[求助] 关于FreeRTOS的应用及其在MSP430上移植的问题

witant 2012-8-17 08:32 楼主

最近想研究一下FreeRTOS，于是下载了7.1.1版本的内核。用IAR编译MSP430相关代码后再MSP430f149上运行良好（LED闪的挺欢快~其它功能还没有测试，刚刚接触FreeRTOS）。
但是由于f149的RAM太小，决定将其移植到更大RAM的单片机上，正好手头有块MSP430f5438的板子，便将程序改了改烧写到上面，但这次出现了问题，程序各种跑飞。研究了半天才发现5系列的430单片机地址是20位的（4系列是16位），而且增加了不少汇编指令。经过测试，将原来portext.s43文件中的call指令换成calla指令问题貌似就解决了，程序又可以正常运行了。示例代码里面本身就有支持20位地址的相关代码，在“FreeRTOSV7.1.1\Source\portable\IAR”目录下的MSP430X这个文件夹里面，只不过我太粗心，之后才发现。
我想把FreeRTOS移植到430上面主要是想利用其时间片轮转的工作方式。只需要最基本的内核服务即可。
现在想请教大家一下：
1.FreeRTOS在MSP430里面的应用多么，如果作为一个长期工作的设备，里面跑FreeRTOS的话稳定性如何？
2.以上我说的移植方法是否合理呢？
因为本人接触FreeRTOS时间很短，只知道它内核很精简，比较适合移植到MSP430这类RAM比较小的单片机上。望大家不吝赐教。

[ 本帖最后由 witant 于 2012-8-17 09:28 编辑 ]

回复评论（4）

沙发 hansonhe

楼主是否可以共享代码呢，与UCOS与FreeRtos比较一下？目前看到比较多的是UCOS，在Micrium的官网可以下载到MSP430的UCOS ||的参考代码

点赞 2012-8-21 01:09

板凳 witant

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uCOS-II的测试代码在http://micrium.com/page/downloads/ports/ti/msp430下载
FreeRTOS的在http://sourceforge.net/projects/freertos/files/下载（已经更新到7.2了）

关于代码，先比较下内核中的任务调度部份，由于涉及到对堆栈指针sp的操作，该部份代码是采用汇编语言编写的。

uCOS-II的TICK ISR函数（位于os_cpu_a.s43文件）:

WDT_ISR                               ; wd timer ISR
PUSHM.A    #12, R15
BIC.W    #0x01, SFRIE1          ; disable wd timer interrupt
CMP.B    #0, &OSIntNesting    ; if (OSIntNesting == 0)
JNE       WDT_ISR_1
MOVX.A    &OSTCBCur, R13       ;    save task stack
MOVX.A    SP, 0(R13)
MOVX.A    &OSISRStkPtr, SP       ;    load interrupt stack
WDT_ISR_1
INC.B    &OSIntNesting          ; increase OSIntNesting
BIS.W    #0x01, SFRIE1          ; enable wd timer interrupt
EINT                               ; enable general interrupt to allow for interrupt nesting
CALLA    #OSTimeTick          ; call ticks routine
DINT                               ; IMPORTANT: disable general interrupt BEFORE calling OSIntExit()
CALLA    #OSIntExit
CMP.B    #0, &OSIntNesting    ; if (OSIntNesting == 0)
JNE       WDT_ISR_2
MOVX.A    &OSTCBHighRdy, R13    ;    restore task stack SP
MOVX.A    @R13, SP
WDT_ISR_2
POPM.A    #12, R15
RETI                               ; return from interrupt

FreeRTOS 7.1.1中的vPortTickISR函数（位于portext.s43文件）
vPortTickISR:

