contiki STM32移植

http://blog.csdn.net/xukai871105/article/details/7482858

2012

1.contiki简介

[2016年6月更新 强烈建议各位使用arm-none-eabi-gcc工具链，推荐在Instant Contiki中开发Contiki应用，不推荐使用IAR]

“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。

[cpp] view plain copy

1. #include "stm32f10x.h"  
2. #include <stdint.h>  
3. #include <stdio.h>  
4. #include <debug-uart.h>  
5. #include <clock.h>  
6. #include <sys/process.h>  
7. #include <sys/procinit.h>  
8. #include <etimer.h>  
9. #include <sys/autostart.h>  
10. unsigned int idle_count = 0;  
11. void led_init();  
12.    
13. PROCESS(blink_process, "Blink");  
14. AUTOSTART_PROCESSES(&blink_process);  
15. PROCESS_THREAD(blink_process, ev, data)  
16. {  
17.   PROCESS_BEGIN();  
18.   while(1)  
19.  {  
20.    static structetimer et;  
21.    etimer_set(&et, CLOCK_SECOND);  
22.    PROCESS_WAIT_EVENT_UNTIL(etimer_expired(&et));  
23.    //打开LED  
24.    GPIO_ResetBits(GPIOC,GPIO_Pin_6);  
25.    printf("LEDON\r\n");  
26.    etimer_set(&et, CLOCK_SECOND);  
27.    PROCESS_WAIT_EVENT_UNTIL(etimer_expired(&et));  
28.    //关闭LED  
29.    GPIO_SetBits(GPIOC,GPIO_Pin_6);  
30.    printf("LEDOFF\r\n");  
31.  }  
32.   PROCESS_END();  
33. }  
34.    
35. int main()  
36. {  
37.   dbg_setup_uart();  
38.   led_init();  
39.   printf("Initialising\r\n");  
40.   clock_init();  
41.   process_init();  
42.   process_start(&etimer_process,NULL);  
43.   autostart_start(autostart_processes);  
44.   //process_start(&blink_process,NULL);  
45.   printf("Processesrunning\r\n");  
46.   while(1) {  
47.    do  
48.    {  
49.    }  
50.    while(process_run()> 0);  
51.    idle_count++;  
52.    /* Idle! */  
53.    /* Stop processor clock */  
54.    /* asm("wfi"::); */  
55.  }  
56.   return 0;  
57. }  
58. void led_init()  
59. {  
60.   GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;  
61.   RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC,ENABLE);  
62.   //PC6 推挽输出  
63.   GPIO_InitStructure.GPIO_Pin= GPIO_Pin_6;  
64.   GPIO_InitStructure.GPIO_Speed= GPIO_Speed_50MHz;  
65.   GPIO_InitStructure.GPIO_Mode= GPIO_Mode_Out_PP;  
66.   GPIO_Init(GPIOC,&GPIO_InitStructure);  
67. }  

 

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：

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1. #include <stm32f10x_map.h>  
2. #include <stm32f10x_dma.h>  
3. #include <gpio.h>  
4. #include <nvic.h>  
5. #include <stdint.h>  
6. #include <stdio.h>  
7. #include <debug-uart.h>  
8. #include <sys/process.h>  
9. #include <sys/procinit.h>  
10. #include <etimer.h>  
11. #include <sys/autostart.h>  
12. #include <clock.h>  
13.    
14. unsigned int idle_count = 0;  
15.    
16. int  
17. main()  
18. {  
19.   dbg_setup_uart();  
20.   printf("Initialising\n");  
21.    
22.   clock_init();  
23.   process_init();  
24.   process_start(&etimer_process,NULL);  
25.   autostart_start(autostart_processes);  
26.   printf("Processesrunning\n");  
27.   while(1) {  
28.    do {  
29.    } while(process_run()> 0);  
30.    idle_count++;  
31.    /* Idle! */  
32.    /* Stop processor clock */  
33.    /* asm("wfi"::); */  
34.  }  
35.   return 0;  
36. }  

      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：

[cpp] view plain copy

1. void  
2. clock_init()  
3. {  
4.   NVIC_SET_SYSTICK_PRI(8);  
5.   SysTick->LOAD= MCK/8/CLOCK_SECOND;  
6.   SysTick->CTRL= SysTick_CTRL_ENABLE | SysTick_CTRL_TICKINT;  
7. }  

