mqx開發(fā)入門

1、MQX開發(fā)入門,蘇州大學飛思卡爾嵌入式系統(tǒng)研發(fā)中心2011年8月 V1.0,2024/3/31,1,1.MQX簡介與發(fā)展歷史2.MQX基本結(jié)構與源碼目錄3.MQX開發(fā)環(huán)境搭建4.MQX移植與裁剪5.MQX下的工程框架6.MQX應用實例7.MQX設備驅(qū)動開發(fā),2024/3/31,2,1.MQX簡介與發(fā)展歷史,MQX（Message Queue eXecutive，消息隊列執(zhí)行）是一款用于單一處理器、多處理器和分布式處理器

2、等形式的嵌入式實時操作系統(tǒng)。MQX是Precise Software Technologies公司1989年開發(fā)的，2000年3月，被ARC公司收購，主要用在飛思卡爾（Freescale）的ColdFire系列、IBM®/Freescale的PowerPC、ARM、ARC和i.MX等微控制器或微處理器系列中。2009年，飛思卡爾出售ColdFire MCU時，附送MQX，并在官方網(wǎng)站上提供開源源代碼，使其成為開源RTOS。

3、目前，推薦在ARM Cortex-M4系列中使用。主要應用方向是：電子系統(tǒng)的智能化,1.1 MQX簡介,3,2024/3/31,MQX是面向應用的、專用特制的嵌入式RTOS，具有如下系統(tǒng)特性：（1）可伸縮性、可裁減、多層次的系統(tǒng)體系結(jié)構（2）具有優(yōu)化上下文切換和快速中斷響應，實時性高（3）可配置外形、直接應用編程接口（API）和模塊化架構（4）面向特定應用的簡化型調(diào)用接口，專門支持一類嵌入式應用（5）最小內(nèi)核處理集，系統(tǒng)開銷

4、小，運行效率高（6）具有各種即插即用的設備驅(qū)動接口，如USB主機/設備堆棧（7）具有網(wǎng)絡功能，提供TCP/IP協(xié)議棧(RTCS)協(xié)議，支持統(tǒng)一的MAC訪問層接口,1.2 MQX基本特點,2024/3/31,4,從2009年，MQX推出第一個版本RTOS 3.0.1后，其版本不斷進行升級和更新，功能不斷加強，目前推出的最新版本號是3.7.0。根據(jù)freescale網(wǎng)站提供的信息，最新版MQX在CFV2可以配置最小占用12K Flas

5、h和2.5K RAM，包括兩個任務、一個輕量級信號、中斷、隊列和內(nèi)存管理。目前，MQX已經(jīng)提推出十幾個版本，包括3.6.2和3.7.0版。其中3.6.2版是目前實驗室正在研究和使用的版本。從freescale官方網(wǎng)站可以下載到MQX 3.7.0。鏈接地址：http://www.freescale.com/webapp/sps/site/prod_summary.jsp?code=MQX&nodeId=0152106079,

6、1.3 MQX發(fā)展歷史,2024/3/31,5,2.MQX基本結(jié)構與源碼目錄,MQX由核心組件和可選組件構成，為了滿足需要，可配置為低至6KB的ROM，包括內(nèi)核，中斷，信號量，隊列和內(nèi)存管理器。MQX的基本結(jié)構,2.1 MQX基本結(jié)構,2024/3/31,6,安裝MQX安裝包后，安裝目錄下有如下幾個文件夾。Config：該目錄下包含MQX配置文件Demo：幾個綜合性的示例工程Doc：MQX應用文檔，包含用戶

7、手冊、MFS參考手冊和USB參考手冊等。,2.2 MQX源碼目錄,2024/3/31,7,Lib：編譯后的輸出結(jié)果，包含庫文件和所需的頭文件等。Mfs：MFS文件系統(tǒng)源碼和一些使用示例。MQX：MQX 操作系統(tǒng)源碼。RTCS：TCP/IP 協(xié)議棧源碼和一些使用示例。Shell：shell源碼。Tools：一些輔助工具。USB：USB協(xié)議棧源碼，分為設備和主機協(xié)議棧兩部分，每個部分有一些示例代碼。,2024/3/31,8,20

