技術(shù)洞察 | 如何在英飛凌 AURIX? TC3xx 系列單片機(jī)上移植 FreeRTOS 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)

本文作者

Di Wang

英飛凌科技大中華區(qū) CAE 客戶支持工程師

最近在 新聞 中，大家了解到英飛凌為其 AURIX? TC3x 微控制器（MCU）添加了對FreeRTOS的支持。借助實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（FreeRTOS），功能強(qiáng)大的微控制器 AURIX? TC3xx MCU 能夠高效管理硬件和軟件資源，確保任務(wù)的及時(shí)和可靠執(zhí)行。FreeRTOS作為硬件和應(yīng)用軟件之間的中介，使開發(fā)者能夠?qū)Ｗ⒂趹?yīng)用代碼，無需處理硬件的復(fù)雜性，從而實(shí)現(xiàn)應(yīng)用代碼的可移植性和可重用性，并縮短上市時(shí)間。

本文介紹了在 AURIX? TC3xx 單片機(jī)上移植 FreeRTOS 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的操作步驟，讀者可以使用 Triboard 開發(fā)板和免費(fèi)的 ADS 開發(fā)平臺(tái)，快速移植 FreeRTOS 到自己使用的 TC3xx MCU上，創(chuàng)建任務(wù)并實(shí)現(xiàn) LED 的閃燈演示。

1、前言

FreeRTOS是一款廣泛使用的開源實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS），具有輕量級(jí)、模塊化和易用的特點(diǎn)，適用于資源受限的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)。 它支持多任務(wù)調(diào)度、任務(wù)間通信和同步，并提供豐富的中間件支持，便于開發(fā)者快速構(gòu)建高效、可靠的應(yīng)用程序。

英飛凌的AURIX? TC3x MCU采用符合ASIL-D/SIL-3標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)，滿足汽車和工業(yè)市場的嚴(yán)格要求。它基于高性能的TriCore?架構(gòu)，具備實(shí)時(shí)能力、先進(jìn)的功能安全特性和功能可靠性， 是安全關(guān)鍵應(yīng)用的理想選擇 。FreeRTOS的可用性使客戶能夠在成熟且功能豐富的開源環(huán)境中快速構(gòu)建應(yīng)用程序。將FreeRTOS集成到AURIX? TC3x MCU中，不僅能夠助力汽車和工業(yè)市場的廣大客戶快速進(jìn)行功能評(píng)估，而且為在非AUTOSAR項(xiàng)目中快速遷移應(yīng)用代碼提供了可能。

2、參考鏈接

參考鏈接一

參考鏈接二

參考鏈接三

3、準(zhǔn)備 ADS 開發(fā)環(huán)境

ADS (AURIX? Development Studio)是英飛凌推出的一個(gè)免費(fèi)的集成開發(fā)環(huán)境，內(nèi)嵌 Tasking 編譯器的免費(fèi)版本，并集成大量AURIX? TC3xx 微控制器的例子工程。用戶可以快速上手，通過導(dǎo)入不同模塊的例子工程，編譯并下載到開發(fā)板中，進(jìn)行功能評(píng)估和開發(fā)。( 下載鏈接 )

如圖所示：

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準(zhǔn)備 Triboard 開發(fā)板

ADS 開發(fā)環(huán)境支持各種 AURIX? TC3xx MCU的開發(fā)板，比如Lite Kit、ShieldBuddy、TFT Kit或Triboard。本文基于 TC399 Triboard ，其板載有8個(gè) LED 供測試使用，本文代碼使用 P33.4和 P33.5引腳來控制最左側(cè)的LED1和LED2，實(shí)現(xiàn)閃爍演示。在下載程序之前，請使用電源線給 Triboard供電，并使用mini USB線連接開發(fā)板到PC機(jī)，在 PC 機(jī)上開啟 ADS 集成開發(fā)環(huán)境。

如圖所示：

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打開一個(gè)例子工程

安裝完成之后，用戶可打開 ADS平臺(tái)，在 File 菜單中選擇 Import 導(dǎo)入，之后在例子工程的代碼庫中找到名為 STM_Interrupt_1 的例子工程，點(diǎn)擊 Finish 完成，即可導(dǎo)入第一個(gè)例子工程。 （注：TC397的工程可以使用在TC399的開發(fā)板上）。

