【RTX操作系统教程】第3章初学RTX操作系统准备工作

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第3章初学RTX操作系统准备工作

俗话说万事开头难，学习一门新的知识，往往难的不是知识本身，而是如何快速上手，需要什么资料和开发环境，一旦上手后，深入的学习相对就要容易些了。
本章节就起到这样的作用，主要说明下初学RTX操作系统需要做的准备工作。
3.1 开发环境
3.2 重要说明
3.3 RTX系统参考资料
3.4 RTX的调试方法
3.6 RTX调试组件功能介绍
3.5 总结

3.1 开发环境
u IDE：MDK4.74，建议用户使用此版本操作教程配套的例子。
u 调试器使用JLINK，ULINK或者STLink均可。
u 配套开发板是安富莱STM32-V4开发板，MCU是STM32F103ZET6和STM32-V5开发板，MCU是STM32F407IGT6。

3.2 重要说明

u RTX操作系统是由KEIL公司(现在已经被并入ARM公司旗下)开发并进行升级维护的。
u 每个MDK的安装目录里面都会有一个RTX源码，对于MDK4.XX来说，大家使用的那个MDK版本，务必使用那个MDK版本下面的RTX，这样使用MDK自带的RTX调试组件时，才能显示正确的调试信息。
u 当前STM32F103和STM32F407开发板使用的RTX源码是MDK4.74里面的，KEIL官方已经放弃MDK4系列的更新了，这个版本号是MDK4系列里面最新版本了。如果需要使用MDK自带的RTX调试组件显示信息，请务必使用MDK4.74。
u 对于MDK5.XX，RTX也在其安装目录里面，但是RTX已经不作为单独版本发布了，它有一个全新的名字叫CMSIS-RTOS RTX。ARM官方在RTX的基础上给RTX又做了一层封装。

3.3 RTX系统参考资料

学习RTX主要有两个可以参考的资料：
u KEIL MDK安装目录里面的rlarm.chm文件。
u KEIL官网上在线查看。
当然，两者的内容是一样的。其实不光RTX操作系统是这样，像FreeRTOS和uCOS现在也是这种形式，一个离线方式的电子手册和一个在线的手册。
rlarm.chm文件在MDK4.74的安装目录C:\Keil_v474\ARM\Hlp里面，下图3.1就是打开后的效果

图3.1 RTX手册

官网的在线查看方式在地址：http://www.keil.com/support/man/docs/rlarm/rlarm_ar_artxarm.htm。下图3.2就是打开后的效果（部分截图）：

图3.2 RTX手册在线查看

等RTX操作系统入门后，主要看这两个手册即可，基本可以解决大部分问题。

3.4 RTX的调试方法

MDK（以MDK4.74为例）中自带RTX的调试组件，本小节就给大家介绍下如何使用RTX的调试组件。首先将基于RTX的MDK工程进行全编译，然后进行软件仿真或者硬件仿真，因为只有在仿真状态下才可以使用RTX的调试组件。下面是详细的设置步骤：
u 第1步：进行MDK工程全编译
u 第2步：点击MDK的这个图标

u 第3步：进入调试状态后，选择如下选项System and Viewer

选择后，可以看到右侧弹出如下窗口：

u 第4步：选择如下选项Event Viewer

选择后，可以看到右侧弹出如下窗口：

u 第5步：使能调试状态下的窗口周期性更新功能

u 第6步：这里就是最后一步了，点击RUN图标：

点击运行后，可以看到窗口System and Viewer在不断的刷新RTX多任务的执行情况，

而窗口Event Viewer上面没有数据更新，这是因为需要配置Serial WireViewer（简称SWV），SWV仅在调试接口使用SW模式的时候才可以工作，调试接口使用JTAG模式是无法工作的。JTAG和SW的切换可以在MDK的下图所示位置进行设置:

图3.3MDK设置

图3.4JTAG和SW接口在MDK中的切换位置

另外配置SWV模式需要使用到STM32的SWO引脚，本教程配套的STM32F103和STM32F407开发板的调试接口没有使用SWO引脚，所以关于Event Viewer功能就不做过多介绍了。
重要说明：实际测试MDK4.74使用Event Viewer有bug，这部分就不作为教程内容了，详情请看帖子：http://forum.armfly.com/forum.php?mod=viewthread&tid=14879。
l JTAG接口和SWD接口区别

下图分别是20pin的标准JTAG引脚和SWD（ SerialWire Debug）引脚，一般SWD接口仅需要Vref，SWDIO，SWCLK，RESET和GND五个引脚即可，SWO（Serial Wire Output）引脚是可选的。有了SWO引脚才可以实现数据从芯片到电脑端的数据发送。

l 词条 SWV（Serial Wire Viewer）

SWV是由仪器化跟踪宏单元ITM(Instrumentation Trace Macrocell)和SWO构成的。SWV实现了一种从MCU内部获取信息的低成本方案，SWO接口支持输出两种格式的跟踪数据，但是任意时刻只能使用一种。两种格式的数据编码分别是UART（串行）和Manchester（曼彻斯特）。当前JLINK仅支持UART编码，SWO引脚可以根据不同的信息发送不同的数据包。当前M3/M4可以通过SWO引脚输出以下三种信息：

1. ITM支持printf函数的debug调用（工程需要做一下接口重定向即可）。ITM有32个通道，如果使用MDK的话，通道0用于输出调试字符或者实现printf函数，通道31用于Event Viewer，这就是为什么实现Event Viewer需要配置SWV的原因。

2. 数据观察点和跟踪DWT(Data Watchpoint and Trace)可用于变量的实时监测和PC程序计数器采样。

3. 时间戳，ITM 还附带了一个时间戳的功能：当一个新的跟踪数据包进入了 ITM 的 FIFO 时， ITM 就会把一个差分的时间戳数据包插入到跟踪数据流中。跟踪捕获设备在得到了这些时间戳后，就可以找出各跟踪数据之间的时间相关信息。另外，在时间戳计数器溢出时也会发生时间戳数据包。

3.5 RTX调试组件功能介绍

由于STM32F103开发板和STM32F407开发板没有引出SWO引脚，调试组件Event Viewer是无法使用的，这里仅介绍一下System and Viewer组件。下图3.5是System and Viewer界面。

图3.5 Systemand Viewer界面

下面是系统部分功能介绍：

u Timer Number：0表示使用芯片的滴答定时器，1表示使用外设定时器。
u Tick Timer：RTX的时钟节拍周期。
u Roud Robin Timeout：时间片溢出时间，即时间片调度时任务分配的时间片大小。
u Stack Size：任务栈大小，单位字节。
u Stack Overflow Check：设置是否支持栈溢出检测。
u Tack Usage：任务创建情况，Available表示可以创建的最大任务数，Used表示实际创建的。
u User Timers：软件定时器个数，Available表示可以创建的最大任个数，Used表示实际创建的个数。

下面是任务部分功能介绍：
u ID：任务的ID标示。
u Name：任务的函数名。
u Priority：任务优先级。
u State：任务状态。
u Delay：任务延迟时间。
u Event Value：任务当前的事件标志数值。
u Event Mask：任务等待的事件标志数值。
u Stack Load：任务堆栈利用率。

3.6 总结

本章节就为大家讲解这么多，建议初学者花些时间对RTX系统的参考资料章节结构了解一下，随着以后的学习最好可以达到熟练查看这个手册的程度。

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