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

席萌0209

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

1、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。
2、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：

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：

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：

1. /*
2. *********************************************************************************************************
3. *    函 数 名: AppTaskTCPMain
4. *    功能说明: RL-TCPnet网络主任务
5. *    形    参: 无
6. *    返 回 值: 无
7. *   优 先 级: 5
8. *********************************************************************************************************
9. */
10. __task void AppTaskTCPMain(void)
11. {
12.      while (1)
13.      {
14.          /* RL-TCPnet处理函数 */
15.          main_TcpNet();
16.          os_dly_wait(2);
17.      }
18. }

复制代码

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：
1、修改ETH_STM32F4xx.c文件中的函数send_frame。
2、修改ETH_STM32F4xx.c文件中的以太网中断函数。
3、修改RL-TCPnet的时间基准更新任务。
4、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：

席萌0209

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);

1. /*
2. *********************************************************************************************************
3. *    函 数 名: send_frame
4. *    功能说明: 传递数据帧给MAC DMA发送描述符，并使能发送。
5. *    形    参: 无
6. *    返 回 值: 无
7. *********************************************************************************************************
8. */
9. extern OS_TID HandleTaskTCPMain;
10. void send_frame (OS_FRAME *frame)
11. {
12.      U32 *sp,*dp;
13.      U32 i,j;
15.      j = TxBufIndex;
16.    
17.      /* 等待上一帧数据发送完成 */
18.      while (Tx_Desc[j].CtrlStat & DMA_TX_OWN);
20.      sp = (U32 *)&frame->data[0];
21.      dp = (U32 *)(Tx_Desc[j].Addr & ~3);
23.      /* 复制要发送的数据到DMA发送描述符中 */
24.      for (i = (frame->length + 3) >> 2; i; i--)
25.      {
26.          *dp++ = *sp++;
27.      }
28.    
29.      /* 设置数据帧大小 */
30.      Tx_Desc[j].Size      = frame->length;
31.    
32.      /* 发送描述符由DMA控制发送 */
33.      Tx_Desc[j].CtrlStat |= DMA_TX_OWN;
34.    
35.      if (++j == NUM_TX_BUF) j = 0;
36.      TxBufIndex = j;
37.    
38.      /* 开始帧传输 */
39.      /*
40.         DMASR 以太网 DMA 状态寄存器
41.         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。
42.         位1 TPSS：发送过程停止状态 (Transmit process stopped status)
43.                  当发送停止时，此位置 1。
44.      */
45.      ETH->DMASR   = DSR_TPSS;
46.    
47.      /*
48.         DMATPDR 以太网DMA发送轮询请求寄存器
49.        应用程序使用此寄存器来指示DMA轮询发送描述符列表。
50.        位 31:0 TPD：发送轮询请求(Transmit poll demand)
51.                     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
52.                     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
53.                     进行置位。如果该描述符可用，则发送会继续进行。      
54.      */
55.      ETH->DMATPDR = 0;
56.    
57.      os_evt_set(0x0001, HandleTaskTCPMain);
58. }

复制代码

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);

