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【RL-TCPnet网络教程】第21章 RL-TCPnet之高效的事件触发框架

时间:2022-10-13 10:33:19浏览次数:69  
标签:DMA 21 TCPnet RX DMASR 描述符 RL ETH

第21章       RL-TCPnet之高效的事件触发框架

本章节为大家讲解高效的事件触发框架实现方法,BSD Socket编程和后面章节要讲解到的FTP、TFTP和HTTP等都非常适合使用这种方式。实际项目中也推荐大家采用这种方式,不过仅适用于RTOS环境,比如RTX、FreeRTOS或者uCOS-III均可,裸机方式不支持。

另外,前面章节讲解的TCP和UDP的原始socket使用这种方式不太方便,因为应用程序的编写会变的稍麻烦,不像BSD Socket那么省事。

21.1  初学者重要提示

21.2  高效的事件触发框架说明

21.3  RTX系统实例修改方法

21.4  uCOS-III系统实例修改方法

21.5  FreeRTOS系统实例修改方法

21.6  实验操作和实验例程说明

21.7  总结

 

 

21.1  初学者重要提示

  • 实际项目中强烈推荐大家采用这种方式,不过仅适用于RTOS环境,比如RTX、FreeRTOS或者uCOS-III均可。后面章节配套的例子,基本也都采用这种方式。
  • 前面章节讲解的TCP和UDP的原始socket使用这种方式不太方便,因为应用程序的编写会变的稍麻烦,不像BSD Socket这么省事。

 

21.2  高效的事件触发框架说明

讲解高效的事件触发框架之前,先看下没有使用事件触发方式时,ping的响应速度,以例程:V6-1024_RL-TCPnet实验_BSD Socket服务器之TCP(RTX)为例进行说明:

【RL-TCPnet网络教程】第21章 RL-TCPnet之高效的事件触发框架_描述符

 

下面是使用了事件触发方式时,ping的响应速度,以例程:V6-1030_RL-TCPnet实验_高效的事件触发框架(RTX)为例进行说明:

【RL-TCPnet网络教程】第21章 RL-TCPnet之高效的事件触发框架_寄存器_02

 

从上面的两个响应速度的对比中,可以看出,使用了时间触发方式的例子,响应速度都在1ms以下,效果还是非常明显的。

前面章节配套的例子里面,响应速度慢,是因为我们都是周期性的调用RL-TCPnet的主处理函数main_TcpNet(),比如前面BSD Socket服务器章节配套的例子中:

/*

*********************************************************************************************************

* 函 数 名: AppTaskTCPMain

* 功能说明: RL-TCPnet网络主任务

* 形 参: 无

* 返 回 值: 无

* 优 先 级: 5

*********************************************************************************************************

*/

__task void AppTaskTCPMain(void)

{

while (1)

{

/* RL-TCPnet处理函数 */

main_TcpNet();

os_dly_wait(2);

}

}

 

这种方式有如下两个缺点:

  1. 没有网络通信时也要周期性的执行。
  2. 实时响应差,因为在延迟的这段时间内有网络数据包的话,数据包得不到及时的处理。

另外特别注意一点,一些不理解的读者会问,我们的底层函数里面不是有以太网中断吗,为什么还会不能实时性响应呢?根本的原因就在,虽然有以太网中断,但是中断后,RL-TCPent的主处理函数main_TcpNet()不能得到及时的执行,所以我们要解决的就是让主处理函数得到实时执行。

用户通过修改以下几个地方就可以实现:

  • 修改ETH_STM32F4xx.c文件中的函数send_frame。
  • 修改ETH_STM32F4xx.c文件中的以太网中断函数。
  • 修改RL-TCPnet的时间基准更新任务。
  • 修改RL-TCPnet的网络主任务,函数main_TcpNet的调用不再采用轮询方式,改成事件标志等待方式。

下面针对RTX、uCOS-III和FreeRTOS操作系统分别做讲解:

 

21.3  RTX系统实例修改方法

下面针对RTX系统要做的具体修改做个说明,我们以例程:V6-1024_RL-TCPnet实验_BSD Socket服务器之TCP(RTX)为例。通过修改函数send_frame,以太网中断和时间基准更新任务都给网络主任务发事件标志,让其得到实时执行,从而实现高效的事件触发框架。

21.3.1 修改函数send_frame

修改ETH_STM32F4xx.c文件中的函数send_frame,此函数的末尾添加事件标志函数os_evt_set(0x0001, HandleTaskTCPMain);

/*

*********************************************************************************************************

* 函 数 名: send_frame

* 功能说明: 传递数据帧给MAC DMA发送描述符,并使能发送。

* 形 参: 无

* 返 回 值: 无

*********************************************************************************************************

*/

extern OS_TID HandleTaskTCPMain;

void send_frame (OS_FRAME *frame)

{

U32 *sp,*dp;

U32 i,j;



j = TxBufIndex;



/* 等待上一帧数据发送完成 */

while (Tx_Desc[j].CtrlStat & DMA_TX_OWN);



sp = (U32 *)&frame->data[0];

dp = (U32 *)(Tx_Desc[j].Addr & ~3);



