1.contiki简介
“Contiki 是一个小型的,开源的,极易移植的多任务操作系统。它专门设计以适用于一系列的内存优先的网络系统,包括从8位电脑到微型控制器的嵌入系统。它的名字来自于托尔·海尔达尔的康提基号。Contiki只需几kilobyte的代码和几百字节的内存就能提供多任务环境和内建TCP/IP支持——维基百科。
从这段介绍中可以得知contiki操作系统的三大特点——小型、开源、极易移植。和绝大多数开源嵌入式操作系统不同,例如uCOS和FreeRTOS,Contiki非常容易移植,使用事件驱动机制运行时占用的内存很小。
虽然国内关于contiki的资料非常少,但是通过阅读contiki的例子和文档,还是可以很容易的完成移植工作。本文主要解释移植contiki的相关内容,关于contiki本身和contiki的使用,请关注contiki大神Jelline的博客——Jelline的博客
2.移植前的准备
首先建立一个最简单工程。一个最简单的任务莫过于LED闪烁了,从学习51单片机开始,到AVR,到ARM,从移植uCOS到移植contiki。LED闪烁无疑是最棒的任务。假设这个任务就是LED点亮1秒,然后LED熄灭1秒。
Contiki的采用事件驱动机制,那么如何才能够产生“事件“呢。答案只有两个:第一,通过时钟定时,定时事件到就产生一个事件;第二,通过某种中断,某个中断发生,就产生某个事件例如外部中断。那么移植contiki到底要做哪些工作呢。先来回顾一下uCOS在STM32移植,uCOS的移植也就是做了两件事情,第一,在PendSV这个异常中断中,保存上下文;第二,使用systick提供系统时钟。由于contiki是非抢占的操作系统,所以移植时并不需要PendSV中保存上下文。那么时钟一定是必要的,移植contiki的移植重点就应该在systick上。
先上全部的代码,给大家一个整体的印象。
#include "stm32f10x.h" #include <stdint.h> #include <stdio.h> #include <debug-uart.h> #include <clock.h> #include <sys/process.h> #include <sys/procinit.h> #include <etimer.h> #include <sys/autostart.h> unsigned int idle_count = 0; void led_init(); PROCESS(blink_process, "Blink"); AUTOSTART_PROCESSES(&blink_process); PROCESS_THREAD(blink_process, ev, data) { PROCESS_BEGIN(); while(1) { static structetimer et; etimer_set(&et, CLOCK_SECOND); PROCESS_WAIT_EVENT_UNTIL(etimer_expired(&et)); //打开LED GPIO_ResetBits(GPIOC,GPIO_Pin_6); printf("LEDON\r\n"); etimer_set(&et, CLOCK_SECOND); PROCESS_WAIT_EVENT_UNTIL(etimer_expired(&et)); //关闭LED GPIO_SetBits(GPIOC,GPIO_Pin_6); printf("LEDOFF\r\n"); } PROCESS_END(); } int main() { dbg_setup_uart(); led_init(); printf("Initialising\r\n"); clock_init(); process_init(); process_start(&etimer_process,NULL); autostart_start(autostart_processes); //process_start(&blink_process,NULL); printf("Processesrunning\r\n"); while(1) { do { } while(process_run()> 0); idle_count++; /* Idle! */ /* Stop processor clock */ /* asm("wfi"::); */ } return 0; } void led_init() { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC,ENABLE); //PC6 推挽输出 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin= GPIO_Pin_6; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed= GPIO_Speed_50MHz; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode= GPIO_Mode_Out_PP; GPIO_Init(GPIOC,&GPIO_InitStructure); }
2.寻找一些线索
阅读contiki-2.5 源码中,stm32移植的相关内容分散在两个文件夹中,第一, cpu\arm\stm32f103,这个文件夹存放的stm32移植的相关文件;第二,platform\stm32test,这个文件夹中有一个不是那么完整的例子。具体的源码如下:
#include <stm32f10x_map.h> #include <stm32f10x_dma.h> #include <gpio.h> #include <nvic.h> #include <stdint.h> #include <stdio.h> #include <debug-uart.h> #include <sys/process.h> #include <sys/procinit.h> #include <etimer.h> #include <sys/autostart.h> #include <clock.h> unsigned int idle_count = 0; int main() { dbg_setup_uart(); printf("Initialising\n"); clock_init(); process_init(); process_start(&etimer_process,NULL); autostart_start(autostart_processes); printf("Processesrunning\n"); while(1) { do { } while(process_run()> 0); idle_count++; /* Idle! */ /* Stop processor clock */ /* asm("wfi"::); */ } return 0; }
简单分析一下,首先文件中包含了一些头文件。看着有点熟悉,应该是V2.0库的头文件,后面的移植工作会全部替换掉,使用V3.4的库文件。在main函数中,第一步初始化串口并通过串口发送某些信息。接着,初始化时钟,通过跟踪源代码,发现clock_init函数位于cpu\arm\stm32f103文件夹中的clock文件夹中。具体的函数如下:
void clock_init() { NVIC_SET_SYSTICK_PRI(8); SysTick->LOAD= MCK/8/CLOCK_SECOND; SysTick->CTRL= SysTick_CTRL_ENABLE | SysTick_CTRL_TICKINT; }
这段代码的原理也非常的简单,初始化systick定时器。其功能是每秒发生CLOCK_SECOND次溢出。配置了systick也少不了systick中断了,systick的中断的源码如下:
在systick中断中不断更新了etimer,有了时钟contiki就可以运行了。
4.开始移植
先在clock源文件中添加头文件
#include "stm32f10x.h"
