嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)MQX應(yīng)用開發(fā)技術(shù)：ARM Cortex-M微處理器

第1章 1
概 述 1
1．1 關(guān)于RTOS的幾個(gè)基本問題 1
1．1．1 什么是實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) 1
1．1．2 使用RTOS的場(chǎng)合與RTOS的選擇 3
1．1．3 RTOS的發(fā)展歷程及幾種流行的RTOS簡(jiǎn)介 4
1．2 RTOS的相關(guān)術(shù)語 5
1．2．1 內(nèi)核類相關(guān)術(shù)語 5
1．2．2 任務(wù)類相關(guān)術(shù)語 7
1．3 MQX的主要特點(diǎn)及版本歷史 9
1．3．1 MQX的主要特點(diǎn) 9
1．3．2 MQX的版本升級(jí) 9
1．4 MQX的資料簡(jiǎn)介 10
第2章 13
MQX系統(tǒng)的工程構(gòu)架及 13
第一個(gè)樣例工程 13
2．1 軟硬件開發(fā)環(huán)境 13
2．1．1 軟件開發(fā)平臺(tái)――CW簡(jiǎn)介 14
2．1．2 SD-FSL-K60-C硬件系統(tǒng) 15
2．2 Freescale提供的MQX資源簡(jiǎn)介 15
2．3 初識(shí)MQX――內(nèi)核、PSP及BSP 16
2．3．1 MQX的內(nèi)核 16
2．3．2 處理器支持包PSP 17
2．3．3 板級(jí)支持包BSP 17
2．4 MQX工程框架――AMQXFW 18
2．4．1 MQX工程框架AMQXFW的目錄結(jié)構(gòu) 18
2．4．2 ＜MQX＞的下級(jí)文件夾組成 20
2．4．3 ＜MQX＞的下級(jí)文件夾解析 21
2．5 MQX第一個(gè)樣例工程 26
2．5．1 樣例工程的功能 26
2．5．2 樣例工程任務(wù)設(shè)計(jì) 27
2．5．3 樣例工程的運(yùn)行測(cè)試 33
2．5．4 樣例工程構(gòu)建過程 34
2．5．5 上電復(fù)位到main函數(shù)之前的執(zhí)行過程 37
2．6 MQX操作系統(tǒng)的啟動(dòng)流程剖析 40
2．6．1 內(nèi)存的分配和部署 40
2．6．2 內(nèi)核數(shù)據(jù)區(qū)剖析 41
2．6．3 MQX初始化結(jié)構(gòu)體常數(shù)MQX_init_struct 42
2．6．4 MQX任務(wù)模板文件（task_templates．c）解析 45
2．6．5 MQX系統(tǒng)啟動(dòng)過程：_mqx函數(shù)剖析 46
第3章 53
MQX中斷機(jī)制與時(shí)間管理 53
3．1 中斷處理的通用基礎(chǔ)知識(shí)概要 53
3．1．1 中斷的基本概念 53
3．1．2 中斷處理的基本過程 54
3．2 MQX中斷處理過程及用戶ISR安裝方法 55
3．2．1 MQX中斷處理函數(shù)簡(jiǎn)介 55
3．2．2 MQX中斷處理過程 56
3．2．3 MQX中斷編程的編譯條件設(shè)定 56
3．2．4 MQX用戶ISR安裝方法 57
3．3 MQX中斷管理與運(yùn)行機(jī)制剖析 58
3．3．1 MQX中斷系統(tǒng)涉及的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 58
3．3．2 MQX中斷系統(tǒng)初始化過程剖析 60
3．3．3 基于ARM Cortex-M4的MQX內(nèi)核ISR源碼剖析 67
3．3．4 理解MQX中斷機(jī)制需要掌握的幾個(gè)知識(shí)點(diǎn) 77
3．4 MQX時(shí)間管理函數(shù)及用法 79
3．4．1 _time_delay函數(shù)的使用方法及注意點(diǎn) 81
3．4．2 絕對(duì)時(shí)間的來源與用法舉例 81
3．5 MQX時(shí)間管理實(shí)現(xiàn)方法及機(jī)制剖析 82
3．5．1 ARM Cortex-M的SysTick的硬件系統(tǒng) 82
3．5．2 hwtimer_systick_init()函數(shù)回調(diào)分析 83
3．5．3 SysTick嘀嗒定時(shí)器的初始化配置和啟動(dòng) 85
3．5．4 SysTick中斷服務(wù)例程ISR 88
3．5．5 延時(shí)函數(shù)_time_delay及相關(guān)源代碼剖析 91
第4章 93
MQX常用IO驅(qū)動(dòng) 93
使用方法簡(jiǎn)介 93
4．1 MQX驅(qū)動(dòng)分類及其簡(jiǎn)介 93
4．2 MQX工程常用I/O驅(qū)動(dòng)的添加過程 94
4．3．1 設(shè)備標(biāo)識(shí)符及命名方法 97