/* 复制要发送的数据到DMA发送描述符中 */

for (i = (frame->length + 3) >> 2; i; i--)

{

*dp++ = *sp++;

}



/* 设置数据帧大小 */

Tx_Desc[j].Size = frame->length;



/* 发送描述符由DMA控制发送 */

Tx_Desc[j].CtrlStat |= DMA_TX_OWN;



if (++j == NUM_TX_BUF) j = 0;

TxBufIndex = j;



/* 开始帧传输 */

/*

DMASR 以太网 DMA 状态寄存器

向ETH_DMASR寄存器[16:0]中的(未保留)位写入1会将其清零,写入 0 则不起作用。

位1 TPSS:发送过程停止状态 (Transmit process stopped status)

当发送停止时,此位置 1。

*/

ETH->DMASR = DSR_TPSS;



/*

DMATPDR 以太网DMA发送轮询请求寄存器

应用程序使用此寄存器来指示DMA轮询发送描述符列表。

位 31:0 TPD:发送轮询请求(Transmit poll demand)

向这些位写入任何值时,DMA都会读取ETH_DMACHTDR寄存器指向的当前描述符。如果

该描述符不可用(由CPU所有),则发送会返回到挂起状态,并将ETH_DMASR寄存器位2

进行置位。如果该描述符可用,则发送会继续进行。

*/

ETH->DMATPDR = 0;



os_evt_set(0x0001, HandleTaskTCPMain);

}

 

21.3.2 修改以太网中断函数

修改ETH_STM32F4xx.c文件中的以太网中断函数,此函数的末尾添加事件标志函数:isr_evt_set(0x0001, HandleTaskTCPMain);

/*

*********************************************************************************************************

* 函 数 名: ETH_IRQHandler

* 功能说明: 以太网中断,主要处理从MAC DMA接收描述符接收到的数据帧以及错误标志的处理。

* 形 参: 无

* 返 回 值: 无

*********************************************************************************************************

*/

void ETH_IRQHandler (void)

{

OS_FRAME *frame;

U32 i, RxLen;

U32 *sp,*dp;



i = RxBufIndex;



/* 循环所有接受描述符列表,遇到未接收到数据的退出循环 */

do

{

/*

#define DMA_RX_ERROR_MASK (DMA_RX_ES | DMA_RX_LE | DMA_RX_RWT | \

DMA_RX_RE | DMA_RX_CE)



有错误,放弃此帧数据,错误类型包含如下:

位15 DMA_RX_ES:错误汇总(Error summary),即CRC错误,接收错误,看门狗超时,延迟冲突等。

位12 DMA_RX_LE:长度错误(Length error)

该位置1时,指示接收帧的实际长度与长度/类型字段的值不符。该字段仅在帧类

型位(RDES0[5])复位后有效。

位4 DMA_RX_RWT:接收看门狗超时 (Receive watchdog timeout)

该位置1时,表示接收看门狗计时器在接收当前帧时超时,且当前帧在看门狗超

时后被截断了

位3 DMA_RX_RE: 接收错误 (Receive error)

该位置1时,表示在帧接收期间,当发出RX_DV信号时,会发出RX_ERR信号。

位1 DMA_RX_CE: CRC 错误(CRC error)

该位置1时,表示接收的帧发生循环冗余校验(CRC)错误。只有最后一个描述符

(RDES0[8])置1时,该字段才有效

*/

if (Rx_Desc[i].Stat & DMA_RX_ERROR_MASK)

{

goto rel;

}



/*

#define DMA_RX_SEG_MASK (DMA_RX_FS | DMA_RX_LS)

位9 FS:第一个描述符 (First descriptor)

该位置1时,指示此描述符包含帧的第一个缓冲区。如果第一个缓冲区的大小为0,则第二

个缓冲区将包含帧的帧头。如果第二个缓冲区的大小为0,则下一个描述符将包含帧的帧头。



位8 LS:最后一个描述符 (Last descriptor)

该位置1时,指示此描述符指向的缓冲区为帧的最后一个缓冲区。



下面的函数用于判断此帧数据是否只有一个缓冲,初始化接收描述符列表的时候,每个描述符仅设置了

一个缓冲。

*/

if ((Rx_Desc[i].Stat & DMA_RX_SEG_MASK) != DMA_RX_SEG_MASK)

{

goto rel;

}



RxLen = ((Rx_Desc[i].Stat >> 16) & 0x3FFF) - 4;

if (RxLen > ETH_MTU)

{

/* 数据包太大,直接放弃 */

goto rel;

}



/* 申请动态内存,RxLen或上0x80000000表示动态内存不足了不会调用函数sys_error() */

frame = alloc_mem (RxLen | 0x80000000);



/* 如果动态内存申请失败了,放弃此帧数据;成功了,通过函数put_in_queue存入队列中 */

if (frame != NULL)

{

sp = (U32 *)(Rx_Desc[i].Addr & ~3);

dp = (U32 *)&frame->data[0];

for (RxLen = (RxLen + 3) >> 2; RxLen; RxLen--)

