第3章  初學RTX作業系統準備工作

    俗話說萬事開頭難，學習一門新的知識，往往難的不是知識本身，而是如何快速上手，需要什麼資料和開發環境，一旦上手後，深入的學習相對就要容易些了。     本章節就起到這樣的作用，主要說明下初學RTX作業系統需要做的準備工作。     3.1 開發環境     3.2 重要說明     3.3 RTX系統參考資料     3.4 RTX的除錯方法     3.6 RTX除錯元件功能介紹     3.5  總結3.1  開發環境 u IDE：MDK4.74，建議使用者使用此版本操作教程配套的例子。 u 偵錯程式使用JLINK，ULINK或者STLink均可。 u 配套開發板是安富萊STM32-V4開發板，MCU是STM32F103ZET6和STM32-V5開發板，MCU是STM32F407IGT6。3.2   重要說明

u RTX作業系統是由KEIL公司(現在已經被併入ARM公司旗下)開發並進行升級維護的。 u 每個MDK的安裝目錄裡面都會有一個RTX原始碼，對於MDK4.XX來說，大家使用的那個MDK版本，務必使用那個MDK版本下面的RTX，這樣使用MDK自帶的RTX除錯元件時，才能顯示正確的除錯資訊。 u 當前STM32F103和STM32F407開發板使用的RTX原始碼是MDK4.74裡面的，KEIL官方已經放棄MDK4系列的更新了，這個版本號是MDK4系列裡面最新版本了。如果需要使用MDK自帶的RTX除錯元件顯示資訊，請務必使用MDK4.74。 u 對於MDK5.XX，RTX也在其安裝目錄裡面，但是RTX已經不作為單獨版本釋出了，它有一個全新的名字叫CMSIS-RTOS RTX。ARM官方在RTX的基礎上給RTX又做了一層封裝。3.3   RTX系統參考資料     學習RTX主要有兩個可以參考的資料： u KEIL MDK安裝目錄裡面的rlarm.chm檔案。 u KEIL官網上線上檢視。     當然，兩者的內容是一樣的。其實不光RTX作業系統是這樣，像FreeRTOS和uCOS現在也是這種形式，一個離線方式的電子手冊和一個線上的手冊。     rlarm.chm檔案在MDK4.74的安裝目錄C:\Keil_v474\ARM\Hlp裡面，下圖3.1就是開啟後的效果

圖3.1 RTX手冊

圖3.2 RTX手冊線上檢視

等RTX作業系統入門後，主要看這兩個手冊即可，基本可以解決大部分問題。3.4  RTX的除錯方法     MDK（以MDK4.74為例）中自帶RTX的除錯元件，本小節就給大家介紹下如何使用RTX的除錯元件。首先將基於RTX的MDK工程進行全編譯，然後進行軟體模擬或者硬體模擬，因為只有在模擬狀態下才可以使用RTX的除錯元件。下面是詳細的設定步驟： u 第1步：進行MDK工程全編譯 u 第2步：點選MDK的這個圖示                            

  u 第3步：進入除錯狀態後，選擇如下選項System and Viewer                            選擇後，可以看到右側彈出如下視窗：                            u 第4步：選擇如下選項Event Viewer                                  選擇後，可以看到右側彈出如下視窗：                               u 第5步：使能除錯狀態下的視窗週期性更新功能                                             u 第6步：這裡就是最後一步了，點選RUN圖示：                                                 點選執行後，可以看到視窗System and Viewer在不斷的重新整理RTX多工的執行情況，                                                    而視窗Event Viewer上面沒有資料更新，這是因為需要配置Serial WireViewer（簡稱SWV），SWV僅在除錯介面使用SW模式的時候才可以工作，除錯介面使用JTAG模式是無法工作的。JTAG和SW的切換可以在MDK的下圖所示位置進行設定:

圖3.3MDK設定

圖3.4JTAG和SW介面在MDK中的切換位置

另外配置SWV模式需要使用到STM32的SWO引腳，本教程配套的STM32F103和STM32F407開發板的除錯介面沒有使用SWO引腳，所以關於Event Viewer功能就不做過多介紹了。。 l JTAG介面和SWD介面區別

    下圖分別是20pin的標準JTAG引腳和SWD（ SerialWire Debug）引腳，一般SWD介面僅需要Vref，SWDIO，SWCLK，RESET和GND五個引腳即可，SWO（Serial Wire Output）引腳是可選的。有了SWO引腳才可以實現資料從晶片到電腦端的資料傳送。

l 詞條 SWV（Serial Wire Viewer）

    SWV是由儀器化跟蹤巨集單元ITM(Instrumentation Trace Macrocell)和SWO構成的。SWV實現了一種從MCU內部獲取資訊的低成本方案，SWO介面支援輸出兩種格式的跟蹤資料，但是任意時刻只能使用一種。兩種格式的資料編碼分別是UART（序列）和Manchester（曼徹斯特）。當前JLINK僅支援UART編碼，SWO引腳可以根據不同的資訊傳送不同的資料包。當前M3/M4可以通過SWO引腳輸出以下三種資訊：

    1.  ITM支援printf函式的debug呼叫（工程需要做一下介面重定向即可）。ITM有32個通道，如果使用MDK的話，通道0用於輸出除錯字元或者實現printf函式，通道31用於Event Viewer，這就是為什麼實現Event Viewer需要配置SWV的原因。

    2.  資料觀察點和跟蹤DWT(Data Watchpoint and Trace)可用於變數的實時監測和PC程式計數器取樣。

    3.  時間戳，ITM 還附帶了一個時間戳的功能：當一個新的跟蹤資料包進入了 ITM 的 FIFO 時， ITM 就會把一個差分的時間戳資料包插入到跟蹤資料流中。跟蹤捕獲裝置在得到了這些時間戳後，就可以找出各跟蹤資料之間的時間相關資訊。另外，在時間戳計數器溢位時也會發生時間戳資料包。

3.5  RTX除錯元件功能介紹     由於STM32F103開發板和STM32F407開發板沒有引出SWO引腳，除錯元件Event Viewer是無法使用的，這裡僅介紹一下System and Viewer元件。下圖3.5是System and Viewer介面。

圖3.5 Systemand Viewer介面

    下面是系統部分功能介紹：

u Timer Number：0表示使用晶片的滴答定時器，1表示使用外設定時器。 u Tick Timer：RTX的時鐘節拍週期。 u Roud Robin Timeout：時間片溢位時間，即時間片排程時任務分配的時間片大小。 u Stack Size：任務棧大小，單位位元組。 u Stack Overflow Check：設定是否支援棧溢位檢測。 u Tack Usage：任務建立情況，Available表示可以建立的最大任務數，Used表示實際建立的。 u User Timers：軟體定時器個數，Available表示可以建立的最大任個數，Used表示實際建立的個數。          下面是任務部分功能介紹： u ID：任務的ID標示。 u Name：任務的函式名。 u Priority：任務優先順序。 u State：任務狀態。 u Delay：任務延遲時間。 u Event Value：任務當前的事件標誌數值。 u Event Mask：任務等待的事件標誌數值。 u Stack Load：任務堆疊利用率。3.6  總結

    本章節就為大家講解這麼多，建議初學者花些時間對RTX系統的參考資料章節結構瞭解一下，隨著以後的學習最好可以達到熟練檢視這個手冊的程度。