ERIKA OS學習和使用總結

本文轉載自查看原文 2021-05-01 10:55 3184 Erika OS

ERIKA是一款開源的、遵循OSEK/VDX標准的實時操作系統。

一、周期任務的實現（方式一：使用普通COUNTER，Alarm通過SetRelAlarm()函數手動啟動和設置）

（1）code.c

/* ERIKA Enterprise. */
#include "ee.h"

/* TASKs */
DeclareTask( Task1 );

extern void clock_handler( void );
ISR( stm0_handler ) {

    osEE_tc_stm_set_sr0_next_match( 1000U );
    IncrementCounter( myCounter );  //（1）在stm中斷中為counter計數。counter在OIL文件的定義（COUNTER myCounter），用於喚醒Task1的Alarm會與myCounter綁定，
}                                   //並且也會和Task1綁定，並通過函數SetRelAlarm() 來設置Task1的喚醒周期T，一旦myCounter計數達到T，就喚醒Task1.

TASK(Task1)
{
    toggle_led( LED_1 );
    TerminateTask();  //每個任務的最后必須添加這一函數用於結束任務
}int main(void)
{
    osEE_tc_stm_set_clockpersec();
    osEE_tc_stm_set_sr0( 1000U, 1U );  //設置stm

    leds_init();

    SetRelAlarm( AlarmTask1, 2000U, 500U );  //（2）設置用於激活Task1的Alarm的開始時間和周期

    StartOS( OSDEFAULTAPPMODE );  //啟動erika os。在本條語句之前，不能使用其他erika os的原語，除非在啟用startupHook並在其中可以調用部分原語

    return 0;
}

（2）OIL

CPU mySystem {

  OS myOs {
    EE_OPT = "OSEE_DEBUG";  //OS的一些可選項
    EE_OPT = "OS_EE_APPL_BUILD_DEBUG";
    EE_OPT = "OS_EE_BUILD_DEBUG";

    CPU_DATA = TRICORE {  //CPU類型必須選擇TRICORE
      CPU_CLOCK = 300.0;
      MULTI_STACK = TRUE;
      COMPILER = GCC;
      IDLEHOOK = FALSE;
    };

    MCU_DATA = TC29X {  //MCU選擇相應的芯片型號，這里選擇TC29x后再編譯，ERIKA就會引入TC29x對應的寄存器和外設等相應的定義（默認是TC27x的）
      DERIVATIVE = "tc297tf";  //下面這兩個參數影響不大
      REVISION = "B";
    };

    KERNEL_TYPE = OSEK {  //內核類型。除了選擇正常的OSEK，還可以選擇FP/EDF/FRSK/HR，這些類型是ERIKA在OSEK標准之外自己加入的一些一致性類
      CLASS = BCC1;  //一致性類 BCC1和BCC2只支持基礎任務，不能使用waitevent等阻塞相關的功能，可以共享堆棧；而ECC1和ECC2支持擴展任務，可以使用阻塞相關
    };               //功能，但因為阻塞，必須使用私有堆棧；BCC1和ECC1不支持pending activation，即連續激活一個任務時，能否掛起激活次數；BCC2和ECC2支持。
  };

  APPDATA periodic_task {
    APP_SRC = "code.c";
  };

  TASK Task1 {  //設置Task1的屬性
    PRIORITY = 1;  // 設置優先級
    STACK = PRIVATE {  //使用私有棧
      SIZE = 1024;
    };
    SCHEDULE = FULL;  //參與基於優先級的搶占
  };
  
  COUNTER myCounter;  //定義counter
  
  ALARM AlarmTask1 {  //將Alarm與counter及task進行綁定
        COUNTER = myCounter;
        ACTION = ACTIVATETASK { TASK = Task1; };
  };

  ISR TimerISR {  // 設置STM的相關屬性
    CATEGORY = 2; //ISR的類型設置為type2，即由Erika進行管理。ISR Type1和ISR Type2的區別是：ISR1是一般的中斷，與OS無關，handler中只能執行少數OS API；
    SOURCE   = "STM0SR0";  //ISR2由OS進行管理，該類型的中斷類似於任務。Handler中可以執行OS API，該類型的中斷需要在OIL文件中聲明；ISR1的優先級必須高於ISR2。
    HANDLER  = "stm0_handler";  //使用的STM資源和中斷處理函數名
    PRIORITY = 1;
  };
};

由此可以看出.c文件用於編寫任務實體，而OIL文件中定義任務屬性，如下圖所示。

二、周期任務的實現（方式二：使用Hardware COUNTER——System Timer，且Alarm自動啟動和設置）

（1）code.c

/* ERIKA Enterprise. */
#include "ee.h"