{

*dp++ = *sp++;

}

put_in_queue (frame);

}



/* 设置此接收描述符继续接收新的数据 */

rel: Rx_Desc[i].Stat = DMA_RX_OWN;



if (++i == NUM_RX_BUF) i = 0;

}

while (!(Rx_Desc[i].Stat & DMA_RX_OWN));



RxBufIndex = i;



/*

DMASR DMA的状态寄存器(DMA status register)

位7 RBUS:接收缓冲区不可用状态 (Receive buffer unavailable status)

此位指示接收列表中的下一个描述符由CPU所拥有,DMA无法获取。接收过程进入挂起状态。

要恢复处理接收描述符,CPU应更改描述符的拥有关系,然后发出接收轮询请求命令。如果

未发出接收轮询请求命令,则当接收到下一个识别的传入帧时,接收过程会恢复。仅当上一

接收描述符由DMA所拥有时,才能将ETH_DMASR[7]置1。



DMAIER的接收缓冲区不可用中断RBUIE是bit7,对于的接收缓冲区不可用状态在DMA状态寄存器中也是bit7。

*/

if (ETH->DMASR & INT_RBUIE)

{

/* 接收缓冲区不可用,重新恢复DMA传输 */

ETH->DMASR = ETH_DMASR_RBUS;

ETH->DMARPDR = 0;

}



/*

DMASR DMA的状态寄存器(DMA status register)

这里实现清除中断挂起标志

位16 ETH_DMASR_NIS:所有正常中断 (Normal interrupt summary)

位15 ETH_DMASR_AIS:所有异常中断 (Abnormal interrupt summary)

位6 ETH_DMASR_RS :接收状态 (Receive status)

此位指示帧接收已完成,具体的帧状态信息已经包含在描述符中,接收仍保持运行状态。

*/

ETH->DMASR = ETH_DMASR_NIS | ETH_DMASR_AIS | ETH_DMASR_RS;



isr_evt_set(0x0001, HandleTaskTCPMain);

}

 

21.3.3 修改RL-TCPnet的时间基准更新任务

修改RL-TCPnet的时间基准更新任务,添加事件标志函数os_evt_set(0x0001, HandleTaskTCPMain);

/*

*********************************************************************************************************

* 函 数 名: AppTaskStart

* 功能说明: 启动任务,也是最高优先级任务,这里实现RL-TCPnet的时间基准更新。

* 形 参: 无

* 返 回 值: 无

* 优 先 级: 6

*********************************************************************************************************

*/

__task void AppTaskStart(void)

{

/* 初始化RL-TCPnet */

init_TcpNet ();



/* 创建任务 */

AppTaskCreate();



os_itv_set (100);



while(1)

{

os_itv_wait ();



/* RL-TCPnet时间基准更新函数 */

timer_tick ();

os_evt_set(0x0001, HandleTaskTCPMain);

}

}

 

21.3.4 修改RL-TCPnet的网络主任务

修改RL-TCPnet的网络主任务,函数main_TcpNet的调用不再采用轮询方式,改成事件标志等待方式,即修改为如下形式:

/*

*********************************************************************************************************

* 函 数 名: AppTaskTCPMain

* 功能说明: RL-TCPnet网络主任务

* 形 参: 无

* 返 回 值: 无

* 优 先 级: 5

*********************************************************************************************************

*/

__task void AppTaskTCPMain(void)

{

while (1)

{

/* RL-TCPnet处理函数 */

os_evt_wait_and(0x0001, 0xFFFF);

while (main_TcpNet() == __TRUE);

}

}

 

21.3.5 最后特别注意优先级安排

最后,用户要特别注意几个任务的优先级安排,非常重要。

  • RL-TCPnet的时间基准更新任务一定要是最高优先级任务。
  • RL-TCPnet的网络主任务,即调用函数main_TcpNet的任务是次高优先级任务。
  • 应用层的任务要比前面两个任务的优先级都低。

 

21.4 uCOS-III系统实例修改方法

下面针对uCOS-III系统要做的具体修改做个说明,我们以例程:V6-1025_RL-TCPnet实验_BSD Socket服务器之TCP(uCOS-III)为例。通过修改函数send_frame,以太网中断和时间基准更新任务都给网络主任务发事件标志,让其得到实时执行,从而实现高效的事件触发框架。

21.4.1 创建事件标志组

创建uCOS-III的事件标志组:

OS_FLAG_GRP        FLAG_TCPnet;



/*

*********************************************************************************************************

* 函 数 名: AppObjCreate

* 功能说明: 创建任务通讯

* 形 参: p_arg 是在创建该任务时传递的形参

* 返 回 值: 无

*********************************************************************************************************

*/

static void AppObjCreate (void)

{

OS_ERR err;



/* 创建事件标志组 */

OSFlagCreate ((OS_FLAG_GRP *)&FLAG_TCPnet,

(CPU_CHAR *)"FLAG TCPnet",

(OS_FLAGS )0,

(OS_ERR *)&err);

}

 

