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ZYNQ上运行FreeRTOS

由 judy 提交于

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该项目演示如何在 Zynq SoC 上开始使用 FreeRTOS。

<strong>介绍</strong>

AMD Zynq SoC 器件将典型 FPGA 的可编程逻辑结构和 ARM 处理器内核提供的处理能力组合到单个芯片中，可用作构建各种嵌入式系统应用的平台。可以在 PL 中设计专用逻辑结构来处理计算密集型任务，而 PS 可以控制 PL 并提供用户应用程序。
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内窥镜就是可以利用这种功能的产品的一个例子。视频链在 PL 中实现，处理来自摄像头的图像信号，并提供视频保存、分辨率更改、色彩校正等额外功能。然后可以将处理后的视频发送到显示接收器。

在本教程中，将展示如何在 Zynq PS 中在 FreeRTOS 内核上运行应用程序。
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三种方法的区别在于软件部分的开发方式。软件可以分为用户空间（应用程序所在的位置）和内核空间（驱动程序和库所在的位置）。软件的大小从裸机到嵌入式操作系统递增。

FreeRTOS 是一款专用于实时应用程序的开源操作系统。它们提供了可以构建应用程序的内核空间。开发人员能够定制 FreeRTOS 内核，允许构建具有实时约束的应用程序。不适合 RTOS 的应用程序的一个示例是运行成熟的 GUI。

接下来让我们深入了解如何在 Zynq PS 上设置 FreeRTOS。

<strong>Vivado 中的硬件设计</strong>

打开Vivado并在新创建的block design中添加Zynq PS。
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在PS中自定义外设，我们这里主要注意添加 UART 外设。其他诸如GPIO、SD0、USB0 等按照自己的硬件启用。
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保存并验证设计。然后创建 HDL wrapper、生成输出产品并生成比特流。将硬件平台信息导出为 XSA。
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<strong>Vitis 软件开发</strong>

启动 Vitis IDE，并使用 XSA 创建一个新的平台项目。选择 freeRTOS 内核作为操作系统。

创建平台项目后，修改其BSP禁用xiltimer软件库。
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然后搭建平台。现在使用 freeRTOS Hello World 模板创建一个新的应用程序项目。
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在解释主要应用程序代码之前，我想提一下 freeRTOS 内核内的调度程序需要将计时器配置为默认频率 100Hz 才能运行。这可以是软件或硬件定时器。这就是为什么我选择在 BSP 中禁用软件定时器及其库。否则，应用程序运行时会与硬件定时器发生冲突。

主应用程序使用 xTaskCreate() 函数定义两个 FreeRTOS 任务：
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然后，它将硬件定时器配置为 10 秒，之后就会过期。
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现在重要的是要弄清楚该设计使用的是哪个硬件定时器？请记住，在 Vivado 中自定义 Zynq PS 时，我们没有启用任何此类定时器 (TTC/SWDT)。我们可以查看平台项目中存在的移植代码。
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portZynq7000.c 文件包含有关如何移植 freeRTOS 内核以适应基于 Zynq 7000 SoC 的设备的信息。打开后我们可以看到如下的条件定义：
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因此，在禁用 xiltimer 后，设计依赖于使用 scutimer 生成定时器中断。此 scutimer 是指每个 ARM-A9 内核内存在的 CPU 专用定时器。
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如果详细阅读 portZynq7000.c，就可以看到如何使用 scutimer 和 scugic 来设置定时器中断。

定时器启动后，使用 vTaskStartScheduler() 调用启动 freeRTOS 内核的调度程序。调度程序将启动上面定义的两个任务，并且程序将执行这两个任务中定义的任何代码。

<strong>最终结果</strong>

成功构建软件后，在板上运行应用程序。就会看到以下文本打印在 UART 控制台中：
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<strong>结论</strong>

就是这样！您已准备好开始在 Zynq SoC 上运行的 freeRTOS 内核上开发更复杂的程序。
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