搭建使用 RTX51-Tiny 的 C51 Keil 项目环境

最近 1 个月一直在利用业余时间研究 STC12A5C60S2 单片机及其应用,用于放松每天搞 SharePoint 后的紧张心情和头脑。(事实证明,能放松那才怪!)

在折腾完了 LCD 1602、LCD 12864(并、串)、PCF 8563(时钟芯片)、nRF24L01(无线通信)、矩阵键盘、LN 298(H 桥电机驱动)、光耦计数器、HC-SR 04(超声波测距)之后,决定放弃“白痴”一样基于中断、定时器循环的“多任务”程序,上操作系统。否则,后面我想写略微复杂的应用是几乎不可能的。

下面这个就是我使用的 STC12A5C60S2 单片机最小系统,自带 U 转串芯片,所有 IO 口引出,烧片调试很方便:

搭建使用 RTX51-Tiny 的 C51 Keil 项目环境

这种小板要说缺点,也是有的,就是没有安装孔,整个板只能“飘”着,靠杜邦线的张力来固定(呃,也就是没有固定:),所以后来用到小车上面时,只能像这样在底部焊“支架”再安装到洞洞板上:

搭建使用 RTX51-Tiny 的 C51 Keil 项目环境

 

操作系统的选择

最开始考虑的是 uc/OS-II。因为名气大(经常看到),功能强(听上去),而且我买的书里面也是介绍这个操作系统。

us/OS-II 的任务调度是完全基于任务优先级的抢占式调度方式,正在执行的低优先级任务可以被处于“READY”状态的高优先级任务打断。这点在 STC12A5C60S2 里面通过设置硬件中断优先级也可以实现,但我不可能任何任务都是中断吧。所以还是得用操作系统。

结果网上翻了翻资料,傻眼了。us/OS-II 太xx复杂了,没有一个网页能够清楚的用几段话说清楚应该怎么用。而且,us/OC-II 到 STC12A5C60S2 需要移植(就是你得改他的源码,从而适应硬件的特殊情况)。呃 … …

然后,开始考虑 RTX-51。因为 C51 开发工具 Keil 里面自带 RTX-51 操作系统,且直接支持在 Keil 中编译调试,颇有吸引力 :)

RTX-51 有 2 个版本:Full 和 Tiny。

Full 需要的资源较多,但支持抢占式任务调度和中断任务,以及任务间互发消息;Tiny 不支持抢占式调度,任务间也不能互发消息,但消耗资源少。

Full 版本虽然功能强大,但是占 8K ROM 也就算了,还需要至少 450 字节的 xData!STC12A5C60S2 总共才 1024 字节的片上 xData RAM,而且我还要 xData 当作液晶屏显存用呢。想了想,果断选择 RTX-51 Tiny。

Tiny 版本不占用 xData,RAM 占用也很少(7+3×任务数),比较合适。至于缺点,只能用了才知道。Tiny 版是开源的,源码是汇编。国内有人对照着写自己写了个操作系统,叫做 Small RTOS51

Small RTOS 51 的作者陈明计,当年是因为找不到合适的单片机操作系统,“一怒之下”自己动手写了这个既有 Tiny 版本资源占用少的优点,又能支持抢占式任务调度的操作系统。(自己不爽,就创造一个,这似乎是很多牛人和新技术出现的根本动力啊!所以说,没有好轮子用的时候,就要自己发明新的轮子。)

RTX-51 Tiny 使用还是很简便的,网上随便翻翻,马上就找到了可用的指南(基于 RTX51 的单片机软件设计),作者写得很好,10 分钟就看懂了,然后开始动手。

 

搭建环境

项目名字叫做 Wave。

首先,建立好项目目录结构。每个子目录放对应的内容,要不然,所有文件都堆在项目文件夹下面,你很快就晕了:

100 文件夹结构

上面图中,

  • code 放自己的代码
  • lib 放外部程序库的代码
  • listing 放 Keil 生成的中间文件(方法、变量的内存地址映射什么的)
  • output 放 Keil 生成的 HEX 文件
  • document 放文档