21.4.2 修改函数send_frame

修改ETH_STM32F4xx.c文件中的函数send_frame,此函数的末尾添加事件标志函数OSFlagPost(宏定义uCOS_EN在bsp.h文件里面使能,针对教程配套例子做的定义,方便管理。大家自己搞时,不必受此限制)。

/*

*********************************************************************************************************

* 函 数 名: send_frame

* 功能说明: 传递数据帧给MAC DMA发送描述符,并使能发送。

* 形 参: 无

* 返 回 值: 无

*********************************************************************************************************

*/

void send_frame (OS_FRAME *frame)

{

U32 *sp,*dp;

U32 i,j;



#if uCOS_EN == 1

OS_ERR err;

#endif



j = TxBufIndex;



/* 等待上一帧数据发送完成 */

while (Tx_Desc[j].CtrlStat & DMA_TX_OWN);



sp = (U32 *)&frame->data[0];

dp = (U32 *)(Tx_Desc[j].Addr & ~3);



/* 复制要发送的数据到DMA发送描述符中 */

for (i = (frame->length + 3) >> 2; i; i--)

{

*dp++ = *sp++;

}



/* 设置数据帧大小 */

Tx_Desc[j].Size = frame->length;



/* 发送描述符由DMA控制发送 */

Tx_Desc[j].CtrlStat |= DMA_TX_OWN;



if (++j == NUM_TX_BUF) j = 0;

TxBufIndex = j;



/* 开始帧传输 */

/*

DMASR 以太网 DMA 状态寄存器

向ETH_DMASR寄存器[16:0]中的(未保留)位写入1会将其清零,写入 0 则不起作用。

位1 TPSS:发送过程停止状态 (Transmit process stopped status)

当发送停止时,此位置 1。

*/

ETH->DMASR = DSR_TPSS;



/*

DMATPDR 以太网DMA发送轮询请求寄存器

应用程序使用此寄存器来指示DMA轮询发送描述符列表。

位 31:0 TPD:发送轮询请求(Transmit poll demand)

向这些位写入任何值时,DMA都会读取ETH_DMACHTDR寄存器指向的当前描述符。如果

该描述符不可用(由CPU所有),则发送会返回到挂起状态,并将ETH_DMASR寄存器位2

进行置位。如果该描述符可用,则发送会继续进行。

*/

ETH->DMATPDR = 0;



#if uCOS_EN == 1

OSFlagPost ((OS_FLAG_GRP *)&FLAG_TCPnet,

(OS_FLAGS )0x0001,

(OS_OPT )OS_OPT_POST_FLAG_SET,

(OS_ERR *)&err);

#endif

}

 

21.4.3 修改以太网中断函数

修改ETH_STM32F4xx.c文件中的以太网中断函数,此函数的末尾添加事件标志函数:OSFlagPost(宏定义uCOS_EN在bsp.h文件里面使能,针对教程配套例子做的定义,方便管理。大家自己搞时,不必受此限制)。

/*

*********************************************************************************************************

* 函 数 名: ETH_IRQHandler

* 功能说明: 以太网中断,主要处理从MAC DMA接收描述符接收到的数据帧以及错误标志的处理。

* 形 参: 无

* 返 回 值: 无

*********************************************************************************************************

*/

void ETH_IRQHandler (void)

{

OS_FRAME *frame;

U32 i, RxLen;

U32 *sp,*dp;



#if uCOS_EN == 1

OS_ERR err;

CPU_SR_ALLOC();



CPU_CRITICAL_ENTER();

OSIntEnter();

CPU_CRITICAL_EXIT();

#endif



i = RxBufIndex;



/* 循环所有接受描述符列表,遇到未接收到数据的退出循环 */

do

{

/*

#define DMA_RX_ERROR_MASK (DMA_RX_ES | DMA_RX_LE | DMA_RX_RWT | \

DMA_RX_RE | DMA_RX_CE)



有错误,放弃此帧数据,错误类型包含如下:

位15 DMA_RX_ES:错误汇总(Error summary),即CRC错误,接收错误,看门狗超时,延迟冲突等。

位12 DMA_RX_LE:长度错误(Length error)

该位置1时,指示接收帧的实际长度与长度/类型字段的值不符。该字段仅在帧类

型位(RDES0[5])复位后有效。

位4 DMA_RX_RWT:接收看门狗超时 (Receive watchdog timeout)

该位置1时,表示接收看门狗计时器在接收当前帧时超时,且当前帧在看门狗超

时后被截断了

位3 DMA_RX_RE: 接收错误 (Receive error)

该位置1时,表示在帧接收期间,当发出RX_DV信号时,会发出RX_ERR信号。

位1 DMA_RX_CE: CRC 错误(CRC error)

该位置1时,表示接收的帧发生循环冗余校验(CRC)错误。只有最后一个描述符

(RDES0[8])置1时,该字段才有效

*/

if (Rx_Desc[i].Stat & DMA_RX_ERROR_MASK)

{

goto rel;

}



/*

#define DMA_RX_SEG_MASK (DMA_RX_FS | DMA_RX_LS)