#include "stm32f10x_it.h"
删除原来的
#include <stm32f10x_map.h>
#include <nvic.h>
把systick初始化改成
void clock_init() { if (SysTick_Config(SystemCoreClock / CLOCK_SECOND)) { while(1); } }把systick中断改为
void SysTick_Handler(void) { current_clock++; if(etimer_pending()&& etimer_next_expiration_time()<= current_clock) { etimer_request_poll(); // printf("%d,%d\n",clock_time(),etimer_next_expiration_time ()); } if (--second_countdown== 0) { current_seconds++; second_countdown = CLOCK_SECOND; } }
最后,把stm32f10x_it.c的void SysTick_Handler(void){}删除。。
再来配置一下debug接口。配置串口位于debug_uart文件中,我把原代码中的DMA相关代码删除,只剩串口初始化和fputc函数。具体的代码如下
void dbg_setup_uart_default() { USART_InitTypeDef USART_InitStructure; GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; //使能GPIOA时钟 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA\ | RCC_APB2Periph_USART1 ,ENABLE); //PA9 TX1 复用推挽输出 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin= GPIO_Pin_9; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed= GPIO_Speed_50MHz; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode= GPIO_Mode_AF_PP; GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure); //PA10 RX1 浮动输入 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin= GPIO_Pin_10; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed= GPIO_Speed_50MHz; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode= GPIO_Mode_IN_FLOATING; GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure); USART_InitStructure.USART_BaudRate= 9600; USART_InitStructure.USART_WordLength= USART_WordLength_8b; USART_InitStructure.USART_StopBits= USART_StopBits_1; USART_InitStructure.USART_Parity= USART_Parity_No; USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl= USART_HardwareFlowControl_None; USART_InitStructure.USART_Mode= USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx; USART_Init(USART1,&USART_InitStructure); //使能USART1 USART_Cmd(USART1,ENABLE); } int fputc(intch, FILE* f) { USART_SendData(USART1,(uint8_t)ch); while(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE)== RESET ); return ch; }
5.新建一个任务
通过上网搜索和阅读书籍,我写了以下任务。
PROCESS(blink_process, "Blink"); AUTOSTART_PROCESSES(&blink_process); PROCESS_THREAD(blink_process, ev, data) { PROCESS_BEGIN(); while(1) { static structetimer et; etimer_set(&et, CLOCK_SECOND); PROCESS_WAIT_EVENT_UNTIL(etimer_expired(&et)); //打开LED GPIO_ResetBits(GPIOC,GPIO_Pin_6); printf("LEDON\r\n"); etimer_set(&et, CLOCK_SECOND); PROCESS_WAIT_EVENT_UNTIL(etimer_expired(&et)); //关闭LED GPIO_SetBits(GPIOC,GPIO_Pin_6); printf("LEDOFF\r\n"); } PROCESS_END(); }
该任务是从contiki-2.5中例子修改而来的。任务非常的简单,打开LED,通过串口发送提示信息,然后关闭LED,通过串口发送提示信息。
【1】PROCESS(blink_process,"Blink");相关于函数的声明
【2】AUTOSTART_PROCESSES(&blink_process);是指该任务自动启动,也可以调用process_start函数启动任务。
AUTOSTART_PROCESSES其实也是一个宏东定义:
#if ! CC_NO_VA_ARGS #if AUTOSTART_ENABLE #define AUTOSTART_PROCESSES(...) \ struct process * const autostart_processes[]= {__VA_ARGS__, NULL} #else //AUTOSTART_ENABLE #define AUTOSTART_PROCESSES(...) \ extern int _dummy #endif //AUTOSTART_ENABLE #else #error "C compiler must support __VA_ARGS__ macro" #endif要想使用它的话,还需要添加AUTOSTART_ENABLE定义。
#define AUTOSTART_ENABLE 1
最后请大家不要忘记LED相关IO口的初始化操作。请查看前文代码。
先给出contiki的IAR 工程目录和文件目录
再来一个头文件包含路径:
$PROJ_DIR$\CMSIS
$PROJ_DIR$\StdPeriph_Driver\inc
$PROJ_DIR$\User
$PROJ_DIR$\contiki-2.5\core
$PROJ_DIR$\contiki-2.5\core\sys
$PROJ_DIR$\contiki-2.5\core\lib
$PROJ_DIR$\contiki-2.5\cpu
【小技巧】
在编译文件的时候会发生一些莫名奇妙的警告,这个警告产生的原因是 linux的文件换行和window文件换行不同!
采用以下方法可以屏蔽这个警告,如下图所示:
如果移植顺利的话,就可以看到以下实验结果。
写到这里你会发现,contiki的移植还是非常简单的。百度网盘下载地址