/* The sr is not saved in portSAVE_CONTEXT() because vPortYield() needs
to save it manually before it gets modified (interrupts get disabled). */
push.w sr
portSAVE_CONTEXT

calla #vTaskIncrementTick

#if configUSE_PREEMPTION == 1
      calla #vTaskSwitchContext
#endif

portRESTORE_CONTEXT

FreeRTOS代码中含有宏定义且功能略少，因此显得比较精简。两内核的任务调度原理是一致的：
1.当某个任务正在运行时产生了systick中断（即某个定时器中断），此时堆栈指针（SP）是指向该任务自身堆栈区的
2.进入中断后将对状态寄存器（SR）、程序指针（PC）、以及通用寄存器（R4~R15）进行入栈操作，该任务的运行状态就被保存到自身的堆栈区了
3.进行任务调度算法。内核对系统时间进行更新，在就绪任务中选择一个作为下一个时间片要执行的任务，并将该任务的堆栈地址赋给堆栈指针（SP）
4.此时的堆栈指针已经指向需要执行的任务了，将堆栈中存储的寄存器值逐个读取到各个寄存器中，中断返回时，程序指针（PC）从堆栈中读取了当前任务的地址，单片机便开始运行该任务的代码。

个人感觉两个内核的任务调度原理是一致的，不同之处在于各自的调度算法。

关于两个系统的比较可以参考FreeRTOS 和uCOS II的简单比较

在内核的应用上两个系统的差别不大，我举个很简单的例子：建立两个任务并开始任务调度。
uCOS-II:

#include

static  OS_STK    AppTask1Stk[APP_TASK1_STK_SIZE];
static  OS_STK    AppTask2Stk[APP_TASK2_STK_SIZE];

static  void  AppTask1    (void       *p_arg);
static  void  AppTask2    (void       *p_arg);
void  main (void)
{
OSInit();                                                          /* Initialize "uC/OS-II, The Real-Time Kernel"  */
OSTaskCreateExt(AppTask1,                                        /* Create start task 1 */
               (void *)0,
               (OS_STK *)&AppTask1Stk[APP_TASK1_STK_SIZE - 1],
                  APP_START_TASK1_PRIO,
                  APP_START_TASK1_PRIO,
               (OS_STK *)&AppTask1Stk[0],
                  APP_TASK1_STK_SIZE,
               (void *)0,
                  OS_TASK_OPT_STK_CHK | OS_TASK_OPT_STK_CLR);
OSTaskCreateExt(AppTask2,                                        /* Create start task 2  */
               (void *)0,
               (OS_STK *)&AppTask2Stk[APP_TASK2_STK_SIZE - 1],
                  APP_START_TASK2_PRIO,
                  APP_START_TASK2_PRIO,
               (OS_STK *)&AppTask2Stk[0],
                  APP_TASK2_STK_SIZE,
               (void *)0,
                  OS_TASK_OPT_STK_CHK | OS_TASK_OPT_STK_CLR);
OSStart();                                                       /* Start multitasking (i.e. give control to uC/OS-II)    */
}

FreeRTOS:
#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"
#include "FreeRTOSConfig.h"
int main( void )
{
/* Setup the hardware ready for the demo. */
prvSetupHardware();

xTaskCreate(task1, "task1", 50, NULL, 2, NULL );
xTaskCreate( task2, "task2", 50, NULL, 2, NULL );
/* Start the scheduler. */
vTaskStartScheduler();

return 0;
}
可见两个内核在应用时都是先创建任务，然后开始任务调度的，不同之处在于uCOS-II是显示分配堆栈空间，FreeRTOS是系统自动分配。在其它内核服务（如消息队列、信号量等）的应用上只是函数名称不同，功能上是十分相似的。

个人认为uCOS和FreeRTOS在应用上各有利弊，uCOS功能强大（相对FreeRTOS），而FreeRTOS代码精简，内存占用量很小。本人就是因为想学习一下多任务系统的开发（在MSP430平台）才开始接精简的触嵌入式内核的，由于强大的uCOS为开源收费且不支持相同优先级任务（uCOS-III已经没有这个限制了），综合考虑之下还是选择了FreeRTOS，本想上来问问有没有人做过FreeRTOS的项目及其运行效果，结果没人回答。
以上是本人对两个系统内核的理解，如有不妥之处还望大家多多指正。如果有人做过FreeRTOS的项目，望不吝赐教，为小弟指点一二