8、24/3/31,9,2.3 MQX RTOS目錄,3.MQX開發(fā)環(huán)境搭建,1. 系統(tǒng)及工具 系統(tǒng)：windows xp 開發(fā)環(huán)境：IAR IDE 寫入器：Jlink（固件版本：ARM V8） 開發(fā)板：K60N5122. MQX源碼安裝包 版本：MQX 3.6.2,2024/3/31,10,4.MQX移植與裁剪,為了適應不同體系結(jié)構的處理器和開發(fā)板，MQX必須把一部分與具體硬件設備相關的代碼作為抽象的接口保留出來，硬件驅(qū)動由硬

9、件設計方具體實現(xiàn)，這就是MQX移植。安裝MQX源碼包后，打開MQX工程，包括bsp和psp兩個子工程。PSP(Processor support Package)，平臺支持包，與處理器本身相關的一些東西，就是MQX的kernel在該處理器上的移植。BSP(Board support Package)，板級支持包，包括一些跟該板子相關的設置。因此如果你的處理器不變，而設計你自己的板子的話，只需要移植和裁剪BSP，而不需要對PS

10、P做改動。,4.1 MQX移植,2024/3/31,11,因為MQX只提供了對Demo板的支持，用戶需要根據(jù)其設計的電路板來開發(fā)新的BSP。移植一般是對于BSP來說的，這是由于PSP是對于芯片和內(nèi)核相關的。假設MQX開發(fā)包提供了 K40X256的樣例程序，而未提供K60N512的，由于K40X256和K60N512 使用的是同一系列的內(nèi)核，選擇twrk40x256作為基準BSP進行修改，可以避免內(nèi)核的移植，這樣可以降低開發(fā)難度和提高開發(fā)

11、效率。移植步驟：①創(chuàng)建一個新的BSP源目錄，如：\mqx\source\bsp\ TestK60N512。TestK60N512為用戶創(chuàng)建的bsp文件。②進入基準目錄，復制基準目錄中的所有內(nèi)容到新目錄，即復制twrk40x256文件下的所有內(nèi)容到TestK60N512文件下。,2024/3/31,12,③創(chuàng)建與新BSP相關的其他的文件和目錄。新的BSP配置目錄，如：config\bsp\TestK60N512；新的構件輸出目錄，如

12、lib\TestK60N512，并在lib\TestK60N512下創(chuàng)建子目錄mqx。④復制選擇的bsp和psp工程文件。–在\mqx\build\iar目錄下，復制bsp_twrk40x256.ewp和psp_twrk40x256.ewp，分別為bsp_TestK60N512.ewp和psp_TestK60N512.ewp。–在\mqx\build\bat目錄下，復制bsp_twrk40x256.bat和psp_twrk40x

13、256.bat，分別命名為bsp_TestK60N512.bat和psp_TestK60N512.bat。,2024/3/31,13,⑤修改–在bsp_TestK60N512.bat和psp_TestK60N512.bat中把所有的twrk40x256字符串替換為TestK60N512。同時，打開psp_TestK60N512.bat修改“copy /Y ..\..\..\mqx\ source\psp\cortex\MK40X256

14、VMD100.h.”為“copy /Y ..\..\..\mqx\source\psp\ cortex\MK60N512VMD100.h .”。–將新創(chuàng)建的\mqx\source\bsp\TestK60N512\目錄下的twrk40x256.h文件改為TestK60N512.h，打開這個文件，將文件里的所有twrk40x256字符串替換為TestK60N512。–修改\mqx\source\bsp\TestK60N512\iar\

15、目錄下的intflash.icf⑥修改\config\TestK60N512\iar\目錄下的build_libs.eww文件，把字符串“twrk40x256”修改為“TestK60N512”。⑦修改工程設置使用iar打開工程文件build_libs.eww。,2024/3/31,14,打開工程后，做如下修改：修改組名“twrk40x256 BSP Files”為“TestK60N512 BSP Files”，刪除其子文件，添加