这个目录结构和 Keil IDE 里面的“目录”结构是不一样的(也不需要一样)。

 

然后,开 Keil IDE 新建一个项目,放在刚刚的目录下面:

101 新建项目

Keil IDE 有试用版的。试用版有全部功能,唯一的限制是只能编译 2K 以内的目标代码。

 

选择芯片库,我这里用的是 STC:

102 选择芯片库

Keil 默认的芯片库里面,是没有 STC 的芯片的,可以按照下面的步骤将 STC 的芯片库加入到 keil 中:

  • 宏晶官网下载 UV3.CDB
  • 将UV3.CDB改名为STC.CDB,拷贝到Keil安装目录的UV4子目录下
  • 修改Keil安装目录下的TOOLS.ini文件,在[C51]上方添加:CDB0=UV4\STC.CDB("STC Chip")
  • 建立新项目,然后就可以选择对应的芯片数据库了

然后,选择芯片:

103 选择芯片型号

问你是否需要自动包含启动代码,选“否”(除非你要改程序起始地址什么的):

104 是否需要启动代码

 

改改 Target 的名字,看上去好看些,然后设置项目属性:

110 设置目标属性

写好晶振频率并选择“RTX-51 Tiny”作为操作系统,这样 Keil 会自动将 lib 文件编译到输出中(Memory Model 用 Small 比较好,免得每次声明变量都写 data 修饰):

111 设置RTX-51 Tiny操作系统

然后选择 output、listing 目录到前面建立好的目录结构:

112 选择输出目录

113 选择listing目录

然后,忽略调用警告信息(这个警告会提醒你哪些函数定义了但是未被调用,很讨厌!):

114 设置忽略警告

设置好调试选项(STC12A5C60S2 支持 ISD-51 进行在线调试,不过,实际用下来用处不大,外围硬件模块根本不会跟着断点等你,还是先用软件模拟调试好了再说):

115 设置调试

 

接下来,将常用的库文件拖到 lib 目录中:

  • ISD51.h,ISD51.A51 用于在线调试
    和串口 0 冲突,慎用
  • stc12c51a.h 单片机自带的头文件
  • Conf_tny.A51
    RTX-51 Tiny 的配置程序

120 放置库文件

Conf_tny.A51 还是需要做点儿修改的:

  • INT_CLOCK,定义每个计时中断对应的时钟周期数,默认 10000,我改成 1000 了 ;)
    这个值会影响 os_wait 第二个参数的长短。例如,ow_wait(K_TMO, 5, 0) 等待 5 个计时周期,也就是等待 5000 个时钟周期。
  • TIMESHARING,每个任务分到的时钟中断数量。默认是 5。
    这样,每个任务都会被分配 5000 个时钟周期的任务时间,到期以后,任务将被挂起,其它处于 READY 状态的任务会运行。
    如果这个值是 0,那么,Round Robin 的任务轮询算法会停止,必须你自己手动 os_send_signal 或者 os_switch_task 来切换任务。某些时候,这样会提高实时性。
  • RAMTOP。指定了可用 RAM 的顶部地址,默认是 0FFH,即 256 字节 RAM。
    就 STC 这块芯片来说,这样的默认设置在任务代码非常短小时没有问题,但是,如果任务代码较长,建议还是改小点儿,比如 0CFH。原因不明,但可能是因为高 128 字节 RAM 的直接存取方式是读写的特殊寄存器,我发现会和 RTX-51 Tiny 冲突,产生 error 65 access violation at 0x3480 之类的运行错误。

 

敲一段代码先跑跑(软件调试,Ctrl+F5):

122 第一段测试代码

可以看见监视窗口里面,c0, c1 乱跳:

123 运行第一段测试代码

再来一段代码,看看 Keil 的高级功能(逻辑分析):

124 增强型第一段测试代码

现在可以看波形了:

125 调试增强型第一段测试代码

环境搞定,记得提交到配置库。下面就可以开始移植代码到新的基于 RTX-51 Tiny 的项目中了。 ■

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