如圖所示：

打開工程后，可以在工程上點(diǎn)擊右鍵，選擇 Set Active Project，之后點(diǎn)擊 Build Project 進(jìn)行編譯。編譯之后，點(diǎn)擊 Debug菜單進(jìn)行下載調(diào)試。如果在Debug Configurations中沒有合適的配置，請首先創(chuàng)建一個(gè)配置（使用默認(rèn)配置在TASKING C/C++ Debugger中創(chuàng)建即可）。這里注意，編譯前需修改 STM_Interrupt.c 文件中的 LED 引腳為 P33.4，以適配 TC399 Triboard 的 LED1 引腳。下載后，點(diǎn)擊Resume運(yùn)行，可以看到開發(fā)板上最左側(cè)的LED燈會(huì)閃爍。這個(gè)工程是我們進(jìn)行 FreeRTOS 移植的基礎(chǔ)。

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移植過程

在準(zhǔn)備好了ADS開發(fā)環(huán)境、Triboard開發(fā)板，并下載成功 STM_Interrupt_1 例子工程后，即可開始我們的移植過程。

第一步：下載 FreeRTOS 版本 10.5.1 并解壓縮

用戶可以從 FreeRTOS 的官方網(wǎng)站獲取源碼，將解壓后的 FreeRTOS 文件夾復(fù)制到 STM_INTERRUPT_1 例子工程的 OS/FreeRTOS/ 路徑下。( 下載鏈接 )

第二步：整理 Portable 文件夾

打開 FreeRTOS/Portable/ 目錄，刪除所有文件夾，僅保留 MemMang 和 Tasking 文件夾。

第三步：port.c 和 portmacro.h

在 Tasking 文件夾中移除 ARM_CM4F 文件夾，創(chuàng)建一個(gè)名為 TC3 的新文件夾，該文件夾將包含兩個(gè)文件：port.c 和 portmacro.h。( 下載鏈接 )

第四步：FreeRTOSConfig.h

將 FreeRTOSConfig.h 文件復(fù)制到 STM_INTERRUPT_1 例子工程的 Configurations/ 路徑下。( 下載鏈接 )

第五步：修改 Ifx_Cfg.h

參考后面鏈接中的 Ifx_Cfg.h 文件，修改例子工程中的 Configurations/Ifx_Cfg.h 文件。( 下載鏈接 )

第六步：排除不必要的文件

打開 OS/FreeRTOS/portable/MemMang/ 目錄，右鍵點(diǎn)擊 heap_2.c 到 heap_5.c，選擇 Resource Configuration，然后選擇 Exclude from Build。這確保在構(gòu)建過程中僅使用 heap_1.c

第七步：修改 Cpu0_Main.c 、 STM_Interrupt.c 和 STM_Interrupt.h

讀者可以下載3個(gè)源文件并覆蓋例子工程中的相應(yīng)文件。( 下載鏈接 )

講解：

• 在 Cpu0_Main.c 中，主要?jiǎng)?chuàng)建了2個(gè)任務(wù) task_app_led1 和 task_app_led2，并啟動(dòng)操作系統(tǒng)的調(diào)度器，代碼如下：

• 在 STM_Interrupt.c 中，對LED1和LED2引腳進(jìn)行初始化，設(shè)置為輸出模式，并給出了2個(gè)任務(wù)的具體實(shí)現(xiàn)，主要是定時(shí)翻轉(zhuǎn) LED1 和 LED2的引腳，代碼如下：

• 在 STM_Interrupt.h中，對兩個(gè)任務(wù)函數(shù)的原型給出了聲明。

  
  

第八步：重新編譯工程并下載

右鍵點(diǎn)擊工程，選擇「Clean Project」清除編譯文件，之后重新「Build Project」，并在 Debug 菜單中點(diǎn)擊 Debug，之后生成的程序會(huì)下載到 TC399 Triboard 開發(fā)板中并進(jìn)入調(diào)試界面，在調(diào)試界面點(diǎn)擊 「Resume」運(yùn)行，觀察開發(fā)板上的 LED1（P33.4）和 LED2（P33.5），它們將分別以 500ms 和 1000ms 的周期閃爍。