16、\mqx\source\bsp\TestK60N512目錄的文件到該組。打開文件“TestK60N512.h”把其內(nèi)容中所有的“twrk40x256”都替換為“TestK60N512”，同時修改相應的參數(shù)。如：寄存器基地址、RAM大小和基地址、ROM大小和基地址、芯片工作頻率、參考時鐘頻率、各個外圍模塊的工作頻率等參數(shù)和與具體板子有關的各種設置。打開文件“bsp.h”修改其內(nèi)容。把“#include ”修改為“#include ”如

17、果需要使用到以太網(wǎng)就需要添加：#include #include ,2024/3/31,15,在“peripheral IO Drivers”組的各子目錄下的“XXX_mk40.*”替換成相應的“XXX_mk60.*” 。這里與K60有關的文件需要自己編寫。最后，編譯bsp和psp。編譯結(jié)束得到的包放在“\lib\TestK60N512.iar\mqx”目錄下。,2024/3/31,16,通過修改user_config.h文件來改

18、變BSP(板級支持包)和PSP(平臺支持包)的設置。開發(fā)者通過在該文件中添加和移除標志（即通過宏定義）來添加或移除組件，為不同的驅(qū)動程序改變設置、添加或移除日志設置。user_config.h文件可以通過以下路徑找到： /config//user_config.h。修改user_config.h后，需要重新編譯庫。使用IAR打開\config\twrk60n512\iar\build_libs.eww工程文件，重新編譯庫

19、文件，生成后的庫文件被保存在文件夾/lib/twrk60n512.iar中。,4.2 MQX裁剪,2024/3/31,17,user_config.h中提供了以下可以使能和禁止的模塊,2024/3/31,18,通過配置user_config.h，可以有效的降低MQX對芯片F(xiàn)lash和RAM的消耗。目的：在MQX中建立兩個任務。任務一、小燈閃爍任務二、串口接收數(shù)據(jù)并把接收到的數(shù)據(jù)返回給PC機。,2024/3/31,19,1. 不裁

20、剪MQX，即包含MQX支持所有的驅(qū)動。,編譯后，代碼占用資源如下：,2024/3/31,20,2. 裁剪MQX，即只包含使用到的模塊驅(qū)動。,編譯后，代碼占用資源如下：,效果很明顯,2024/3/31,21,5.MQX下的工程框架,2024/3/31,22,6.MQX應用實例,1. 程序使用了兩種工作模式。 通過串口輸入（串口5）：“*yes#”進入MQX RTOS?！?no#”進入非OS。2. 程序定義了7個任務。 任

21、務1. 主任務，用于創(chuàng)建其余6個任務 任務2. 掛載SD卡、加載分區(qū)管理、加載文件系統(tǒng) 任務3. 調(diào)用shell命令，用于操作SD卡 任務4. 用于調(diào)用小燈閃爍 任務5. 蜂鳴器定時鳴響 任務6. 讀取任務七傳遞的信號，并輸出鍵盤鍵值 任務7. 讀取鍵盤，并通過信號量傳遞給任務六,2024/3/31,23,7.MQX設備驅(qū)動開發(fā),設備驅(qū)動程序從字面上可以理解為一類程序，這類程序的目的一般是驅(qū)動內(nèi)部和外圍的硬件正常

22、工作，因此設備驅(qū)動程序都是針對特定的硬件來編寫的。設備驅(qū)動程序主要完成如下功能：（1）對設備進行初始化和釋放設備；（2）把數(shù)據(jù)從內(nèi)核傳送到硬件，或從硬件中讀取數(shù)據(jù)；（3）讀取應用程序傳送給設備文件的數(shù)據(jù)和回送應用程序請求的數(shù)據(jù)；（4）檢查處理設備出現(xiàn)的錯誤。,2024/3/31,24,MQX設備驅(qū)動程序是操作系統(tǒng)內(nèi)核和硬件設備之間的接口，它是為特定的硬件而提供給用戶程序的一組標準化接口，它隱藏了設備工作的細節(jié)。,MQX的驅(qū)動程序

