ls2k1000開發(fā)板移植rt-thread筆記

1.前言
2.龍芯派基本介紹
3.rt-thread在龍芯派上的運(yùn)行過程
4.rtt的啟動分析

4.1 啟動代碼引導(dǎo)
4.2 rt-thread的啟動流程

5.關(guān)鍵部分驅(qū)動的初始化
6.Stack Frame
7.總結(jié)

1.前言

龍芯2k1000開發(fā)板擁有非常豐富的外設(shè)資源，板子設(shè)計也非常的精致。

所以打算運(yùn)行一下rt-thread，然后進(jìn)行相關(guān)的開發(fā)操作。

本文主要針對龍芯2k1000的龍芯派的開發(fā)板進(jìn)行rt-thread移植，通過這篇文章，基本上掌握rt-thread對于一個新的體系架構(gòu)上的移植過程，同時也可以很好的掌握mips64體系架構(gòu)上的相關(guān)知識，同時熟悉使用龍芯派2k1000。

由于裸機(jī)開發(fā)與rtos開發(fā)有著一定的聯(lián)系，所以如果要想理解rt-thread更加底層的東西，一定需要理解芯片的設(shè)計以及各種體系架構(gòu)的設(shè)計。

2.龍芯派基本介紹

龍芯派就是面對普通開發(fā)群體的一個開發(fā)板，龍芯派搭載 2K1000 處理器（主頻 1GHz），板載 DDR3 顆粒，實現(xiàn) DDR3 的運(yùn)行存儲功能。實現(xiàn)了 GPIO 的輸入輸出，中斷功能。板上集成 1 個網(wǎng) 口，集成 3 個 USB 接口，HDMI 接口，LCD 接口，音頻輸入/輸出，集成 SD 卡接口，集成 2 個 CAN 接口，集成 RTC 計時功能?？梢酝鈹U(kuò) WIFI 模塊。2K 龍芯派可以廣泛應(yīng)用于信息安全、電力、軌道交通、工業(yè)控制、信號處理、數(shù)據(jù)通信、信息教育等領(lǐng)域。

由于其強(qiáng)大的性能以及多接口，也讓更多方案實現(xiàn)變的可能。

龍芯派擁有8Mb的SPI Flash，龍芯的BIOS就是存放在這個SPI Flash中，龍芯叫pmon。可以理解為uboot，由于龍芯的pmon的使用，我們?yōu)榱蓑炞C和體驗效果，并且方便開發(fā)測試，我們可以利用pmon的tftp的下載功能，將固件拷貝到內(nèi)存中，然后直接執(zhí)行即可。這種方式有利于程序的調(diào)試和開發(fā)。

當(dāng)實際應(yīng)用到生產(chǎn)環(huán)境中時，可以將rt-thread固化到spi flash中，這樣就可以很好的加快啟動速度了?，F(xiàn)在我們只講開發(fā)階段的啟動過程。

3.rt-thread在龍芯派上的運(yùn)行過程

龍芯派是通過網(wǎng)絡(luò)下載方式將固件進(jìn)行燒錄的，所以首先啟動了pmon，然后將rt-thread固件轉(zhuǎn)移到ddr中。

上電之后，龍芯的pmon開始啟動，當(dāng)串口打印過程中，我們可以通過輸入鍵盤上的c字符進(jìn)入pmon的控制臺中，這樣就可以利用pmon的tftp將固件加載到ddr中，然后跳轉(zhuǎn)到ddr中去執(zhí)行。

ifaddr syn0 192.168.12.100
load tftp://192.168.12.35/rtthread.elf;
g

其中ifaddr為設(shè)置開發(fā)板的ip地址，syn0表示第一個網(wǎng)卡，load加載程序到內(nèi)存，g開始執(zhí)行。

接著，rt-thread啟動初始化流程，初始化串口，初始化中斷，然后開啟中斷，線程開始調(diào)度，rt-thread開始進(jìn)行任務(wù)調(diào)度。

這就是一個龍芯派執(zhí)行的完整流程。

4.rtt的啟動分析

對于龍芯派的移植，或者說對于一個新的體系架構(gòu)移植rt-thread,基本過程分為如下幾個部分：

1.裸機(jī)代碼引導(dǎo)，初始化?？臻g與bss段，為運(yùn)行c代碼提供環(huán)境

2.關(guān)閉中斷，直到所有的流程初始化完成，第一個最高優(yōu)先級的線程出棧時，打開中斷

3.初始化uart

4.初始化os tick中斷

5.控制臺輸出logo

6.初始化ipc，以及組件，初始化timer()以及idle線程

4.1 啟動代碼引導(dǎo)

這部分的主要功能就是為啟動C代碼做準(zhǔn)備。

這部分的代碼一般是由匯編寫的，準(zhǔn)備好sp的棧指針，然后清空bss段然后直接跳轉(zhuǎn)到了rtthread_startup函數(shù)中。

然后就進(jìn)入rt-thread入口函數(shù)。

4.2 rt-thread的啟動流程

簡述一下rt-thread的啟動流程如下：

1.關(guān)閉全局中斷

2.板級驅(qū)動初始化(關(guān)鍵初始化，timer、uart等，移植大部分工作)

3.初始化選中的rtt組件

4.打印logo

5.調(diào)度器初始化

6.初始化main、idle等線程

7.啟動調(diào)度(出棧時開啟全局中斷)

8.線程開始調(diào)度

5.關(guān)鍵部分驅(qū)動的初始化

對于龍芯2k1000來說，我們需要關(guān)注的是rt_hw_board_init里面關(guān)鍵外設(shè)的初始化。這里主要涉及到兩個，一個是uart驅(qū)動初始化，另外一個就是timer初始化。

對于tick，我們采用mips中的c0寄存器進(jìn)行比較。

HPET 控制器

通過配置,每個定時器都能獨(dú)立產(chǎn)生中斷。

這組定時器由一個向上累加的主計時器(up-counter)以及一組比較器構(gòu)成。這個計時器以固定的頻率(125MHz)向上累加,因此當(dāng)軟件兩次讀取計時器的值時,除非遇到計時器溢出,否則第二次讀取的值總是比第一次讀取的值大。而每個定時器都包含一個 match 寄存器以及一個比較器。當(dāng) match 寄存器的值與主計時器相等時,那么定時器產(chǎn)生中斷。部分定時器可產(chǎn)生周期性中斷。HPET 模塊包括一個主計數(shù)器(main count)以及三個比較器(comparator),且他們的寬度都是 32 位。在這三個比較器中,有且僅有一個比較器支持周期性中斷(periodic-capable)，這三個比較器都支持非周期性中斷。

而在我們的rtt中正常情況下是使用非周期性中斷。相關(guān)的寄存器不展開描述，使用的過程中配置好即可。

uart控制器

作為rtt的控制臺，串口這部分也是必不可少的，在使用ls2k1000的時候，需要充分考慮到uart資源使用情況。

2K1000 集成了 12 個 UART 控制器,通過 APB 總線與總線橋通信。雖然說有這么多串口控制器，但是實際上很多都是復(fù)用的串口控制器，所以實際上只能最大同時使用的是4路uart接口。