Contiki STM32移植

Contiki STM32移植

一 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较小的网络系统，包括8位单片机到微型控制器的嵌入式系统。它的名字来自于托尔·海尔达尔的康提基号。Contiki只需几K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。”来自维基百科。（认真读才发现维基百科的翻译有点问题）

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。和绝大多数开源的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（protothread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。我主要解释了移植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，我也是经过他的点播才完成了contiki的移植。再次感谢Jelline的帮助。

Jelline的博客地址：http://blog.chinaunix.net/uid-9112803-id-2978041.html

二 移植前的准备

首先建立一个最简单的工程。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，然后让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。那么剩下的时钟设置时必须的，移植contiki的移植重点就应该在systick上。

我个人的习惯，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++;

}

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);

}

复制代码

三 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（主要是里面没有任务）。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++;

}

return 0;

}

复制代码

我们来简单的分析一下，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，如果熟悉smt32的话，配置一个串口不难。接下来，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;

}

复制代码

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次溢出更新。配置了systick也少不了systick中断了，systick的中断的源码如下：

void

SysTick_handler(void) __attribute__ ((interrupt));

void

SysTick_handler(void)

{

(void)SysTick->CTRL;

SCB->ICSR = SCB_ICSR_PENDSTCLR;

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;

}

}

复制代码

在systick中断中不断更新了etimer，有了时钟contiki就可以顺畅的运行了。（如果想要了解contiki的更多内容，请关注Jelline的博客。）

但是非常遗憾的是，全部的移植文件都使用的操作寄存器的方法或是使用了V2的库函数，对于我来说，还是使用V3的库函数比较舒服，在移植的过程中会慢慢修改。

四 开始移植

准备的时间虽然有点长，但是是必须的。移植的过程却是非常的简单。

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);

}

}

复制代码

把systick中断改成

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;

}

}

复制代码

最后，把stm32f10x_it.c的void SysTick_Handler(void){}删除。（为什么函数只能出现一次，这里出现了其他地方就不能出现了，这个其实和uCOS的移植一样的。）

其实到这里就基本完成了contiki的移植。下面再来锦上添花的一步——加入串口调试部分。

再来配置一下debug调试接口。配置串口位于debug_uart文件中，我把原代码中的DMA相关代码删了个精光，只有串口初始化和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;

}

复制代码

五 新建一个任务

通过上网搜索和阅读书籍，写了以下代码。

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();

}

复制代码

该任务是从contiki-2.5中一个例子修改而来的。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。具体的代码不做过多的解释，因为前言中给出了链接，博主比我分析的恰当。在这里我简单说说，contiki的任务的基本结构这样的。

PROCESS(blink_process, "Blink");

PROCESS_THREAD(blink_process, ev, data)

{

PROCESS_BEGIN();

while(1)

{

}

PROCESS_END();

}

复制代码

PROCESS(blink_process, "Blink");相关于函数的声明，这一行代码有一个小冒号，也可以看得出来这是一个函数的声明，而不是函数主体。

任务中以PROCESS_BEGIN()，而已PROCESS_END()结尾，任务的实体部分为while(1){},和绝大多数实时操作系统一样，任务的主体部分在while(1)中。PROCESS_WAIT_EVENT_UNTIL的含义是等待某个事件发生，如果该事件发生，则执行一下的代码，如果该事件没有发生，该任务就会交出CPU的使用权，让其他的任务得以执行。在这里contiki保留了任务的上下文，但是只用了一个整型字节。不像ucos，在从一个任务到另一个任务的时候，需要保存该任务的上下文，需要消耗一定的内存。

Contiki的这种调度机制称之为protothread，如果认真的阅读contiki的源码，你会发现其实就是switchcase结构。

PROCESS_WAIT_EVENT_UNTIL(etimer_expired(&et));这句代码的意思就是查询该任务中定义的定时器是否到期了，在这里起到了不占用CPU的延时。

再来说说AUTOSTART_PROCESSES();该宏(函数)是指该任务自动启动，当然也可以调用process_start函数启动任务。在我实际的编程中，我更喜欢使用process_start函数。

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

复制代码

要想使用它的话，还需要再任何一个地方添加。

#define AUTOSTART_ENABLE 1

最后请大家不要忘记LED相关IO口的操作。请查看前文代码。

六 实验结果

先给出contiki的IAR 工程目录和文件目录

file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image008.jpg

再来一个头文件包含路径

[align=left]$PROJ_DIR$\CMSIS[/align]
[align=left]$PROJ_DIR$\StdPeriph_Driver\inc[/align]
[align=left]$PROJ_DIR$\User[/align]
[align=left]$PROJ_DIR$\contiki-2.5\core[/align]
[align=left]$PROJ_DIR$\contiki-2.5\core\sys[/align]
[align=left]$PROJ_DIR$\contiki-2.5\core\lib[/align]
[align=left]$PROJ_DIR$\contiki-2.5\cpu[/align]
[align=left] 其他的也不做过多说明，我想相信聪明的你找找就知道了。[/align]
[align=left]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。以后还需要深入的研究contiki，移植到cc2430试试！[/align]

[align=center][/align]

最后附上工程源码 IAR5.5 V3.4库

IAR6.30 网友提供