23、框架,2024/3/31,25,在MQX中設備驅(qū)動程序的入口地點為FILE_STRUCT結(jié)構體，F(xiàn)ILE_STRUCT結(jié)構體可以看成為函數(shù)指針的集合，在MQX中通過API把設備看成文件，對設備文件的操作也就對應成普通的文件操作。,文件句柄與I/O驅(qū)動程序的關系,2024/3/31,26,MQX抽象了對硬件設備的處理，所有的硬件設備都作為文件。包括打開(open)、關閉(close)、讀(read)、寫(write)和I/O控制(ioct

24、l)這五種操作。,MQX系統(tǒng)API的調(diào)度過程,這是我們提供給MQX調(diào)用的,,,這是MQX提供的調(diào)用接口,2024/3/31,27,1. 在MQX的BSP工程” Peripheral IO Drivers”下添加兩個文件“my_io.h”和“my_io.c”。如：在工程下添加一個串口驅(qū)動。2. 添加頭文件1）在my_io.h文件中包含以下幾個頭文件。#include "mqx.h" /* Structure

25、s and constants used by MQX */#include "fio.h" /* standard formatted I/O library */#include "io.h" /* I/O subsystem interface. */2）在my_io.c文件中添加以下頭文件#include "my_io.h" /*This is the head

26、er for this driver */,2024/3/31,28,3. 在my_io.h中聲明以下函數(shù)_mqx_uint _io_my_install(/* [IN] A string that identifies the device for fopen */char_ptr identifier//添加你定義的參數(shù)); //以下是MQX最基本的IO驅(qū)動函數(shù)聲明//以下函數(shù)的參數(shù)是由操作系統(tǒng)定義的，除了

27、函數(shù)名，其他不能修改_mqx_int _io_my_open(FILE_PTR, char_ptr, char_ptr);_mqx_int _io_my_close(FILE_PTR);_mqx_int _io_my_read(FILE_PTR, char_ptr, _mqx_int);_mqx_int _io_my_write(FILE_PTR, char_ptr, _mqx_int);_mqx_int _io_my_ioc

28、tl(FILE_PTR, _mqx_uint, pointer);,2024/3/31,29,在“my_io.h”中聲明的六個函數(shù)需要在“my_io.c”中一一實現(xiàn)。其中：_io_my_open：打開設備，驅(qū)動程序初始化準備工作 。_io_my_close：關閉設備，用來關閉驅(qū)動程序和釋放所有的資源。_io_my_read：從打開的設備中讀取數(shù)據(jù)。_io_my_write：向打開的設備寫入數(shù)據(jù)。_io_my_ioctl： I/

29、O操作擴展，可根據(jù)設備情況來決定支持何種特殊的操作模式。_io_my_install：安裝設備驅(qū)動程序，該函數(shù)調(diào)用_io_dev_install()向MQX注冊設備，告訴內(nèi)核有一個設備的驅(qū)動程序要安裝到內(nèi)核。,2024/3/31,30,_mqx_uint _io_my_install( char_ptr identifier //添加你定義的參數(shù)){_mqx_uint result; //添加你的代碼resul

30、t = _io_dev_install(identifier,//identifier表示加載的驅(qū)動的標識，如”ttya”標識串口0 _io_my_open, _io_my_close,_io_my_read,_io_my_write,_io_my_ioctl, NULL);return result;},2024/3/31,31,驅(qū)動編寫完成，成功編譯工程后，編寫串口任務驗證驅(qū)動的有效性。裝載驅(qū)動： _io_

31、my_uart_install(“ttyd:”, DataPTR, InitPTR, new_uart3_isr, NULL, UartInit, UartGetC, UartPutC,UartGetStatus)；打開設備： fopen(“ttyd:”, BSP_DEFAULT_IO_OPEN_MODE)；使能中斷接收： ioctl(isr_ptr->serial_fd, UART_ENABLEINTERRUPT