位9 FS:第一个描述符 (First descriptor)

该位置1时,指示此描述符包含帧的第一个缓冲区。如果第一个缓冲区的大小为0,则第二

个缓冲区将包含帧的帧头。如果第二个缓冲区的大小为0,则下一个描述符将包含帧的帧头。



位8 LS:最后一个描述符 (Last descriptor)

该位置1时,指示此描述符指向的缓冲区为帧的最后一个缓冲区。



下面的函数用于判断此帧数据是否只有一个缓冲,初始化接收描述符列表的时候,每个描述符仅设置了

一个缓冲。

*/

if ((Rx_Desc[i].Stat & DMA_RX_SEG_MASK) != DMA_RX_SEG_MASK)

{

goto rel;

}



RxLen = ((Rx_Desc[i].Stat >> 16) & 0x3FFF) - 4;

if (RxLen > ETH_MTU)

{

/* 数据包太大,直接放弃 */

goto rel;

}



/* 申请动态内存,RxLen或上0x80000000表示动态内存不足了不会调用函数sys_error() */

frame = alloc_mem (RxLen | 0x80000000);



/* 如果动态内存申请失败了,放弃此帧数据;成功了,通过函数put_in_queue存入队列中 */

if (frame != NULL)

{

sp = (U32 *)(Rx_Desc[i].Addr & ~3);

dp = (U32 *)&frame->data[0];

for (RxLen = (RxLen + 3) >> 2; RxLen; RxLen--)

{

*dp++ = *sp++;

}

put_in_queue (frame);

}



/* 设置此接收描述符继续接收新的数据 */

rel: Rx_Desc[i].Stat = DMA_RX_OWN;



if (++i == NUM_RX_BUF) i = 0;

}

while (!(Rx_Desc[i].Stat & DMA_RX_OWN));



RxBufIndex = i;



/*

DMASR DMA的状态寄存器(DMA status register)

位7 RBUS:接收缓冲区不可用状态 (Receive buffer unavailable status)

此位指示接收列表中的下一个描述符由CPU所拥有,DMA无法获取。接收过程进入挂起状态。

要恢复处理接收描述符,CPU应更改描述符的拥有关系,然后发出接收轮询请求命令。如果

未发出接收轮询请求命令,则当接收到下一个识别的传入帧时,接收过程会恢复。仅当上一

接收描述符由DMA所拥有时,才能将ETH_DMASR[7]置1。



DMAIER的接收缓冲区不可用中断RBUIE是bit7,对于的接收缓冲区不可用状态在DMA状态寄存器中也是bit7。

*/

if (ETH->DMASR & INT_RBUIE)

{

/* 接收缓冲区不可用,重新恢复DMA传输 */

ETH->DMASR = ETH_DMASR_RBUS;

ETH->DMARPDR = 0;

}



/*

DMASR DMA的状态寄存器(DMA status register)

这里实现清除中断挂起标志

位16 ETH_DMASR_NIS:所有正常中断 (Normal interrupt summary)

位15 ETH_DMASR_AIS:所有异常中断 (Abnormal interrupt summary)

位6 ETH_DMASR_RS :接收状态 (Receive status)

此位指示帧接收已完成,具体的帧状态信息已经包含在描述符中,接收仍保持运行状态。

*/

ETH->DMASR = ETH_DMASR_NIS | ETH_DMASR_AIS | ETH_DMASR_RS;



#if uCOS_EN == 1

OSFlagPost ((OS_FLAG_GRP *)&FLAG_TCPnet,

(OS_FLAGS )0x0001,

(OS_OPT )OS_OPT_POST_FLAG_SET,

(OS_ERR *)&err);

OSIntExit();

#endif

}

 

21.4.4 修改RL-TCPnet的时间基准更新任务

修改RL-TCPnet的时间基准更新任务,添加事件标志函数:OSFlagPost。

/*

*********************************************************************************************************

* 函 数 名: AppTaskStart

* 功能说明: 这是一个启动任务,在多任务系统启动后,必须初始化滴答计数器。本任务主要实现RL-TCPnet的时间

* 基准更新。

* 形 参: p_arg 是在创建该任务时传递的形参

* 返 回 值: 无

优 先 级: 2

*********************************************************************************************************

*/

static void AppTaskStart (void *p_arg)

{

OS_ERR err;



(void)p_arg;



CPU_Init(); /* 此函数要优先调用,因为外设驱动中使用的us和ms延迟是基于此函数的 */

bsp_Init();

init_TcpNet ();/* 初始化RL-TCPnet */



BSP_Tick_Init();



#if OS_CFG_STAT_TASK_EN > 0u

OSStatTaskCPUUsageInit(&err);

#endif



#ifdef CPU_CFG_INT_DIS_MEAS_EN

CPU_IntDisMeasMaxCurReset();

#endif



/* 创建任务 */

AppTaskCreate();



/* 创建任务间通信机制 */

AppObjCreate();



while (1)

{

/* RL-TCPnet时间基准更新函数 */

timer_tick ();



