漫談LiteOS之開發板-LiteOS移植（基於GD32450i-EVAL）

• 2020 年 4 月 23 日
• 筆記

1 為什麼移植？

嵌入式設備的芯片型號和外設的差異較大，資源有限。而RTOS無法適配集成所有的驅動，因此會先適配部分開發板，然後通過移植使得適配更多的開發板。

可移植性是嵌入式操作系統與普通操作系統的顯著區別之一，而所謂移植就是通過一定的代碼修改使得該操作系統適配自己的開發板，以使得自己的開發板可以運行一些手頭開發板沒有配套的編譯工程。

2 移植的分類

移植通常分為系統移植和驅動移植，驅動移植需要依賴具體的外設，本文主要介紹操作系統的移植。採用的主要方案是硬中斷接管和不接管中斷中的更加簡便快捷的不接管中斷方式。

3 開發環境

軟件環境：Windows系統、Keil5、J-Link對應驅動；

硬件環境：GD32450i-EVAL開發板、J-Link下載器、串口線、數據線；

注意：上述環境也可根據自己需求進行修改，如使用IAR、GCC等。

4 移植流程

4.1 準備工作

（1）下載LiteOS源碼

在github上下載最新的LiteOS源碼，地址：//github.com/LiteOS/LiteOS，下載任意版本皆可，其源碼核心一致，我這裡使用的是dev-deserted，其工程目錄詳情如圖1所示。                              

圖1 LiteOS源碼工程目錄以及對應描述

（2）提取LiteOS核心移植文件

對LiteOS源碼做一個簡單的提取便於後續操作的簡潔性，當然也可以不提取，新建文件夾命名為LiteOS，將 LiteOS源碼中的arch文件、components/cmsis文件、kernel文件、以及targets文件中的示例工程中拷貝兩個OS_CONFIG文件，其中一個為接管中斷（如Standard_GD32F103C_START工程中的OS_CONFIG文件）一個為非接管中斷（如Standard_STM32F103VC_TAIBI工程中的OS_CONFIG文件）。具體如下表1所示。

表1 LiteOS核心文件提取

（3）創建裸機工程

使用前面的串口示例代碼作為裸機工程，當然也可以使用keil自己創建裸機工程，自己創建的裸機工程一定要進行簡單的功能測試。將步驟（2）中的LiteOS文件拷貝到裸機工程根目錄下，具體如圖2所示。

圖2 LiteOS目錄概圖

4.2 添加內核源碼

在裸機工程中，添加LiteOS相關文件夾，分別命名為LiteOS/cmsis、LiteOS/arch、LiteOS/kernel、LiteOS/config（可有可無，便於後期操作而已），並分別將cmsis os代碼、kernel代碼、arch代碼、OS_CONFIG文件等添加到對應的文件夾，具體如圖3所示。

圖3 添加工程分組

其中需要添加的源碼以及對應的文件所在位置具體如下表所示。添加後的文件目錄詳情，具體如圖4所示。

圖4 添加Lite OS源碼

4.3 添加頭文件

添加源碼之後，需要添加對應應用的頭文件，具體如圖5所示。

圖5 添加頭文件

4.4 修改target.h文件

由於採用非接管中斷方式移植LiteOS，因此修改文件較少。首先修改target.h文件的頭文件應用，其頭文件如圖6所示。第43行，需要修改為開發板相對應的系列頭文件。

圖6 target.h頭文件修改

在target.h文件中的開發板內存模塊配置的位置，找到下列代碼，其中一個是參數是起始地址，一個是開發板實際的SRAM的大小，但是該值一般設置略小於實際SRAM大小，因為工程存儲需要佔用一定空間。我們可以使用keil的pack Installer查看開發板的SRAM大小，具體如圖7所示。可見GD32450i-EVAL（2019）其SRAM大小為256K。

#define BOARD_SRAM_START_ADDR     0x20000000
#define BOARD_SRAM_SIZE_KB        128

圖7 查看開發板SRAM大小

target.h文件具體修改方式如圖8所示。注意其中的起始地址設置要與工程配置中的IRAM起始地址保持一致。

圖8 修改內存起始地址

4.5 注釋回調函數代碼

由於PendSV_Handler以及SysTick_Handler(void)函數在LiteOS源碼以及裸機工程中的gd32f4xx_it.c文件中都有定義，因此如果直接編譯會出現重定義的錯誤，如圖9所示。此時我們需要將對應gd32f4xx_it.c中代碼注釋掉或刪除即可。

