瑞薩RA產(chǎn)品家族初學者指南-第9章（1）

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上一章中的練習已經(jīng)利用了瑞薩RA系列單片機（MCU）靈活配置軟件包（FSP）的很大一部分。在本章中，您將使用FreeRTOS實時操作系統(tǒng)創(chuàng)建一個小型應(yīng)用程序，利用線程控制LED并利用信號量實現(xiàn)與按鈕的同步。您將親身體驗到這實際上僅需要幾個步驟。

首先，需要定義術(shù)語“線程”。如果您更習慣于“任務(wù)”這個表達方式，只需把線程看作是一種任務(wù)。有些人甚至互換使用這兩個短語。當使用實時操作系統(tǒng)（RTOS）時，單片機上運行的應(yīng)用程序?qū)⒉鸱譃閹讉€較小的半獨立代碼塊，每個代碼塊通?？刂瞥绦虻囊粋€方面。這些小片段稱為線程。一個應(yīng)用程序中可以存在多個線程，但是在任何給定時間都只能有一個線程處于活動狀態(tài)，因為RA系列單片機是單核器件。每個線程都有自己的堆?？臻g，如果需要安全的上下文，則可以將其置于MCU的安全側(cè)。每個線程還分配有優(yōu)先級（相對于應(yīng)用程序中的其他線程），并且可以處于不同的狀態(tài)，例如運行、就緒、阻塞或暫停。在FreeRTOS中，可以通過調(diào)用eTaskGetState()API函數(shù)來查詢線程的狀態(tài)。線程間信號傳輸、同步或通信是通過信號量、隊列、互斥、通知、直接任務(wù)通知或者流和消息緩沖區(qū)來實現(xiàn)的。

允許的消息大小可在設(shè)計時通過FSP配置器指定。默認項大小為4個字節(jié)，默認隊列長度（表示隊列中可存儲的項數(shù)）為20。所有項的大小必須相同。FreeRTOS中的隊列數(shù)沒有限制；惟一的限制是系統(tǒng)中可用的存儲空間。使用xQueueSend()函數(shù)將消息放入隊列中，并通過xQueueReceive()從隊列中讀取消息。與信號量一樣，函數(shù)有兩種版本：一種可以從線程的上下文調(diào)用，另一種可以從ISR內(nèi)部調(diào)用。

接下來的練習也是基于EK-RA6M4評估板。這次，我們將使用電路板左上方的藍色按鈕S1向應(yīng)用程序傳輸事件，應(yīng)用程序?qū)⑶袚Q綠色LED2進行響應(yīng)。為實現(xiàn)目標，我們將使用FreeRTOS，事件的處理將在線程內(nèi)進行，并通過信號量進行通知。

像往常一樣，第一步是使用項目配置器創(chuàng)建一個新項目，這已在第4章和第8章中做過練習。首先，轉(zhuǎn)到“File → New → C/C++ Project”（文件 → 新建 → C/C++項目）。在所出現(xiàn)窗口的側(cè)邊欄中選擇Renesas RA，并突出顯示“Renesas RA C/C++ Project”（瑞薩RA C/C++項目）條目。單擊“Next”（下一步）并在出現(xiàn)的屏幕上輸入項目名稱，例如MyRtosProject。再次單擊“Next”（下一步）。此操作將轉(zhuǎn)到“Device and Tools Selection”（器件和工具選擇）窗口。首先，選擇一個電路板。選擇EK-RA6M4并將相應(yīng)的器件設(shè)置為R7FA6M4AF3CFB（如果尚未列出）。查看工具鏈：它應(yīng)顯示為GCC Arm Embedded。單擊“Next”（下一步）繼續(xù)操作。

在當前出現(xiàn)的屏幕中，可以在非TrustZone與安全和非安全TrustZone項目之間進行選擇。保持“Flat（NonTrustZone）Project”（扁平化（非TrustZone）項目）處于選中狀態(tài)，然后單擊“Next”（下一步）。隨即出現(xiàn)“Build Artifact andRTOSSelection”（構(gòu)建工件和RTOS選擇）窗口。保持設(shè)置不變，即在“Build Artifact Selection”（構(gòu)建工件選擇）下選擇“Executable”（可執(zhí)行文件），在“RTOS Selection”（RTOS選擇）下選擇FreeRTOS。單擊“Next”（下一步），轉(zhuǎn)到下一個名為“Project Template Selection”（項目模板選擇）的屏幕。在此，選擇“FreeRTOS – Minimal – Static Allocation”（FreeRTOS – 最小化 – 靜態(tài)分配）。

最后，單擊“Finish”（完成），在配置器生成項目后，e² studio將詢問您是否切換到“FSP Configuration”（FSP配置）透視圖。透視圖出現(xiàn)后，直接轉(zhuǎn)到“Stacks”（堆）選項卡。該選項卡將在“Threads”（線程）窗格中顯示“HAL/Common”（HAL/通用）線程的單個條目，其中包含I/O端口的驅(qū)動程序。單擊窗格頂部的“New Thread”（新線程）圖標（請參見圖9-1添加新線程）。

現(xiàn)在，在“Properties”（屬性）視圖中更改新線程的屬性：將“Symbol”（符號）重命名為led_thread，將“Name”（名稱）重命名為LED Thread。其他屬性保持默認值。在“LED Thread Stack”（LED線程堆）窗格中，單擊“New Stack”（新線程）按鈕圖標，選擇“Driver → Input → External IRQ Driver on r_icu”（驅(qū)動程序 → 輸入 → r_icu 上的外部IRQ驅(qū)動程序）（請參見圖9-2）。

為中斷分配優(yōu)先級12，啟動期間FSP將不會允許該中斷。也可以選擇任何其他優(yōu)先級，但開始時最好選擇優(yōu)先級12，因為即使在較大的系統(tǒng)中，也很少會遇到中斷優(yōu)先級沖突。請注意，優(yōu)先級15是為系統(tǒng)時鐘節(jié)拍定時器（systick）保留的，因此不應(yīng)被其他中斷使用。

將“Trigger”（觸發(fā)器）從“Rising”（上升）更改為“Falling”（下降）以捕捉按鈕激活操作，并將“Digital Filtering”（數(shù)字濾波）從“Disabled”（禁用）更改為“Enabled”（啟用）。始終將“Digital Filtering Sample Clock”（數(shù)字濾波采樣時鐘）設(shè)置為PCLK/64。這將有助于對按鈕去抖。最后，用external_irq10_callback替換Callback行中的NULL。每次按下S1都會調(diào)用此函數(shù)。在稍后創(chuàng)建應(yīng)用程序時，我們將為回調(diào)函數(shù)本身添加代碼。圖9-4給出了必要設(shè)置的摘要。

接下來，只需要執(zhí)行幾個步驟，即可編譯和下載程序。