Thiết kế và xấy dựng ứng dụng với ARM Cortex M-3 trên nền CoOS-RTOS

RTOS-ARM Cortex M-3 4Giới thiệu CoOS  CoOS là sản phẩm của CooCox Team, một nhóm nghiên cứu chuyên cung cấp các tiện ích hỗ trợ vi điều khiển họ ARM.. RTOS-ARM Cortex M-3 9Tiện ích quản

Trang 1

Thiết kế và xấy dựng ứng dụng với ARM Cortex M-3

trên nền CoOS-RTOS

Trang 3

RTOS-ARM Cortex M-3 3

Hệ điều hành CoOS

 Nội dung:

 Giới thiệu CoOS

 Các tiện ích chính của CoOS

Trang 4

Giới thiệu CoOS

 CoOS là sản phẩm của CooCox Team, một nhóm nghiên cứu chuyên cung cấp các tiện ích hỗ trợ vi điều khiển họ ARM

 CoOS là hệ điều hành nhúng, hỗ trợ đa

nhiệm và thời gian thực

 CoOS hỗ trợ LPC1766, MCU xây dựng trên nền CPU ARM Cortex-M3

 CoOS là một hệ điều hành nhỏ và tương đối đơn giản

Trang 5

Các tiện ích chính của CoOS

 Quản lý task

 Quản lý thời gian

 Đồng bộ các task với nhau

 Giao tiếp giữa các task

Trang 6

Tiện ích quản lý Task

 Task là một công việc cụ thể cần MCU thực

hiện Một task có 3 thuộc tính quan trọng là: mức ưu tiên, stack và con trỏ hàm trỏ đến hàm quy định công việc cần làm

 Các trạng thái của task: Running, Ready,

Waiting

 Task Control Block (TCB) dùng để lưu trữ

các thông tin của task: con trỏ stack, mức

ưu tiên, trạng thái, ID, …

Trang 7

Tiện ích quản lý Task (2)

 Ready Task List dùng để quản lý các task ở

trạng thái Ready Khi một task chuyển vào trạng thái Ready, TCB của nó sẽ được đưa vào list theo đúng mức ưu tiên

Trang 8

Tiện ích quản lý Task (3)

 Các cơ chế định thời gồm có Round robin và

Preemtive Thời gian thực hiện của task ở cơ chế

Round robin được quy định ở biến timeSlice

U8 state; /*Trạng thái của task */

OS_TID taskID; /*ID của task */

…

#if CFG_ROBIN_EN >0 U16 timeSlice;

#endif

…

}OSTCB,*P_OSTCB;

Trang 9

Tiện ích quản lý thời gian

 Sau một khoảng thời gian xác định, một

ngắt được tạo ra và CoOS làm các công việc liên quan đến hệ thống trong hàm ngắt:

định thời task, xử lý software timer, … Ngắt

mà CoOS sử dụng là SYSTICK exception

được MCU hỗ trợ

 Khoảng thời gian giữa 2 SYSTICK có thể thay đổi được

Trang 10

Tiện ích quản lý thời gian (2)

đếm CoOS tổ chức các Software Timer

thành một Timer List

Trang 11

task Mỗi flag tương ứng với một điều kiện, điều kiện đó xảy ra thì task mới được thực hiện tiếp

 Ví dụ:

Trang 12

Tiện ích giao tiếp các task

 CoOS cung cấp Mailbox để giúp các task

giao tiếp, trao đổi thông tin với nhau

 Mỗi mailbox có một mailbox ID để định danh và một con trỏ trỏ đến dữ liệu cần

chia sẻ

Trang 13

Tiện ích giao tiếp các task

(2)

 Thực chất cơ chế mailbox là task gửi mail

tạo ra một vùng nhớ rồi trỏ con trỏ mailbox đến vùng nhớ đó

 Task nhận mail đọc vùng nhớ được trỏ bởi

con trỏ mail, sau đó clear con trỏ mail

Trang 17

Kênh giao tiếp SPI

Giao tiếp nối tiếp, “byte-oriented”

SD Card: chế độ SPI Bus, đóng vai trò Slave

Module SPI trong LPC1766: chế độ master (host), truyền 8 bit

Trao đổi dữ liệu: tích cực CS -> ghi dữ liệu cần truyền vào S0SPDR -> chờ bit SPIF tích cực -> đọc S0SPSR -> đọc dữ liệu nhận từ S0SDR/xóa bit SPIF

Trang 18

Định dạng thông tin

 Command Token: gửi bởi host, là một yêu cầu đến card (đọc/ghi card, đọc thanh ghi…) Ký hiệu: CMDx (x là chỉ số lệnh)

 Responde Token: luôn gửi bởi card ngay sau khi nhận CMDx, báo cáo sự thực thi lệnh Ký hiệu: Rx (R1 là thông dụng nhất)

 Data Block: dữ liệu thực sự cần trao đổi

 Control Token: điều khiển việc truyền Data

Block, gồm Data Responde Token, Start Block Token, Stop Tran Token và Data Error Token