圖9 運行錯誤詳情

5 測試

上面已經將移植工作基本完成，後面只需要做一下測試即可，具體包括硬件測試以及LiteOS測試。

5.1 硬件啟動測試

對於測試，首先需要將串口調試好，便於後續的調試，此處我以串口函數以及LED燈進行測試。在使用LiteOS系統之前首先需要將開發板啟動起來，具體如下所示。但是需要注意的是初始化的時候不要調用delay函數，因為SysTick_Handler(void)函數被注釋掉了，如果調用該函數會導致，程序卡死在delay處。測試的時候一定要注意main函數中要有while循環使其卡停在此處。

#include "gd32f4xx.h"
#include "gd32f450i_eval.h"
#include "systick.h"
#include <stdio.h>
 
void Hardware_Init(void);
void led_init(void);
int main()
{
  Hardware_Init();
  printf("\r\n USART printf example: please press the Tamper key \r\n");
       
  while(1){
      gd_eval_led_on(LED1);
  }
}
 
void Hardware_Init(void)
{
  led_init();
  systick_config();
  gd_eval_com_init(EVAL_COM1);
}
 
void led_init(void)
{
  gd_eval_led_init(LED1);
}
 
int fputc(int ch, FILE *f)
{
  usart_data_transmit(EVAL_COM1, (uint8_t)ch);
  while(RESET == usart_flag_get(EVAL_COM1, USART_FLAG_TBE)); 
  return ch;
}

5.2 移植功能測試

接下來只需要對Lite OS移植進行測試，對主函數進行修改實現任務的創建於調用即可，主函數具體如下所示。

#include "gd32f4xx.h"
#include "gd32f450i_eval.h"
#include "systick.h"
#include <stdio.h>
#include "los_sys.h "
#include "los_typedef.h"
#include "los_task.ph" 
 
UINT32 g_TskHandle;
 
void Hardware_Init(void);
void led_init(void);
UINT32 creat_task1();
UINT32 creat_task2();
 
int main(){
  Hardware_Init();
  printf("\r\n USART printf example: please press the Tamper key \r\n");
  UINT32 uwRet = 0;
  uwRet = LOS_KernelInit();
  if (uwRet != LOS_OK){
    return LOS_NOK;
  }
  uwRet = creat_task1();
  if (uwRet != LOS_OK){
    return LOS_NOK;
  }
  uwRet = creat_task2();
  if (uwRet != LOS_OK){
    return LOS_NOK;
  }
  LOS_Start();
  while(1){
    gd_eval_led_on(LED1);
  }
}
 
void Hardware_Init(void){
  led_init();
  systick_config();
  gd_eval_com_init(EVAL_COM1);
}
 
void led_init(void){
  gd_eval_led_init(LED1);
}
 
int fputc(int ch, FILE *f){
  usart_data_transmit(EVAL_COM1, (uint8_t)ch);
  while(RESET == usart_flag_get(EVAL_COM1, USART_FLAG_TBE));   
  return ch;
}
 
void task1(void){
  int count = 1;
  while(1){
    printf("This is task1, count is %d\r\n", count++);
    LOS_TaskDelay(1000);
  }
}
 
UINT32 creat_task1(){
    UINT32 uwRet = LOS_OK;
  TSK_INIT_PARAM_S task_init_param;
       
  task_init_param.usTaskPrio = 0;
  task_init_param.pcName = "task1";
  task_init_param.pfnTaskEntry = (TSK_ENTRY_FUNC)task1;
  task_init_param.uwStackSize = 0x200;
       
  uwRet = LOS_TaskCreate(&g_TskHandle, &task_init_param);
  if(LOS_OK != uwRet){
    return uwRet;
  }
  return uwRet;
}
 
void task2(void){
  int count = 1;
  while (1){
      printf("This is task2,count is %d\r\n",count++);
      LOS_TaskDelay(2000);
  }
}

UINT32 creat_task2(){
  UINT32 uwRet = LOS_OK;
  TSK_INIT_PARAM_S task_init_param;
 
  task_init_param.usTaskPrio = 1;
  task_init_param.pcName = "task2";
  task_init_param.pfnTaskEntry = (TSK_ENTRY_FUNC)task2;
  task_init_param.uwStackSize = 0x200;
 
  uwRet = LOS_TaskCreate(&g_TskHandle, &task_init_param);
  if(LOS_OK != uwRet){
    return uwRet;
  }
  return uwRet;
}

運行結果如圖10所示，可以看見兩個任務在交替打印。移植完成，本例程使用的是非接管中斷的方式，如果使用接管中斷方式的，需要拷貝結果中斷的OS_CONFIG文件，同時對於target.h文件需要額外的修改，同時修改.sct文件（在keil工程下的Objects文件夾下），而不是使用自動生成的.sct文件.

圖10 Lite OS移植成功運行結果

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