OSFlagPost ((OS_FLAG_GRP *)&FLAG_TCPnet,

(OS_FLAGS )0x0001,

(OS_OPT )OS_OPT_POST_FLAG_SET,

(OS_ERR *)&err);



OSTimeDly(100, OS_OPT_TIME_PERIODIC, &err);

}

}

 

21.4.5 修改RL-TCPnet的网络主任务

修改RL-TCPnet的网络主任务,函数main_TcpNet的调用不再采用轮询方式,改成事件标志等待方式,即修改为如下形式:

/*

*********************************************************************************************************

* 函 数 名: AppTaskTCPnet

* 功能说明: RL-TCPnet网络主任务

* 形 参: p_arg 是在创建该任务时传递的形参

* 返 回 值: 无

优 先 级: 3

*********************************************************************************************************

*/

static void AppTaskTCPnet(void *p_arg)

{

OS_ERR err;

CPU_TS ts;



(void)p_arg;



while(1)

{

/* RL-TCPnet处理函数 */

OSFlagPend ((OS_FLAG_GRP *)&FLAG_TCPnet,

(OS_FLAGS )0x0001,

(OS_TICK )0,

(OS_OPT )OS_OPT_PEND_FLAG_SET_ANY + OS_OPT_PEND_FLAG_CONSUME,

(CPU_TS *)&ts,

(OS_ERR *)&err);



while (main_TcpNet() == __TRUE);

}

}

 

21.4.6 最后特别注意优先级安排

最后,用户要特别注意几个任务的优先级安排,非常重要。

  • RL-TCPnet的时间基准更新任务一定要是最高优先级任务。
  • RL-TCPnet的网络主任务,即调用函数main_TcpNet的任务是次高优先级任务。
  • 应用层的任务要比前面两个任务的优先级都低。

 

21.5 FreeRTOS系统实例修改方法

下面针对FreeRTOS系统要做的具体修改做个说明,我们以例程:V6-1026_RL-TCPnet实验_BSD Socket服务器之TCP(FreeRTOS)为例。通过修改函数send_frame,以太网中断和时间基准更新任务都给网络主任务发事件标志,让其得到实时执行,从而实现高效的事件触发框架。

21.5.1 创建事件标志组

创建FreeRTOS的事件标志组:

EventGroupHandle_t xCreatedTCPnetGroup = NULL;



/*

*********************************************************************************************************

* 函 数 名: AppObjCreate

* 功能说明: 创建任务通信机制

* 形 参: 无

* 返 回 值: 无

*********************************************************************************************************

*/

static void AppObjCreate (void)

{

/* 创建事件标志组 */

xCreatedTCPnetGroup = xEventGroupCreate();



if(xCreatedTCPnetGroup == NULL)

{

/* 没有创建成功,用户可以在这里加入创建失败的处理机制 */

}

}

 

21.5.2 修改函数send_frame

修改ETH_STM32F4xx.c文件中的函数send_frame,此函数的末尾添加事件标志函数xEventGroupSetBits(宏定义FreeRTOS_EN在bsp.h文件里面使能,针对教程配套例子做的定义,方便管理。大家自己搞时,不必受此限制)。

/*

*********************************************************************************************************

* 函 数 名: send_frame

* 功能说明: 传递数据帧给MAC DMA发送描述符,并使能发送。

* 形 参: 无

* 返 回 值: 无

*********************************************************************************************************

*/

void send_frame (OS_FRAME *frame)

{

U32 *sp,*dp;

U32 i,j;



j = TxBufIndex;



/* 等待上一帧数据发送完成 */

while (Tx_Desc[j].CtrlStat & DMA_TX_OWN);



sp = (U32 *)&frame->data[0];

dp = (U32 *)(Tx_Desc[j].Addr & ~3);



/* 复制要发送的数据到DMA发送描述符中 */

for (i = (frame->length + 3) >> 2; i; i--)

{

*dp++ = *sp++;

}



/* 设置数据帧大小 */

Tx_Desc[j].Size = frame->length;



/* 发送描述符由DMA控制发送 */

Tx_Desc[j].CtrlStat |= DMA_TX_OWN;



if (++j == NUM_TX_BUF) j = 0;

TxBufIndex = j;



/* 开始帧传输 */

/*

DMASR 以太网 DMA 状态寄存器

向ETH_DMASR寄存器[16:0]中的(未保留)位写入1会将其清零,写入 0 则不起作用。

位1 TPSS:发送过程停止状态 (Transmit process stopped status)

当发送停止时,此位置 1。

*/

ETH->DMASR = DSR_TPSS;



/*

DMATPDR 以太网DMA发送轮询请求寄存器

应用程序使用此寄存器来指示DMA轮询发送描述符列表。

位 31:0 TPD:发送轮询请求(Transmit poll demand)

向这些位写入任何值时,DMA都会读取ETH_DMACHTDR寄存器指向的当前描述符。如果

该描述符不可用(由CPU所有),则发送会返回到挂起状态,并将ETH_DMASR寄存器位2

进行置位。如果该描述符可用,则发送会继续进行。

*/

ETH->DMATPDR = 0;



