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IEOS : uC/OS-II Porting. Presenter:Wytai. Date:. Outline. Introduction General Porting ARM Intel. Introduction. Embedded system 需要什麼樣子的功能 需要什麼樣子的硬體 是否需要作業系統 何時可以完成開發 價格 ( 成本 ) 維護和升級的考量. Introduction. Embedded system OS NON-OS ( 看影片 ). Introduction. NON-OS embedded system.

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Presentation Transcript

  1. IEOS:uC/OS-II Porting Presenter:Wytai Date: /105

  2. Outline • Introduction • General Porting • ARM • Intel /105

  3. Introduction • Embedded system • 需要什麼樣子的功能 • 需要什麼樣子的硬體 • 是否需要作業系統 • 何時可以完成開發 • 價格(成本) • 維護和升級的考量 /105

  4. Introduction • Embedded system • OS • NON-OS (看影片) /105

  5. Introduction • NON-OS embedded system /105

  6. Introduction /105

  7. Introduction • Embedded system with OS /105

  8. Embedded OS • RTOS • uC/OS-II • uCLinux • Embedded Linux • Vxworks • Palm • WinCE /105

  9. Embedded OS • 新華提供 • 1. 易於快速完成開發(公司外部支援或內部能力) • 2. 作業系統需要與否 • 3. 價格(open source 或是商用) • 4. 維護、升級方便否 • 5. 系統大小而採不同大小的作業系統之考量 • 6. 各種 Utilities, Driver, Stack 提供完整否 • 7. 不用考慮，因跟著 Turn key solution /105

  10. Embedded OS /105

  11. uC/OS-II • uC/OS-II • Preempt RTOS by priority • Jean J. Labrosse • 1992 uC/OS • 1999 uC/OS-II • 2000 RTCA DO – 178B (Federal Aviation Administration) /105

  12. Feature • Source Code • Open Source，程式碼簡潔易懂 • Portable • 程式碼大部分皆是利用 ANSI C 所開發的 • 與 microprocessor 行為有關的則利用組合語言來完成，使得uC/OS-II 能夠輕易的移植到其他 Processor • uC/OS-II 可以在 8/16/32 bits 的 microprocessor 上或是micro-controller 上運作 /105

  13. Feature • ROMable • 只要有適當的工具( C compiler, assembler and linker/locator)就可以將 uC/OS-II 嵌入成為產品一部分 • Scalable • 可以很簡單的選用程式/產品所需要的特性 • 也就是說可以依照自己的需求減少程式的大小，以便可以放入 ROM/RAM 中 /105

  14. TASK WAITING TASK DORMANT TASK READY TASK RUNNING ISR RUNNING /105

  15. Feature • Preemptive • uC/OS-II 永遠會讓已經 Ready 且優先權最高的工作行程先執行 • Multi-tasking • uC/OS-II 最多可支援 64 個 task，其中會為系統保留 8 個 task使用 • 每一個 task 都有一個唯一的 priority /105

  16. Feature • Deterministic • 在 uC/OS-II 內的各項服務所需要的執行時間都是可明確預先得知的 • Task Stacks • uC/OS-II 允許每一個 task 擁有不一樣的 stack size • 根據需要增減 task 的 stack size 減少 RAM 的使用 /105

  17. Feature • Services • Mailbox, Queues, Semaphores, Fixed-sized memory partitions, Time related function, etc. /105

  18. uC/OS-II /105

  19. uC/OS-II Porting Limit • Hardware limit • 處理器的 C 編譯器能產生可重入程式碼。 • 用 C 語言就可以打開和關閉中斷。 • 處理器支援中斷，並且能產生定時中斷 (通常在 10 至 100Hz 之間)。 • 處理器支援能夠容納一定數量的資料的硬體堆疊 (可能是幾千位元組)。 • 處理器有將堆疊指標和其他 CPU 暫存器讀出和存儲到堆疊或記憶體中的指令。 /105

  20. uC/OS-II porting • 1. 裝置啟動後，執行完硬體的初始設定或是硬體狀態檢查，就直接跳轉到 AP 執行的位置 • 2.uC/OS-II 一般啟動流程 main OSInit OSStartHigeReady OSTimeTickInit OSStart Task create Do something Task 1 OSStatrt TimeDly Context switch Other Tasks /105

  21. uC/OS-II Porting • Porting = bootloader + OS • Bootloader • Initialize hardware, vectors, memory, stack, register value • There are two ways • 分開成兩個檔案(bin)，bootloader裡面要設定OS Image存放的位址(OS入口)，需要兩者一致方可成功啟動OS • 合成一個bin檔，在bootloader執行完以後，透過跳轉__main進入OS入口 • … /105

  22. uC/OS-II Porting • Tftp xxxx uImage • Bootm xxxx /105

  23. Solution 1 OS (image) Bootloader (image) /105

  24. uC/OS-II Porting • Open source • Bootloader : Uboot • OS : GCC • SDT (Software Development Kit) • ADS (ARM Development Suite) • RDVS (RealView Developer Suite ) • Borland C 、VC、Keil • Other hardware dependent compiler /105

  25. uC/OS-II Porting • Preparation • uC/OS-II source code http://www.micrium.com/ • V.2.86 • Porting file http://www.micrium.com/ • V.1.50 • Cross compiler choose • Hardware • Hardware Spec • Compiler Spec • (ARM) assembly knowing /105