4．3．2 MQX標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備驅(qū)動(dòng)管理的三層模型 97
4．3．3 MQX I/O設(shè)備驅(qū)動(dòng)管理隊(duì)列 99
4．4 安裝類IO設(shè)備驅(qū)動(dòng)應(yīng)用實(shí)例 100
4．4．1 K60-Flash模塊概述 100
4．4．2 編寫Flash任務(wù)以及工程的測(cè)試 101
4．5 非安裝類I/O設(shè)備驅(qū)動(dòng)應(yīng)用實(shí)例 103
4．5．1 K60 RTC模塊概述 103
4．5．2 RTC驅(qū)動(dòng)文件及添加 103
4．5．3 編寫RTC工程的測(cè)試 103
4．6 MQX設(shè)備三層管理下底層驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)方法 105
4．6．1 底層設(shè)備驅(qū)動(dòng)三層體系結(jié)構(gòu)管理模式分析 105
4．6．2 底層設(shè)備驅(qū)動(dòng)初始化參數(shù)的組織和分解 107
4．6．3 MQX設(shè)備三層管理底層驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)的步驟 109
4．7 MQX設(shè)備四層管理的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)、移植和復(fù)用 110
4．7．1 MQX設(shè)備驅(qū)動(dòng)四層管理模型的提出 110
4．7．2 底層驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的獲取與設(shè)計(jì) 111
4．7．3 接口驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的設(shè)計(jì) 112
4．8 底層設(shè)備程序移植和復(fù)用設(shè)計(jì)實(shí)例 112
第5章 117
任務(wù)管理與調(diào)度 117
5．1 任務(wù)管理的基礎(chǔ)知識(shí) 117
5．1．1 任務(wù)的三要素 117
5．1．2 任務(wù)的四種狀態(tài)：終止態(tài)、阻塞態(tài)、就緒態(tài)和激活態(tài) 118
5．1．3 任務(wù)的基本形式 120
5．2 MQX任務(wù)管理函數(shù) 122
5．3 MQX任務(wù)管理機(jī)制剖析 124
5．3．1 MQX任務(wù)隊(duì)列剖析 124
5．3．2 MQX任務(wù)管理函數(shù)剖析 127
5．4 MQX的FIFO及RR調(diào)度策略 131
5．5 MQX調(diào)度機(jī)制剖析 133
5．5．1 ARM Cortex-M4的SVC及PendSV中斷的調(diào)度作用 134
5．5．2 系統(tǒng)調(diào)用服務(wù)例程的執(zhí)行流程 135
5．5．3 系統(tǒng)調(diào)用服務(wù)例程源碼剖析 138
第6章 141
任務(wù)間的同步與通信 141
6．1 輕量級(jí)事件與事件 141
6．1．1 事件的含義及應(yīng)用場(chǎng)合 141
6．1．2 輕量級(jí)事件的常用函數(shù)與編程步驟 141
3．常用輕量級(jí)事件函數(shù)的使用說明 142
6．1．3 事件的常用函數(shù)與編程步驟 146
6．1．4 事件的組織結(jié)構(gòu)與函數(shù)代碼剖析 151
6．2 輕量級(jí)信號(hào)量、信號(hào)量與互斥量 162
6．2．1 信號(hào)量的含義及應(yīng)用場(chǎng)合 162
6．2．2 輕量級(jí)信號(hào)量的常用函數(shù)與編程步驟 163
6．2．3 信號(hào)量的常用函數(shù)與編程步驟 166
6．2．4 互斥量的常用函數(shù)與編程步驟 171
6．2．5 信號(hào)量的組織結(jié)構(gòu)與函數(shù)代碼剖析 176
6．3 輕量級(jí)信號(hào)量的常用函數(shù)與編程步驟 191
6．3．1 優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)問題的含義 191
6．3．2 優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)問題的解決方法 192
6．4 輕量級(jí)消息隊(duì)列與消息 193
6．4．1 消息的含義及應(yīng)用場(chǎng)合 193
6．4．2 輕量級(jí)消息隊(duì)列的常用函數(shù)與編程步驟 194
6．4．3 消息的常用函數(shù)與編程步驟 197
6．4．4 消息的組織結(jié)構(gòu)與函數(shù)代碼剖析 203
第7章 211
內(nèi)存管理與日志 211
7．1 內(nèi)存管理及模式選擇 211
