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MQX机制分析——介绍

18 February 2014

　　最近一段时间一直在看MQX的代码，抽空把一些笔记整理记录下来。接下来一个系列的文章会基于MQX 4.0.2这个版本的源码从启动，时间管理，任务调度，中断管理，任务同步以及内存管理这几个部分进行分析。

简介

　　MQX的缩写是Message Queue eXecutive，意为消息队列执行，是Precise Software Technologies公司1989年开发的一款嵌入式实时操作系统。2000年3月，MQX被ARC公司收购，并在新的处理器体系中（主要包含：Freescale的ColdFire系列、IBM®/Freescale的PowerPC、ARM、ARC和i.MX等）继续开发。2009年，飞思卡尔半导体公司出售ColdFire MCU时，额外附加了MQX的源代码，并在其官方网站上提供源代码，使其成为开源RTOS。在这里可以下载源码。
　　MQX还提供了轻量级的MQXLite用于硬件资源比较紧张的硬件平台。MQX从2009年推出第一个版本3.0.1开始，一直在不断的更新升级，截止目前已经到4.0.2这个版本。在MQX中，除了基本的驱动外，还额外附上了一些其他组件，如TCP/IP和USB协议栈等等。
　　官方对MQX工程的组织，是将完整的MQX工程分为PSP（processor Support Package，处理器支持包）工程、BSP（Board Support Package，板级支持包）工程和APP工程。三个工程相对独立，可以分别编译；PSP工程将与处理器内核相关的文件及MQX系统内核文件组织起来，编译生成处理器支持包的库文件；BSP工程将与外设模块功能和电路板相关的文件组织起来，编译生成板级支持包的库文件；APP包含处理器支持包和板级支持包的库文件及用户编写的任务程序，编译最终生成完整的MQX应用的可执行文件。
　　什么是PSP什么是BSP呢？BSP是与硬件开发平台相关的代码，具体来说，PSP是与芯片的处理器内核相关的一系列代码，涉及到MQX操作系统中的上下文切换、中断控制等与处理器结构密切相关的功能。源码包中除了Cortex-M4内核之外还提供了CodeFire及PowerPC处理器的psp包，在安装时选择即可。而BSP的内容是与电路板相关的代码，涉及到MQX操作系统启动过程中对硬件系统（时钟、中断控制等）的初始化。不同的电路板对应不同的BSP，即使采用与Demo板相同的芯片，也需要根据硬件电路的不同在官方提供的BSP文件基础上进行修改。

使用

　　首先我们需要下载源码，运行自解压安装程序，然后按说明继续操作。如果改变了默认安装位置(默认路径C:\Program Files\Freescale\Freescale MQX 3.X)，建议您重新编译所有内核库。否则，每当在调试器下启动这个应用程序时，调试器便会询问MQX源代码文件的路径。安装完之后我们就会发现在默认的路径下Freescale_MQX_4_0这个文件夹下这样的文件结构：
1 　　最后一个文件是我自己加上去，因为4.0.0文件夹与4.0.2类似，有时会搞混，就手动加上一个文件表示版本号，看着清楚一点。下面简单介绍下每个文件夹作用。

build文件夹

　　包含bsp，psp，shell等的makefile文件以及通用的make文件。

config文件夹

　　对不同开发环境的支持，其中的common文件夹包含了官方提供的四个配置文件：maximum_config.h、small_ram_config.h、smallest_config.h和verif_enabled_config.h。对于不同的硬件配置来选用不同的配置文件，这些文件就是对一些非必需模块的定制。

demo文件夹

　　给出了四个样例工程。

doc文件夹

　　所有模块的官方文档。如MQX中的嵌入式文件系统，tcp/ip协议栈，usb协议栈等。

lib文件夹

　　MQX中的库工程的头文件（库工程在mqx文件夹下的build文件夹中），freescale的源代码的体现的思想是：用户只需要做应用级的开发，将bsp和psp这两个库工程编译好之后，其他工程中使用的bsp.a和psp.a文件会指向编译好的库文件，若用户需要修改bsp和psp，则需要重新编译两个库工程。

mcc、mfs、rtcs、shell、usb文件夹

　　多核通信，MQX文件系统,tcp/ip协议栈，shell工具、usb协议栈相关文件夹，包含程序和部分文档（介绍文档在doc文件夹）。

mqx文件夹

　　其中有三个文件夹，build包含了不同的编译器的bsp、psp库工程。example文件夹包含了若干模块的样例代码。source文件夹包含了样例工程中相同文件夹的内容，如fio、io等等。