#if USE_FreeRTOS == 1

xEventGroupSetBits(xCreatedTCPnetGroup, 0x0001);

#endif

}

 

21.5.3 修改以太网中断函数

修改ETH_STM32F4xx.c文件中的以太网中断函数,此函数的末尾添加事件标志函数:xEventGroupSetBitsFromISR(宏定义FreeRTOS_EN在bsp.h文件里面使能,针对教程配套例子做的定义,方便管理。大家自己搞时,不必受此限制)。

/*

*********************************************************************************************************

* 函 数 名: ETH_IRQHandler

* 功能说明: 以太网中断,主要处理从MAC DMA接收描述符接收到的数据帧以及错误标志的处理。

* 形 参: 无

* 返 回 值: 无

*********************************************************************************************************

*/

void ETH_IRQHandler (void)

{

OS_FRAME *frame;

U32 i, RxLen;

U32 *sp,*dp;



i = RxBufIndex;



#if USE_FreeRTOS == 1

BaseType_t xResult;

BaseType_t xHigherPriorityTaskWoken = pdFALSE;

#endif



/* 循环所有接受描述符列表,遇到未接收到数据的退出循环 */

do

{

/*

#define DMA_RX_ERROR_MASK (DMA_RX_ES | DMA_RX_LE | DMA_RX_RWT | \

DMA_RX_RE | DMA_RX_CE)



有错误,放弃此帧数据,错误类型包含如下:

位15 DMA_RX_ES:错误汇总(Error summary),即CRC错误,接收错误,看门狗超时,延迟冲突等。

位12 DMA_RX_LE:长度错误(Length error)

该位置1时,指示接收帧的实际长度与长度/类型字段的值不符。该字段仅在帧类

型位(RDES0[5])复位后有效。

位4 DMA_RX_RWT:接收看门狗超时 (Receive watchdog timeout)

该位置1时,表示接收看门狗计时器在接收当前帧时超时,且当前帧在看门狗超

时后被截断了

位3 DMA_RX_RE: 接收错误 (Receive error)

该位置1时,表示在帧接收期间,当发出RX_DV信号时,会发出RX_ERR信号。

位1 DMA_RX_CE: CRC 错误(CRC error)

该位置1时,表示接收的帧发生循环冗余校验(CRC)错误。只有最后一个描述符

(RDES0[8])置1时,该字段才有效

*/

if (Rx_Desc[i].Stat & DMA_RX_ERROR_MASK)

{

goto rel;

}



/*

#define DMA_RX_SEG_MASK (DMA_RX_FS | DMA_RX_LS)

位9 FS:第一个描述符 (First descriptor)

该位置1时,指示此描述符包含帧的第一个缓冲区。如果第一个缓冲区的大小为0,则第二

个缓冲区将包含帧的帧头。如果第二个缓冲区的大小为0,则下一个描述符将包含帧的帧头。



位8 LS:最后一个描述符 (Last descriptor)

该位置1时,指示此描述符指向的缓冲区为帧的最后一个缓冲区。



下面的函数用于判断此帧数据是否只有一个缓冲,初始化接收描述符列表的时候,每个描述符仅设置了

一个缓冲。

*/

if ((Rx_Desc[i].Stat & DMA_RX_SEG_MASK) != DMA_RX_SEG_MASK)

{

goto rel;

}



RxLen = ((Rx_Desc[i].Stat >> 16) & 0x3FFF) - 4;

if (RxLen > ETH_MTU)

{

/* 数据包太大,直接放弃 */

goto rel;

}



/* 申请动态内存,RxLen或上0x80000000表示动态内存不足了不会调用函数sys_error() */

frame = alloc_mem (RxLen | 0x80000000);



/* 如果动态内存申请失败了,放弃此帧数据;成功了,通过函数put_in_queue存入队列中 */

if (frame != NULL)

{

sp = (U32 *)(Rx_Desc[i].Addr & ~3);

dp = (U32 *)&frame->data[0];

for (RxLen = (RxLen + 3) >> 2; RxLen; RxLen--)

{

*dp++ = *sp++;

}

put_in_queue (frame);

}



/* 设置此接收描述符继续接收新的数据 */

rel: Rx_Desc[i].Stat = DMA_RX_OWN;



if (++i == NUM_RX_BUF) i = 0;

}

while (!(Rx_Desc[i].Stat & DMA_RX_OWN));



RxBufIndex = i;



/*

DMASR DMA的状态寄存器(DMA status register)

位7 RBUS:接收缓冲区不可用状态 (Receive buffer unavailable status)

此位指示接收列表中的下一个描述符由CPU所拥有,DMA无法获取。接收过程进入挂起状态。

要恢复处理接收描述符,CPU应更改描述符的拥有关系,然后发出接收轮询请求命令。如果

未发出接收轮询请求命令,则当接收到下一个识别的传入帧时,接收过程会恢复。仅当上一

接收描述符由DMA所拥有时,才能将ETH_DMASR[7]置1。



DMAIER的接收缓冲区不可用中断RBUIE是bit7,对于的接收缓冲区不可用状态在DMA状态寄存器中也是bit7。

*/

if (ETH->DMASR & INT_RBUIE)

