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腾讯物联网系统TOS,内核移植起来比你想象的要简单
阅读量:2044 次
发布时间:2019-04-28

本文共 5951 字,大约阅读时间需要 19 分钟。

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可能很多人都听说了,就在前几天,腾讯公布了面向物联网领域开发的实时操作系统:TencentOS tiny.

一、介绍

TencentOS tiny的内核就是一个RTOS内核,与我们常见的RTOS有很多类似之处。比如:任务管理、实时调度、时间管理、消息队列、信号量、互斥锁、事件标志等。

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其实,更重要的是上层的Iot SDK,这一套协议栈主要用于快速接入腾讯云,同时,结合上层的安全、组件等框架实现物联网。
IoT生态:

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更多关于TOS的介绍,请参看官方文档:
https://github.com/Tencent/TencentOS-tiny

(公众号不支持外部链接,请复制链接到浏览器打开)

二、内核移植

对于TencentOS tiny内核移植,和大多数RTOS可能类似,官方提供有相关文档。

基于STM32、Keil的移植教程,参考地址:

https://github.com/Tencent/TencentOS-tiny/blob/master/doc/TencentOS-tiny-porting-keil.md

移植前的准备

1. 准备目标硬件(开发板/芯片/模组)

TencentOS tiny目前主要支持ARM Cortex M核芯片的移植,比如STM32 基于Cortex M核全系列、NXP 基于Cortex M核全系列等。本教程将使用STM32官方Demo开发板 NUCLEO-L073RZ进行示例移植,其他 ARM Cortex M系列开发板和芯片移植方法类似。

调试ARM Cortex M核还需要仿真器, NUCLEO-L073RZ自带ST-Link调试器,如果您的开发板或者芯片模组没有板载仿真器,就需要连接外置的仿真器,如J-Link、U-Link之类的。

2.准备编译器环境

本移植指南针对的是Keil MDK,最新版本5.28a

下载地址为:

https://www.keil.com/demo/eval/arm.htm

安装完成后,还需要安装对应芯片的器件支持包Keil.STM32L0xx_DFP.2.0.1.pack,下载地址为:

http://www.keil.com/dd2/Pack

参考文章:

3. 准备芯片对应的裸机工程

移植TencentOS tiny基础内核需要您提前准备一个芯片对应的裸机工程,裸机工程包含基本的芯片启动文件、基础配置(时钟、主频等)、以及串口、基本GPIO驱动用于RTOS测试。

本教程使用ST官方的STM32CubeMX软件来自动化生成MDK裸机工程,STM32CubeMX的下载地址为:

https://www.st.com/en/development-tools/stm32cubemx.html

安装STM32CubeMx还需要事先安装好JDK环境,您可以在互联网上查找如何安装和配置JDK环境,此处不再赘述。

参看文章:

4. 准备TencentOS tiny的源码
TencentOS tiny的源码已经开源,github下载地址为:

https://github.com/Tencent/TencentOS-tiny.git

一级目录 二级目录 说明
arch arm TencentOS tiny适配的IP核架构(含M核中断、调度、tick相关代码)
board NUCLEO_L073RZ 移植目标芯片的工程文件
kernel core TencentOS tiny内核源码
pm TencentOS tiny低功耗模块源码
osal cmsis_os TencentOS tiny提供的cmsis os 适配

由于本教程只介绍TencentOS tiny的内核移植,所以这里只需要用到 arch、board、kernel、osal四个目录下的源码。

内核移植

1. 代码目录规划

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如图所示,新建TencentOS_tiny主目录,并在主目录下添加四个子目录,其中arch、kernel、osal从代码仓直接拷贝过来即可,而board目录下则放入我们前面生成的裸机工程代码,我们移植的开发板取名叫NUCLEO_L073RZ,裸机代码全部拷贝到下面即可,如下图所示:

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接下来进入TencentOS_tinyoardNUCLEO_L073RZMDK-ARM目录,打开keil工程,我们开始添加TencentOS tiny的内核代码。

2. 添加arch平台代码

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tos_cpu.c是TencentOS tiny 的CPU适配文件,包括堆栈初始化,中断适配等,如果您的芯片是ARM Cortex M核,该文件可以不做改动,M0、M3 、M4、M7是通用的,其他IP核需要重新适配;

port_s.S 文件是TencentOS tiny的任务调度汇编代码,主要做弹栈压栈等处理的,port_c.c适配systick等,这两个文件 每个IP核和编译器都是不一样的,如果您的芯片是ARM Cortex M核,我们都已经适配好,比如现在我们移植的芯片是STM32L073RZ,是ARM Cortex M0+核,使用的编译器是KEIL,所以我们选择archarmarm-v7mcortex-m0+armcc下的适配代码,如果你的开发板是STM32F429IG,M4核,编译器是GCC,则可以选择archarmarm-v7mcortex-m4gcc目录下的适配文件。

3. 添加内核源码

内核源码kerne目录下包含core和pm两个目录,其中core下为基础内核,pm是内核中的低功耗组件;基础移植的时候可以不添加pm目录下的代码,如下图所示,添加基本内核源码:

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4. 添加cmsis os源码

cmsis os是TencentOS tiny为了兼容cmsis标准而适配的OS抽象层,可以简化大家将业务从其他RTOS迁移到TencentOS tiny的工作量。

