contiki STM32移植

最新推荐文章于 2023-03-07 16:17:10 发布

xukai871105

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分类专栏：物联网学习笔记文章标签： contiki

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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。

#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。

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

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contiki STM32移植

“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。”来自维基百科。
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