{

/* 接收缓冲区不可用,重新恢复DMA传输 */

ETH->DMASR = ETH_DMASR_RBUS;

ETH->DMARPDR = 0;

}



/*

DMASR DMA的状态寄存器(DMA status register)

这里实现清除中断挂起标志

位16 ETH_DMASR_NIS:所有正常中断 (Normal interrupt summary)

位15 ETH_DMASR_AIS:所有异常中断 (Abnormal interrupt summary)

位6 ETH_DMASR_RS :接收状态 (Receive status)

此位指示帧接收已完成,具体的帧状态信息已经包含在描述符中,接收仍保持运行状态。

*/

ETH->DMASR = ETH_DMASR_NIS | ETH_DMASR_AIS | ETH_DMASR_RS;



#if USE_FreeRTOS == 1

xResult = xEventGroupSetBitsFromISR(xCreatedTCPnetGroup, /* 事件标志组句柄 */

0x0001, /* 设置bit0 */

&xHigherPriorityTaskWoken );



/* 消息被成功发出 */

if( xResult != pdFAIL )

{

/* 如果xHigherPriorityTaskWoken = pdTRUE,那么退出中断后切到当前最高优先级任务执行 */

portYIELD_FROM_ISR(xHigherPriorityTaskWoken);

}

#endif

}

 

21.5.4 修改RL-TCPnet的时间基准更新任务

修改RL-TCPnet的时间基准更新任务,添加事件标志函数:xEventGroupSetBits。

/*

*********************************************************************************************************

* 函 数 名: vTaskStart

* 功能说明: 启动任务,也是最高优先级任务,这里实现RL-TCPnet的时间基准更新

* 形 参: pvParameters 是在创建该任务时传递的形参

* 返 回 值: 无

* 优 先 级: 6

*********************************************************************************************************

*/

static void vTaskStart(void *pvParameters)

{

TickType_t xLastWakeTime;

const TickType_t xFrequency = 100;



/* 初始化RL-TCPnet */

init_TcpNet ();



/* 获取当前的系统时间 */

xLastWakeTime = xTaskGetTickCount();



while(1)

{

/* RL-TCPnet时间基准更新函数 */

timer_tick ();



xEventGroupSetBits(xCreatedTCPnetGroup, 0x0001);



/* vTaskDelayUntil是绝对延迟,vTaskDelay是相对延迟。*/

vTaskDelayUntil(&xLastWakeTime, xFrequency);

}

}

 

21.5.5 修改RL-TCPnet的网络主任务

修改RL-TCPnet的网络主任务,函数main_TcpNet的调用不再采用轮询方式,改成事件标志等待方式,即修改为如下形式:

/*

*********************************************************************************************************

* 函 数 名: vTaskTCPnet

* 功能说明: RL-TCPnet网络主任务

* 形 参: pvParameters 是在创建该任务时传递的形参

* 返 回 值: 无

* 优 先 级: 5

*********************************************************************************************************

*/

static void vTaskTCPnet(void *pvParameters)

{

while(1)

{

/* RL-TCPnet处理函数 */

xEventGroupWaitBits(xCreatedTCPnetGroup, /* 事件标志组句柄 */

0x0001, /* 等待被设置 */

pdTRUE, /* 退出前bit0被清除 */

pdFALSE, /* 设置为pdFALSE表示仅等待bit0被设置*/

portMAX_DELAY); /* 永久等待 */



while (main_TcpNet() == __TRUE);

}

}

 

21.5.6 最后特别注意优先级安排

最后,用户要特别注意几个任务的优先级安排,非常重要。

  • RL-TCPnet的时间基准更新任务一定要是最高优先级任务。
  • RL-TCPnet的网络主任务,即调用函数main_TcpNet的任务是次高优先级任务。
  • 应用层的任务要比前面两个任务的优先级都低。

 

21.6 实验操作和实验例程说明

21.6.1 STM32F407开发板实验

由于本章节配套的例子是由第19章的例子简单修改而来的,所以操作说明和例程说明,直接看第19章即可。不同的地方仅仅是使能了本章节讲解的事件触发方式,本章节配套了如下三个例子:

 

【RL-TCPnet网络教程】第21章 RL-TCPnet之高效的事件触发框架_事件触发_03

21.6.2 STM32F429开发板实验

由于本章节配套的例子是由第19章的例子简单修改而来的,所以操作说明和例程说明,直接看第19章即可。不同的地方仅仅是使能了本章节讲解的事件触发方式,本章节配套了如下三个例子:

 

【RL-TCPnet网络教程】第21章 RL-TCPnet之高效的事件触发框架_寄存器_04

21.7 总结

本章节的项目实战性很高,望初学者务必掌握,在实际项目中也推荐采用事件触发方式。

 

微信公众号:armfly_com



标签:DMA,21,TCPnet,RX,DMASR,描述符,RL,ETH
From: https://blog.51cto.com/u_15785540/5752537

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