      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

[cpp] view plain copy

1. void  
2. clock_init()  
3. {  
4.   if (SysTick_Config(SystemCoreClock / CLOCK_SECOND))  
5.  {  
6.     while(1);  
7.  }  
8. }  

把systick中断改为

[cpp] view plain copy

1. void SysTick_Handler(void)  
2. {  
3.   current_clock++;  
4.   if(etimer_pending()&& etimer_next_expiration_time()<= current_clock) {  
5.    etimer_request_poll();  
6.    // printf("%d,%d\n",clock_time(),etimer_next_expiration_time     ());  
7.  }  
8.   if (--second_countdown== 0) {  
9.    current_seconds++;  
10.    second_countdown = CLOCK_SECOND;  
11.  }  
12. }  

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

[html] view plain copy

1. void  
2. dbg_setup_uart_default()  
3. {  
4.   USART_InitTypeDef USART_InitStructure;  
5.   GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;  
6.      
7.   //使能GPIOA时钟  
8.   RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA\  
9.                         | RCC_APB2Periph_USART1 ,ENABLE);  
10.    
11.   //PA9 TX1 复用推挽输出  
12.   GPIO_InitStructure.GPIO_Pin= GPIO_Pin_9;  
13.   GPIO_InitStructure.GPIO_Speed= GPIO_Speed_50MHz;  
14.   GPIO_InitStructure.GPIO_Mode= GPIO_Mode_AF_PP;  
15.   GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);  
16.   //PA10 RX1 浮动输入  
17.   GPIO_InitStructure.GPIO_Pin= GPIO_Pin_10;  
18.   GPIO_InitStructure.GPIO_Speed= GPIO_Speed_50MHz;     
19.   GPIO_InitStructure.GPIO_Mode= GPIO_Mode_IN_FLOATING;  
20.   GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);  
21.    
22.   USART_InitStructure.USART_BaudRate= 9600;  
23.   USART_InitStructure.USART_WordLength= USART_WordLength_8b;  
24.   USART_InitStructure.USART_StopBits= USART_StopBits_1;  
25.   USART_InitStructure.USART_Parity= USART_Parity_No;  
26.   USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl= USART_HardwareFlowControl_None;  
27.   USART_InitStructure.USART_Mode= USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;  
28.   USART_Init(USART1,&USART_InitStructure);  
29.    
30.   //使能USART1  
31.   USART_Cmd(USART1,ENABLE);  
32. }  
33.    
34. int fputc(intch, FILE* f)  
35. {  
36.   USART_SendData(USART1,(uint8_t)ch);  
37.   while(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE)== RESET );  
38.   return ch;  
39. }  

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。

[cpp] view plain copy

1. PROCESS(blink_process, "Blink");  
2. AUTOSTART_PROCESSES(&blink_process);  
3. PROCESS_THREAD(blink_process, ev, data)  
4. {  
5.   PROCESS_BEGIN();  
6.   while(1)  
7.  {  
8.    static structetimer et;  
9.    etimer_set(&et, CLOCK_SECOND);  
10.    PROCESS_WAIT_EVENT_UNTIL(etimer_expired(&et));  
11.    //打开LED  
12.    GPIO_ResetBits(GPIOC,GPIO_Pin_6);  
13.    printf("LEDON\r\n");  
14.    etimer_set(&et, CLOCK_SECOND);  
15.    PROCESS_WAIT_EVENT_UNTIL(etimer_expired(&et));  
16.    //关闭LED  
17.    GPIO_SetBits(GPIOC,GPIO_Pin_6);  
18.    printf("LEDOFF\r\n");  
19.  }  
20.   PROCESS_END();  
21. }  

      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：

[cpp] view plain copy

1. #if ! CC_NO_VA_ARGS  
2. #if AUTOSTART_ENABLE  
3. #define AUTOSTART_PROCESSES(...)                       \  
4. struct process * const autostart_processes[]= {__VA_ARGS__, NULL}  
5. #else //AUTOSTART_ENABLE  
6. #define AUTOSTART_PROCESSES(...)                       \  
7. extern int _dummy  
8. #endif //AUTOSTART_ENABLE  
9. #else  
10. #error "C compiler must support __VA_ARGS__ macro"  
11. #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。

6.实验结果

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