/* TASKs */
DeclareTask( Task1 );
TASK(Task1)
{
    toggle_led( LED_1 );
    TerminateTask();
}

// 不用初始化STM，也不用在STM中斷里為COUNTER計數，Alarm設置為自啟動，且啟動時間和周期在OIL文件中設置

int main(void)
{
    leds_init();

    StartOS( OSDEFAULTAPPMODE );
    return 0;
}

（2）OIL文件

CPU mySystem {

  OS myOs { EE_OPT = "OSEE_DEBUG"; //OS的一些可選項 EE_OPT = "OS_EE_APPL_BUILD_DEBUG"; EE_OPT = "OS_EE_BUILD_DEBUG"; CPU_DATA = TRICORE { //CPU類型必須選擇TRICORE CPU_CLOCK = 300.0; MULTI_STACK = TRUE; COMPILER = GCC; IDLEHOOK = FALSE; }; MCU_DATA = TC29X { //MCU選擇相應的芯片型號，這里選擇TC29x后再編譯，ERIKA就會引入TC29x對應的寄存器和外設等相應的定義（默認是TC27x的）
 DERIVATIVE = "tc297tf"; //下面這兩個參數影響不大 REVISION = "B"; }; KERNEL_TYPE = OSEK { //內核類型。除了選擇正常的OSEK，還可以選擇FP/EDF/FRSK/HR，這些類型是ERIKA在OSEK標准之外自己加入的一些一致性類 CLASS = BCC1; //一致性類 BCC1和BCC2只支持基礎任務，不能使用waitevent等阻塞相關的功能，可以共享堆棧；而ECC1和ECC2支持擴展任務，可以使用阻塞相關 }; //功能，但因為阻塞，必須使用私有堆棧；BCC1和ECC1不支持pending activation，即連續激活一個任務時，能否掛起激活次數；BCC2和ECC2支持。 }; APPDATA periodic_task { APP_SRC = "code.c"; }; TASK Task1 { //設置Task1的屬性 PRIORITY = 1; // 設置優先級 STACK = PRIVATE { //使用私有棧 SIZE = 1024; }; SCHEDULE = FULL; //參與基於優先級的搶占 };

COUNTER system_timer_1 {
CPU_ID = 0x0; //指定system timer是哪個內核的，一個內核只能使用一個system timer
MINCYCLE = 1; //alarm周期的最小tick數
MAXALLOWEDVALUE = 2147483647; //counter的最大tick計數值
TICKSPERBASE = 1; // 每個計數單元（unit）包含的tick數，即時基
TYPE = HARDWARE { //設置使用hardware counter
DEVICE = "STM_SR0"; //設置system counter所使用的stm資源
SYSTEM_TIMER = TRUE;
PRIORITY = 2;
};
SECONDSPERTICK = 0.001; //設置tick的粒度，這里為每個tick為1ms
};

ALARM AlarmTask1 {
COUNTER = system_timer_1; //與hardware counter進行綁定
ACTION = ACTIVATETASK { TASK = Task1; }; //與對應的task進行綁定
AUTOSTART = TRUE { ALARMTIME = 500; CYCLETIME = 2000; }; //設置alarm自啟動，同時設置開始時間和周期。任務也可以設置autostart
};

};

三、Erika如何應用在多核中

（1）master.c

/* ERIKA Enterprise. */
#include "shared.h"

//master.c對應於core0，其任務TaskCore0執行后，延遲200ms喚醒TaskCore1，TaskCore1延遲200ms喚醒TaskCore2.

TASK(TaskCore0)
{
  led_blink(OSEE_TRIBOARD_2X5_LED_1);
  SetRelAlarm( AlarmCore1, 200, 0 );
  TerminateTask();
}

OsEE_reg myErrorCounter;

void ErrorHook(StatusType Error)  //當OS運行出錯時進行ErrorHook進行處理，ErrorHook通過OIL文件設置是否啟用。
{
  (void)Error;

  ++myErrorCounter;
  led_blink(OSEE_TRIBOARD_2X5_ALL_LEDS);
}

void idle_hook_core0(void);
void idle_hook_core0(void)
{
  idle_hook_body();
}

/*
 * MAIN TASK
 */
int main(void)
{
  StatusType       status;
  AppModeType      mode;
  CoreIdType const core_id = GetCoreID();

  if (core_id == OS_CORE_ID_MASTER) {  //注意main函數，每個核都會進入main函數，core0啟動另外兩個核，而core1和core2只需要進行各自的初始化工作
    /* Init leds */
    osEE_tc2x5_leds_init();