  26. BootLoader /105

  27. Introduction • U-boot • Bootloader • Depend on CPU • Stage1 – ASM • Initial Hardware • Disable interrupt • Set CPU speed and clock rate • RAM • LED (GPIO) • Hardware driver • Set Stack • Set RAM for Stage2 • Copy Stage2 to RAM • Go to Stage2 /105

  28. Introduction • Stage2 – C ( most checking) • Initial COM • Initial timer • Check memory map • Copy Kernel from flash to RAM • Image size (base and end address) • Take kernel image /105

  29. Related work • README in u-boot • Datasheet • lowlevel_init.S in /board/boardname /105

  30. Uboot /105

  31. Uboot /105

  32. Porting Steps • mkdir boardname in /board/ • Find a similar board in u-boot • Copy all files to the new directory • Change files name to appropriate name(boardname) • Add boardname.h in /include/configs/ • Refer to README • Lubbock is similar to XSBase255 /105

  33. Porting Steps • Boardname.h • #Undefine CONFIG_USE_IRQ • #define CONFIG_CPUName • #define CONFIG_Boardname • #define CFG_CPUSPEED 0x00000161 • #define CFG_HZ 3686400 /105

  34. Porting Steps • Size of malloc() pool • #define CFG_MALLOC_LEN value • memory settings • #define CFG_MSC0_VAL 0x7FF87FF0 • #define CFG_MSC1_VAL 0x12BC5554 • #define CFG_MSC2_VAL 0x7FF87FF1 • #define CFG_MDCNFG_VAL 0x00001AC9 • #define CFG_MDREFR_VAL 0x000BC018 • #define CFG_MDMRS_VAL 0x00000000 /105

  35. Porting Steps • physical memory map • #define CONFIG_NR_DRAM_BANKS 4 • #define PHYS_SDRAM_1 0xA0000000 • #define PHYS_SDRAM_1_SIZE 0x04000000 • #define PHYS_SDRAM_2 0xA4000000 • #define PHYS_SDRAM_2_SIZE 0x00000000 • #define PHYS_FLASH_1 0x00000000 • #define PHYS_FLASH_2 0x04000000 • #define CFG_DRAM_BASE 0xA0000000 • #define CFG_DRAM_SIZE 0x04000000 /105

  36. Porting Steps • #define CONFIG_LED 1 • GPIO settings • #define CFG_GPSR0_VAL 0x00408030 • #define CFG_GPSR1_VAL 0x00BFA882 • #define CFG_GPSR2_VAL 0x0001C000 • #define CFG_GPCR0_VAL 0xC0031100 • #define CFG_GPCR1_VAL 0xFC400300 /105

  37. Porting Steps • Hardware Driver • #define CONFIG_DRIVER_CS8900 1 • #define CS8900_BUS16 1 • #define CS8900_BASE 0x04000300 • stack size • #define CONFIG_STACKSIZE (128*1024) /105

  38. Porting Steps • #define KERNEL_SRAM_BASE address • #define KERNEL_DRAM_BASE address • #define KERNEL_MAX_SIZE your decision • Load kernel image • ldr r4, =KERNEL_SRAM_BASE • ldr r5, =KERNEL_DRAM_BASE • ldr r6, =KERNEL_MAX_SIZE • add r6, r6, r4 • repeat1: • ldmia r4!,{r0-r3,r7-r10} • stmia r5!,{r0-r3,r7-r10} • cmp r4, r6 • blt repeat1 /105

  39. Porting Steps • Cmd_boot.c • Cmd_bootm.c /105

  40. Porting Steps • Modify u-boot makefile • Boardname_config : unconfig • @./mkconfig $(@:_config=) CPUtype CPUname boardname • Xsbase_config : unconfig • @./mkconfig $(@:_config=) arm pxa xsbase • Modify u-boot makeall • LIST_CPUname = “ add boardname ” • LIST_pxa = “ adsvix csb226 lubbock pxa255_idp • xaeniax xm250 xsengine xsbase “ /105

  41. Porting Steps • Make image • Make board_config • Make all • Make sure cross compiler • It will generate u-boot.bin /105

  42. Uboot /105

  43. Uboot /105

  44. Uboot /105

  45. ARM /105

  46. ARM • 7 CPU Mode • Usr mode • Sys mode • Svc mode • Irq mode • Fiq mode • Abt mode • Und mode /105

  47. ARM • Usr mode • User mode : 使用者模式 • ARM微處理器正常的程式執行狀態 • Sys mode • Systwm mode : 系統模式 • 執行具有特權的作業系統任務 /105

  48. ARM • SVCmode • Supervisor mode : 管理者模式 • 作業系統使用的保護模式 • Irq mode • Interrupt request mode : 外部中斷模式 • 用於通用的中斷處理 /105

  49. ARM • Fiq mode • Fast interrupt request mode : 快速中斷模式 • 應用於高速資料傳輸或通道處理 • Abt mode • Abort mode : 中止模式 • 當資料或指令預取終止時進入該模式，可用於虛擬儲存及儲存保護 • Und mode • Undefined mode : 未定義指令中止模式 • 當未定義的指令執行時進入該模式，可用於支援硬體輔助運算器的軟體除錯 /105

  50. ARM • 一般(通用)暫存器 :31個 (R0~R15) • 不同的 CPU mode 可以存取的暫存器略有不同 • R0~R7: share • R8~R12 : fiq mode 有自己的 • R13,R14(sp,lr) : each mode 都有自己的一份，但是 usr 和 sys 共用 • R15 = PC : only one /105

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