell连接串口并烧录程序，可以观察到l led闪烁，并且串口有shell的信息，命令可以正常使用。

五、总结

在整个项目过程中，因为涉及底层操作，并且教程还比较少，走了不少弯路，但总体来说还是很不错的，特别是fsp配置方面。

建议瑞萨可以在e2 studio适配更多调试器方便开发者使用；并且在使用野火dap时发现其在ubuntu下要被识别比较麻烦，如果能改进，使用场景会更多。

审核编辑：汤梓红