Trang 19

nhận Start Block Token -> nhận Data Block

512 byte (1 sector) từ card

Đọc thanh ghi: gửi CMD9 (đọc CSD) hay

CMD10 (đọc CID)/nhận R1 = 0 -> nhận

Start Block Token -> nhận các byte chứa

nội dung thanh ghi

Trang 21

Cấu trúc dữ liệu của SD

Card

Gồm 2 vùng: Partiton Area và Regular Area

Partition Area: chứa Master Boot Record

và Partition Table, giúp xác định vị trí, kích thước các phân vùng hiện có trên card

Regular Area: nơi chứa phân vùng của card (thường thì card chỉ có một phân vùng) Dữ liệu trong phân vùng được tổ chức theo

chuẩn tập tin FAT (phổ biến nhất là FAT16)

Trang 22

Cấu trúc phân vùng FAT

Boot Sector: dùng để xác định các tham số quan trọng như kích thước sector và

cluster; vị trí và kích thước của bảng FAT, của Root Directory và của vùng Data

Trang 23

Bảng FAT

Mỗi file được lưu trong vùng Data theo

một chuỗi các cluster không liên tục

Bảng FAT (File Allocation Table): ánh xạ

toàn bộ cluster trong vùng Data, mỗi entry trong bảng FAT mang một trong các thông tin sau:

 Chỉ số cluster kế tiếp

 Đánh dấu cluster cuối cùng

 Cluster trống, chưa được cấp phát

 Cluster xấu hoặc không được phép cấp phát

Trang 24

Thư mục (Directory)

Thư mục là bảng các Directory Entry, cung cấp thông tin về các file, thư mục con trong thư mục, về thư mục cha hoặc về tên của phân vùng

Cấu trúc một Directory Entry

Trang 26

Cấu hình EFSL trên LPC1766

 Hiện thực Hardware Endpoint tương ứng với LPC1766 để đảm nhận việc trao đổi cấp SPI

với SD Card

 Tinh chỉnh các thông số trong file cấu hình

 Kiến trúc bộ nhớ: byte alignment? Endian?

 Số lượng RAM dành cho Caching

 Cơ chế tiền cấp phát (Pre-allocate)

 Chức năng báo lỗi

 Chức năng debug

Trang 28

Cấu trúc thư viện EFSL

Trang 30

TFT LCD 2.4’

 Sự dụng chip điều khiển ILI9320

 one-chip SoC 262,144 màu

 240RGBx320 điểm ảnh

 172,800 bytes RAM cho dữ liệu graphic

System interface

 i-80 system (8-/9-/16-/18-bit bus width)

 Serial Peripheral Interface (SPI)

 RGB interface …

Trang 33

Touch Pad

Loại 4 dây , sử dụng nguyên tắc cầu phần áp

 Sử dụng ADC để lấy mẫu

 Touch đơn điểm

 Sử dụng ngắt ngoài để

xác định sự kiện

Trang 36

Hardware

Chip LPC1766

 Dòng Arm Cotex-M3 của NXP

 Tiết kiệm năng lượng => ứng dụng

có tính di động

 Xung thạch anh 20MHZ với bộ PLL nhân 5 lần

 Các chức năng ngoại vi : Ethernet ; USB Host, devide, Otg, ADC, DAC Hầu hết hỗ trợ DMA hiệu suất cao

Trang 37

Hardware

Trang 39

WAVPlayer Task

 Định dạng file WAV

 Hiện thực WAVPlayer

Trang 40

Định dạng file WAV

Phần miêu tả của RIFF

Định dạng ở đây l à “WAVE”, yêu cầu có thêm hai sub-chunk là fmt

và data

Sub-chunk fmt

Miêu tả c ác thông tin liên quan đến định dạng âm thanh ở phần sub- chunk data

Sub-chunk data

Chỉ ra kích thước của file và chứa dữ liệu âm thanh thô

Trang 42

Trang 44

Định dạng file BMP

Header DIB Header Palette Data

Trang 45

Module BMP

Hỗ trợ định dạng BMP 24 bit, cho phép mở đóng file BMP, đọc và hiển thị ra LCD

Trang 46

Hiện thực BMPViewer

Trang 47

GUIMain Task

 Task quản lý, luôn được chạy

 Tạo một task mới, hủy task

 Quản lý giao diện, nút nhất của tất cả các task khác

 Các task được định thời theo cơ chế

round_robin

 Quản lý các task thông qua các API của OS

 CoCreateTask()

 CoDelTask()

Trang 49

Trang 50

Tài liệu tham khảo

1 CooCox_CoOS_User's_Guide.

3 The Definitive Guide to the ARM Cortex-M3, Joseph Yui

4 SD Group, SD specification, Part1: Physical Layer Simplified

Trang 51

Demo

Trang 52

Định dạng
Số trang	52
Dung lượng	2,72 MB