    StartCore(OS_CORE_ID_1, &status);
    StartCore(OS_CORE_ID_2, &status);

    mode = OSDEFAULTAPPMODE;
  } else {

    mode = DONOTCARE;
  }

  StartOS(mode);

  return 0;
}

（2）slave1.c和slave2.c

#include "shared.h"

void idle_hook_core1(void);
void idle_hook_core1(void)
{
  idle_hook_body();
}

TASK(TaskCore1)
{
  led_blink(OSEE_TRIBOARD_2X5_LED_2);
  SetRelAlarm( AlarmCore2, 200, 0 );
  TerminateTask();
}

#include "shared.h"

void idle_hook_core2(void);
void idle_hook_core2(void)
{
  idle_hook_body();
}

TASK(TaskCore2)
{
  led_blink(OSEE_TRIBOARD_2X5_LED_3);

  TerminateTask();
}

（3）OIL文件

CPU test_application {

  OS EE {
    /* EE_OPT = "OS_EE_VERBOSE"; */
    EE_OPT = "OSEE_DEBUG";
    EE_OPT = "OSEE_ASSERT";
    EE_OPT = "OS_EE_APPL_BUILD_DEBUG";
    EE_OPT = "OS_EE_BUILD_DEBUG";
    //EE_OPT = "OSEE_TC_CLONE_OS";

    CPU_DATA = TRICORE {
      ID = 0x0;
      CPU_CLOCK = 300.0;
      COMPILER = GCC;
      IDLEHOOK = TRUE {
        HOOKNAME = "idle_hook_core0";
      };
    };

    CPU_DATA = TRICORE {  //啟用core1
      ID = 0x1;
      MULTI_STACK = TRUE;
      IDLEHOOK = TRUE {
        HOOKNAME = "idle_hook_core1";
      };
    };

    CPU_DATA = TRICORE {  //啟用core2
      ID = 0x2;
      IDLEHOOK = TRUE {
        HOOKNAME = "idle_hook_core2";
      };
    };

    MCU_DATA = TC29X {
      DERIVATIVE = "tc297tf";
      REVISION = "BD";
    };

    STATUS = EXTENDED;
    ERRORHOOK = TRUE;  //使用errorhook
    USERESSCHEDULER = FALSE;

    USEORTI = TRUE;  

    KERNEL_TYPE = OSEK {
      CLASS = ECC1;
      RQ    = MQ;  //就緒任務列表類型選擇：RQ=LL，用鏈表，復雜度為O(n)，n為就緒隊列中的任務數；RQ=MQ，用多隊列，復雜度為O(1)
    };
  };

  APPDATA tricore_mc {
    APP_SRC="master.c";
    APP_SRC="slave1.c";
    APP_SRC="slave2.c";
  };

  TASK TaskCore0 {
    CPU_ID = 0x0;  //指定任務所屬內核
    PRIORITY = 1;
  };

  TASK TaskCore1 {
    CPU_ID = 0x1;
    PRIORITY = 1;
  };

  TASK TaskCore2 {
    CPU_ID = 0x2;
    PRIORITY = 1;
  };

  COUNTER system_timer_core0 {
    CPU_ID = 0x0;
    MINCYCLE = 1;
    MAXALLOWEDVALUE = 2147483647;
    TICKSPERBASE = 1;
    TYPE = HARDWARE {
        DEVICE = "STM_SR0";
        SYSTEM_TIMER = TRUE;
        PRIORITY = 2;
    };
    SECONDSPERTICK = 0.001;
  };

  COUNTER system_timer_core1 {
    CPU_ID = 0x1;
    MINCYCLE = 1;
    MAXALLOWEDVALUE = 2147483647;
    TICKSPERBASE = 1;
    TYPE = HARDWARE {
      DEVICE = "STM_SR0";
      SYSTEM_TIMER = TRUE;
      PRIORITY = 2;
    };
    SECONDSPERTICK = 0.001;
  };

  COUNTER system_timer_core2 {
    CPU_ID = 0x2;
    MINCYCLE = 1;
    MAXALLOWEDVALUE = 2147483647;
    TICKSPERBASE = 1;
    TYPE = HARDWARE {
      DEVICE = "STM_SR0";
      SYSTEM_TIMER = TRUE;
      PRIORITY = 2;
    };
    SECONDSPERTICK = 0.001;
  };

  ALARM AlarmCore0 {
    COUNTER = system_timer_core0;
    ACTION = ACTIVATETASK { TASK = TaskCore0; };
    AUTOSTART = TRUE { ALARMTIME = 500; CYCLETIME = 2000; };
  };

  ALARM AlarmCore1 {
    COUNTER = system_timer_core1;
    ACTION = ACTIVATETASK { TASK = TaskCore1; };
  };

  ALARM AlarmCore2 {
    COUNTER = system_timer_core2;
    ACTION = ACTIVATETASK { TASK = TaskCore2; };
  };
};