7．1．1 內(nèi)存管理的區(qū)域范圍 211
7．1．2 內(nèi)存管理的兩種方式 212
7．1．3 內(nèi)存管理的相關(guān)函數(shù) 212
7．2 可變大小內(nèi)存管理 213
7．2．1 可變大小內(nèi)存塊管理方式 213
7．2．2 可變大小內(nèi)存塊管理的機(jī)制剖析 216
7．2．3 內(nèi)存管理使用實(shí)例 226
7．3 固定大小內(nèi)存管理 227
7．3．1 固定大小區(qū)塊的管理機(jī)制 228
7．3．2 固定大小區(qū)塊池的創(chuàng)建 228
7．3．3 固定大小區(qū)塊的申請(qǐng)分配和釋放 230
7．3．4 動(dòng)態(tài)區(qū)塊的刪除 230
7．3．5 固定大小區(qū)塊的使用和管理接口函數(shù) 230
7．4 日志的應(yīng)用 230
7．4．1 輕量級(jí)日志 230
7．4．2 內(nèi)核日志 236
7．4．3 日志 239
第8章 241
MQX基本要素綜合實(shí)例 241
8．1 需求分析與硬件說明 241
8．1．1 需求分析 241
8．1．2 硬件說明 241
8．2 中斷服務(wù)例程ISR與任務(wù)功能設(shè)計(jì) 242
8．2．1 中斷服務(wù)例程ISR功能設(shè)計(jì) 242
8．2．2 任務(wù)功能設(shè)計(jì) 242
8．3 PC與MCU通信幀協(xié)議的設(shè)計(jì) 243
8．3．1 幀格式 243
8．3．2 幀命令 244
8．4 MCU主要代碼實(shí)現(xiàn) 244
8．5 PC界面 259
第9章 259
MQX程序設(shè)計(jì)相關(guān)問題的討論 259
9．1 庫文件用法 259
9．1．1 庫文件的基本概念 259
9．1．2 MQX庫文件（．a(chǎn)）的生成 260
9．1．3 庫文件的使用方法 263
9．2 BSP和PSP的移植方法簡(jiǎn)介 263
9．2．1 BSP的移植 263
9．2．2 PSP的移植 264
9．3 輕量級(jí)MQX 264
9．3．1 輕量級(jí)MQX特點(diǎn) 264
9．3．2 輕量級(jí)MQX工程 266
9．4 ISR設(shè)計(jì)、任務(wù)劃分及優(yōu)先級(jí)安排問題 273
9．4．1 ISR設(shè)計(jì)的基本問題 273
9．4．2 任務(wù)劃分的簡(jiǎn)明方法 273
9．4．3 任務(wù)優(yōu)先級(jí)安排問題 274
9．5 程序設(shè)計(jì)中其他若干問題的討論 274
9．5．1 如何避免死鎖 274
9．5．2 臨界區(qū)的處理 275
9．5．3 看門狗的應(yīng)用 275
9．5．4 ISR參數(shù)與任務(wù)參數(shù)的作用及用法 276
USB組件的應(yīng)用 277
10．1 USB基礎(chǔ)知識(shí) 277
10．1．1 USB發(fā)展歷史 277
10．1．2 USB基本概念 278
10．2 USB設(shè)備協(xié)議棧 282
10．2．1 USB設(shè)備架構(gòu) 282
10．2．2 USB設(shè)備初始化 283
10．2．3 USB設(shè)備協(xié)議棧常用函數(shù) 283
10．2．4 USB設(shè)備編程舉例 284
10．2．5 USB設(shè)備虛擬串口編程舉例 288
10．3 USB主機(jī)協(xié)議棧 299
10．3．1 USB主機(jī)協(xié)議?？蚣芙榻B 299
10．3．2 USB主機(jī)應(yīng)用層函數(shù) 300
10．3．3 USB主機(jī)應(yīng)用程序示例 301
10．3．4 USB主機(jī)工作流程剖析 304
第11章 307
RTCS組件的應(yīng)用 307
11．1 以太網(wǎng)基礎(chǔ)知識(shí) 307
11．1．1 以太網(wǎng)物理設(shè)備 307
11．1．2 相關(guān)名詞解釋 308
11．2 RTCS文件組織結(jié)構(gòu) 311
11．3 ICMP協(xié)議 312
11．3．1 使用ICMP設(shè)置步驟 312
11．3．2 ICMP測(cè)試方法 313
11．4 UDP協(xié)議 314
11．4．1 使用UDP設(shè)置步驟 315
11．4．2 UDP測(cè)試方法 316
11．5 TCP協(xié)議 318
11．5．1 使用TCP設(shè)置步驟 318
11．5．2 TCP測(cè)試方法 320
11．6 HTTP協(xié)議 321
11．6．1 使用HTTP的PC方軟件設(shè)置步驟 321
11．6．2 使用HTTP的MCU方設(shè)置步驟 323
11．6．3 HTTP測(cè)試方法 325
附錄A 327
硬件評(píng)估板SD-FSL-K60-C 327
附錄B 331
問 與 答 331
參 考 文 獻(xiàn) 335