tools文件夹

　　包含一些常用的工具，如ddcopy（硬盘对拷程序）还有BSPCloningWizard（快速创建一个新工程）。

　　开发环境使用的是CodeWarrior V10.4，开发板使用的是我们实验室的K60开发板，采用MK60DN512ZVLQ60作为主控芯片，板上集成OSBDM写入器，通过一根USB连接线与PC机相连即可进行开发。
2
　　首先打开CodeWarrior V10.4，将..\Freescale_MQX_4_0\mqx\build\cw10gcc文件夹下的bsp和psp库工程导入到环境中。再将..\Freescale_MQX_4_0\mqx\examples\hello\cw10gcc文件夹下的hello_twrk60n512工程拖到CW中。文件结构如下所示：
3

　　因为使用的是我们实验室自己的开发板，所以bsp那个库中需要修改一些东西，比如默认的调试串口，以及默认串口使用的哪几个引脚。首先我们在..\Freescale_MQX_4_0\config\twrk60n512目录下找到user_config.h这个文件，里面存放了可用于对模块进行配置的宏定义，我们需要设置下使用的串口，这块开发板上使用的默认调试串口是串口4，也就是ttye（tty是teletype电传打字机的缩写，unix系统中开始使用，后沿用至今。e是从a开始计数，a代表0，依次向后计数）。找到下面那两个宏定义，将BSPCFG_ENABLE_TTYE修改为1，代表使能串口4，另外一个BSPCFG_ENABLE_ITTYE代表的是带中断的串口4，我们现在还不需要使用。

#define BSPCFG_ENABLE_TTYE                        1
#define BSPCFG_ENABLE_ITTYE                       0
...
#define BSP_DEFAULT_IO_CHANNEL                    "ttye:"

　　设置好了默认串口，还需要设置这个串口使用的是哪个引脚。打开..\Freescale_MQX_4_0\mqx\source\bsp\twrk60n512文件夹下找到init_gpio.c这个文件，找到_bsp_serial_io_init这个函数中下面这块代码。

case 4:
            pctl = (PORT_MemMapPtr)PORTE_BASE_PTR;
            if (flags & IO_PERIPHERAL_PIN_MUX_ENABLE)
            {
                /* PTE25 as RX function (Alt.3) + drive strength */
                pctl->PCR[25] = 0 | PORT_PCR_MUX(3) | PORT_PCR_DSE_MASK;
                /* PTE24 as TX function (Alt.3) + drive strength */
                pctl->PCR[24] = 0 | PORT_PCR_MUX(3) | PORT_PCR_DSE_MASK;
            }

　　查看指定的串口引脚是否与实际的电路板一致。本开发板的串口4使用了PTE25和PTE24作为收、发引脚，与默认设定一致，不需要修改。还有就是串口的通信速率的设置了，打开..\Freescale_MQX_4_0\mqx\source\bsp\twrk60n512目录下twrk60n512.h文件，这个文件包含对官方demo板（也就是tower板）的所有的模块引脚设置，我们需要修改的地方有两块，第一块是板上运行指示灯的引脚修改，另外一处就是串口通信速率的修改。

#define BSP_LED1                    (GPIO_PORT_A | GPIO_PIN11)
#define BSP_LED2                    (GPIO_PORT_A | GPIO_PIN28)
#define BSP_LED3                    (GPIO_PORT_A | GPIO_PIN29)
#define BSP_LED4                    (GPIO_PORT_A | GPIO_PIN10)
...
#ifndef BSPCFG_SCI4_BAUD_RATE
	#define BSPCFG_SCI4_BAUD_RATE             115200
#endif
...

　　修改完之后，我们需要将BSP、PSP两个库工程重新编译生成bsp.a（位于..\Freescale_MQX_4_0\lib\twrk60n512.cw10gcc\debug\bsp文件夹下）和psp.a（位于..\Freescale_MQX_4_0\lib\twrk60n512.cw10gcc\debug\psp文件夹下）文件。再将hello_twrk60n512编译，编译完成后将程序通过OSBDM写入器烧写到开发板中，运行程序，运行结果是在串口调试工具打印出Hello World，结果如下： 4
　　至此我们通过定制MQX完成了第一个hello world程序，接下来的文章会对MQX的具体机制进行分析，不早了，熄灯准备睡觉了。