四、Erika特點

（1）Erika的任務調度：①完全搶占式任務（Full Preemptive）：參與基於優先級的搶占式任務調度；②非搶占式任務（Non Preemptive）：不會被其他任務搶占；③混合式任務。

（2）堆棧使用：①main堆棧用於運行main()函數，當一個task設置堆棧為shared時，將會共享使用main堆棧；而當task設置了private堆棧時，則分配私有堆棧；②ISR1類中斷發生時，使用當前激活的堆棧；ISR2型中斷使用main堆棧。

（3）Erika優先級最大值：127

五、問題及解決方案

（1）TC297下，使用BootLoader時如何修改ERIKA OS在ROM中的位置？——以ERIKA其實地址在0xa00e0020為例，修改鏈接腳本：

鏈接腳本所在位置：
修改內容：

（2）TC397下如何運行ERIKA OS？

首先，在創建TC397的工程后，修改OIL文件，在OS設置中添加OSEE_TC_LINK_BMHD選項。
然后編譯工程，此時生成的可執行文件中包含2部分內容：①ERIKA OS的二進制代碼；②TC397的BMHD（注意：ERIKA生成的BMHD與官方出廠的BMHD在應用程序起始地址的設置上有所不同，不過可以放心燒寫，后續也可以改回出廠設置）。
先通過MemTool工具將BMHD燒寫到DFlash中的UCBS中，再將ERIKA代碼燒寫到PFlash中，二者的區分如下圖所示，其中陰影部分是BMHD，前面4行為ERIKA的二進制代碼，夾在BMHD中間的一行無效，不需要燒寫。

（3）TC397下ERIKA如何運行在多核環境下？

實際上與單核無異，不過在實際研究過程中遇到了一個坑，這里記錄一下。具體問題為：在調試模式下，ERIKA正常運行，而上電復位后只執行了初始化過程，而沒有正常運行，甚至連Cpu0都沒有正常運行ERIKA。於是與單核下的OIL設置進行了對比，發現有一個選項設置，即OSEE_DEBUG，如下圖所示。將其注釋掉即可解決。

（4）Erika如何使用iLLD底層驅動庫？——底層驅動庫實際上就是將MCU的寄存器操作或一系列寄存器操作用函數進行封裝，與直接進行寄存器操作無異。但iLLD庫除了寄存器操作外，還進行了中斷和陷阱相關的設計（包括：中斷和陷阱向量表的定義、中斷服務函數的定義等），而Erika OS已經將中斷和陷阱的處理納入自己的管理范圍，且管理方式（主要是相應的函數）與iLLD不同，因此在中斷和陷阱方面iLLD與Erika存在不兼容的問題，從而需要舍棄iLLD中的相應部分，而將其他主要部分融入到Erika中，具體方法如下：

①將iLLD中除了中斷與陷阱以外的庫文件添加到工程，其中被排除的主要是Cpu文件夾中的Irq和Trap子文件夾，以及CStart文件夾（Erika模仿其編寫了相應的內核啟動文件，因此不再需要該文件夾），如圖所示。
②設置包含路徑。就像在Hightec中使用iLLD一樣，需要包含庫的相應路徑，一般在工程設置中的“path and symbols”中設置。由於eclipse-phonon中相應的設置不起作用，因此采用了在oil文件中設置編譯屬性的方式進行了路徑包含，如下圖所示。
③設置需要被編譯的源文件。Erika工程中的源文件，除了OS的源代碼文件外都不會自動參與編譯，而是需要手動設置，因此需要將iLLD中需要用到的源文件設置為編譯對象，具體設置在oil文件中進行，這里我們設置了基本的源文件，如IfxCpu_cfg.c、IfxSrc_cfg.c、IfxCpu.c、IfxSrc.c，還設置了需要用到的外設對應的源文件，包括IfxStm.c和IfxPort.c，如圖所示。
④ 使用實例——設置STMsr1中斷，並在中斷中閃燈，具體程序如下所示。在Erika中使用iLLD時，主要是中斷服務函數的定義方法會有所不同。在HighTec中設置一個外設的中斷時，首先要設置相應外設的中斷優先級並開啟中斷，然后通過IFX_INTERRUPT宏來定義相應優先級的中斷向量和中斷服務函數（使用硬件管理中斷時）；而在ErikaOS下，前面設置優先級和開啟中斷是與前者相同的，直接用iLLD中的相應函數即可，不同之處在於中斷向量和中斷服務函數的定義，中斷向量的定義在ErikaOS的源文件ee_tc_intvec.c中進行，而中斷服務函數的聲明需要在oil文件中設置並在源文件中定義（見下圖）。

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