5. 添加TencentOS tiny头文件目录

添加头文件目录前,我们在要移植的工程目录下新增一个 TOS_CONFIG文件夹,用于存放TencentOS tiny的配置头文件,也就是接下来要新建的tos_config.h文件;

TencentOS tiny所有要添加的头文件目录如下:

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6. 新建TencentOS tiny系统配置文件 tos_config.h

```	#ifndef TOS_CONFIG_H	#define  TOS_CONFIG_H		#include "stm32l0xx.h"                           // 目标芯片头文件,用户需要根据情况更改		#define TOS_CFG_TASK_PRIO_MAX           10u      // 配置TencentOS tiny默认支持的最大优先级数量		#define TOS_CFG_ROUND_ROBIN_EN          1u        // 配置TencentOS tiny的内核是否开启时间片轮转		#define TOS_CFG_OBJECT_VERIFY           0u      // 配置TencentOS tiny是否校验指针合法		#define TOS_CFG_EVENT_EN                1u        // TencentOS tiny 事件模块功能宏		#define TOS_CFG_MMBLK_EN                1u       //配置TencentOS tiny是否开启内存块管理模块		#define TOS_CFG_MMHEAP_EN               1u    // 配置TencentOS tiny是否开启动态内存模块		#define TOS_CFG_MMHEAP_POOL_SIZE        0x100  // 配置TencentOS tiny动态内存池大小		#define TOS_CFG_MUTEX_EN                1u    // 配置TencentOS tiny是否开启互斥锁模块		#define TOS_CFG_QUEUE_EN                1u    // 配置TencentOS tiny是否开启队列模块		#define TOS_CFG_TIMER_EN                1u    // 配置TencentOS tiny是否开启软件定时器模块		#define TOS_CFG_SEM_EN                  1u    // 配置TencentOS tiny是否开启信号量模块		#define TOS_CFG_TICKLESS_EN             0u   // 配置Tickless 低功耗模块开关		#if (TOS_CFG_QUEUE_EN > 0u)	#define TOS_CFG_MSG_EN     1u	#else	#define TOS_CFG_MSG_EN     0u	#endif		#define TOS_CFG_MSG_POOL_SIZE           10u    // 配置TencentOS tiny消息队列大小		#define TOS_CFG_IDLE_TASK_STK_SIZE      128u    // 配置TencentOS tiny空闲任务栈大小		#define TOS_CFG_CPU_TICK_PER_SECOND     1000u  // 配置TencentOS tiny的tick频率		#define TOS_CFG_CPU_CLOCK     (SystemCoreClock)  // 配置TencentOS tiny CPU频率		#define TOS_CFG_TIMER_AS_PROC           1u    // 配置是否将TIMER配置成函数模式		#endif	```

按照上面的模板配置好TencentOS tiny的各项功能后,将tos_config.h 文件放入要移植的board工程目录下即可,例如本教程是放到boardNUCLEO_L073RZTOS_CONFIG目录下。

这样,TencentOS tiny的源码就全部添加完毕了。

创建TencentOS tiny任务,测试移植结果

1. 修改部分代码

修改stm32l0xx_it.c的中断函数,在stm32l0xx_it.c文件中包含 tos.h 头文件

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在stm32l0xx_it.c文件中的PendSV_Handler函数前添加___weak关键字,因为该函数在TencentOS tiny的调度汇编中已经重新实现;同时在SysTick_Handler函数中添加TencentOS tiny的调度处理函数,如下图所示:

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2. 编写TencentOS tiny 测试任务

在mian.c 中添加TencentOS tiny 头文件,编写任务函数

```	#include "cmsis_os.h"	//task1	#define TASK1_STK_SIZE    256	void task1(void *pdata);	osThreadDef(task1, osPriorityNormal, 1, TASK1_STK_SIZE);		//task2	#define TASK2_STK_SIZE    256	void task2(void *pdata);	osThreadDef(task2, osPriorityNormal, 1, TASK2_STK_SIZE);		void task1(void *pdata)	{	   int count = 1;	   while(1)	   {	       printf("Hello world!###This is task1 ,count is %d ", count++);	       HAL_GPIO_TogglePin(LED_GPIO_Port,LED_Pin);	       osDelay(2000);	   }	}	void task2(void *pdata)	{	   int count = 1;	   while(1)	   {	       printf("Hello TencentOS !***This is task2 ,count is %d", count++);	       osDelay(1000);	   }	}		int fputc(int ch, FILE *f)	{	 if (ch == '') 	 {	   HAL_UART_Transmit(&huart2, (void *)"", 1,30000);	 }	 HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t *)&ch, 1, 0xFFFF);	 return ch;	}	```
如图:

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继续在main.c 的mian函数中硬件外设初始化代码后添加TencentOS tiny的初始化代码:
```	osKernelInitialize(); //TOS Tiny kernel initialize	osThreadCreate(osThread(task1), NULL);// Create task1	osThreadCreate(osThread(task2), NULL);// Create task2	osKernelStart();//Start TOS Tiny	```
如图:

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3. 编译下载测试TencentOS tiny移植结果

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按照上图指示,进行编译下载到开发板即可完成TencentOS tiny的测试,如下图所示,可以看到串口交替打印信息,表示两个任务正在进行调度,切换运行:

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内核移植到此结束,如果你之前对RTOS熟悉,那么,这个教程很简单。
反之,如果不熟悉,这个有点难,可以作为学习RTOS入门的教程。
更多关于FreeRTOS、UOCS的教程,可以在我公众号查看。

‧  END  


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