1. /*
2. *********************************************************************************************************
3. *    函 数 名: ETH_IRQHandler
4. *    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。
5. *    形    参: 无
6. *    返 回 值: 无
7. *********************************************************************************************************
8. */
9. void ETH_IRQHandler (void)
10. {
11.      OS_FRAME *frame;
12.      U32 i, RxLen;
13.      U32 *sp,*dp;
15.      i = RxBufIndex;
16.    
17.      /* 循环所有接受描述符列表，遇到未接收到数据的退出循环 */
18.      do
19.      {
20.          /*
21.               #define DMA_RX_ERROR_MASK   (DMA_RX_ES | DMA_RX_LE | DMA_RX_RWT | \\
22.                                               DMA_RX_RE | DMA_RX_CE)
23.             
24.               有错误，放弃此帧数据，错误类型包含如下：
25.               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。
26.              位12 DMA_RX_LE：长度错误(Length error)
27.                              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
28.                              型位(RDES0[5])复位后有效。
29.               位4 DMA_RX_RWT：接收看门狗超时 (Receive watchdog timeout)
30.                              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
31.                              时后被截断了
32.               位3 DMA_RX_RE： 接收错误 (Receive error)
33.                             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。
34.               位1 DMA_RX_CE： CRC 错误(CRC error)
35.                             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
36.                              (RDES0[8])置1时，该字段才有效
37.          */
38.          if (Rx_Desc[i].Stat & DMA_RX_ERROR_MASK)
39.          {
40.               goto rel;
41.          }
42.         
43.           /*
44.               #define DMA_RX_SEG_MASK   (DMA_RX_FS | DMA_RX_LS)
45.              位9 FS：第一个描述符 (First descriptor)
46.                     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
47.                     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。
48.         
49.              位8 LS：最后一个描述符 (Last descriptor)
50.                     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。
51.         
52.              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
53.              一个缓冲。
54.          */
55.          if ((Rx_Desc[i].Stat & DMA_RX_SEG_MASK) != DMA_RX_SEG_MASK)
56.          {
57.               goto rel;
58.          }
59.         
60.          RxLen = ((Rx_Desc[i].Stat >> 16) & 0x3FFF) - 4;
61.          if (RxLen > ETH_MTU)
62.          {
63.               /* 数据包太大，直接放弃 */
64.               goto rel;
65.          }
66.         
67.           /* 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() */
68.          frame = alloc_mem (RxLen | 0x80000000);
69.         
70.           /* 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 */
71.          if (frame != NULL)
72.          {
73.               sp = (U32 *)(Rx_Desc[i].Addr & ~3);
74.               dp = (U32 *)&frame->data[0];
75.               for (RxLen = (RxLen + 3) >> 2; RxLen; RxLen--)
76.               {
77.                    *dp++ = *sp++;
78.               }
79.               put_in_queue (frame);
80.          }
81.         
82.           /* 设置此接收描述符继续接收新的数据 */
83.          rel: Rx_Desc[i].Stat = DMA_RX_OWN;
85.          if (++i == NUM_RX_BUF) i = 0;
86.      }
87.      while (!(Rx_Desc[i].Stat & DMA_RX_OWN));
88.    
89.      RxBufIndex = i;
91.      /*
92.         DMASR DMA的状态寄存器（DMA status register）
93.         位7 RBUS：接收缓冲区不可用状态 (Receive buffer unavailable status)
94.                  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。
95.                   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
96.                   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
97.                   接收描述符由DMA所拥有时，才能将ETH_DMASR[7]置1。
98.    
99.         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。
100.      */
101.      if (ETH->DMASR & INT_RBUIE)
102.      {
103.          /* 接收缓冲区不可用，重新恢复DMA传输 */
104.          ETH->DMASR = ETH_DMASR_RBUS;
105.          ETH->DMARPDR = 0;
106.      }
107.    
108.      /*
109.         DMASR DMA的状态寄存器（DMA status register）
110.         这里实现清除中断挂起标志
111.         位16 ETH_DMASR_NIS：所有正常中断 (Normal interrupt summary)
112.         位15 ETH_DMASR_AIS：所有异常中断 (Abnormal interrupt summary)
113.         位6  ETH_DMASR_RS ：接收状态 (Receive status)
114.                             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。
115.      */
116.      ETH->DMASR = ETH_DMASR_NIS | ETH_DMASR_AIS | ETH_DMASR_RS;
117.    
118.      isr_evt_set(0x0001, HandleTaskTCPMain);
119. }

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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);

1. /*
2. *********************************************************************************************************
3. *    函 数 名: AppTaskStart
4. *    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。
5. *    形    参: 无
6. *    返 回 值: 无
7. *   优 先 级: 6
8. *********************************************************************************************************
9. */
10. __task void AppTaskStart(void)
11. {
12.      /* 初始化RL-TCPnet */
13.      init_TcpNet ();
14.    
15.      /* 创建任务 */
16.      AppTaskCreate();
17.    
18.      os_itv_set (100);
19.    
20.     while(1)
21.     {
22.          os_itv_wait ();
23.         
24.          /* RL-TCPnet时间基准更新函数 */
25.           timer_tick ();
26.          os_evt_set(0x0001, HandleTaskTCPMain);
27.     }
28. }

复制代码

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：

1. /*
2. *********************************************************************************************************
3. *    函 数 名: AppTaskTCPMain
4. *    功能说明: RL-TCPnet网络主任务
5. *    形    参: 无
6. *    返 回 值: 无
7. *   优 先 级: 5
8. *********************************************************************************************************
9. */
10. __task void AppTaskTCPMain(void)
11. {
12.      while (1)
13.      {
14.           /* RL-TCPnet处理函数 */
15.          os_evt_wait_and(0x0001, 0xFFFF);
16.          while (main_TcpNet() == __TRUE);
17.      }
18. }

复制代码

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。
1、RL-TCPnet的时间基准更新任务一定要是最高优先级任务。
2、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。
3、应用层的任务要比前面两个任务的优先级都低。

席萌0209

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：

1. OS_FLAG_GRP        FLAG_TCPnet;
3. /*
4. *********************************************************************************************************
5. *    函 数 名: AppObjCreate
6. *    功能说明: 创建任务通讯
7. *    形    参: p_arg 是在创建该任务时传递的形参
8. *    返 回 值: 无
9. *********************************************************************************************************
10. */
11. static  void  AppObjCreate (void)
12. {
13.      OS_ERR      err;
14.    
15.      /* 创建事件标志组 */
16.      OSFlagCreate ((OS_FLAG_GRP  *)&FLAG_TCPnet,
17.                   (CPU_CHAR     *)"FLAG TCPnet",
18.                   (OS_FLAGS      )0,
19.                   (OS_ERR       *)&err);
20. }

复制代码

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）。

1. /*
2. *********************************************************************************************************
3. *    函 数 名: send_frame
4. *    功能说明: 传递数据帧给MAC DMA发送描述符，并使能发送。
5. *    形    参: 无
6. *    返 回 值: 无
7. *********************************************************************************************************
8. */
9. void send_frame (OS_FRAME *frame)
10. {
11.      U32 *sp,*dp;
12.      U32 i,j;
14. #if uCOS_EN == 1
15.      OS_ERR  err;
16. #endif
18.      j = TxBufIndex;
19.    
20.      /* 等待上一帧数据发送完成 */
21.      while (Tx_Desc[j].CtrlStat & DMA_TX_OWN);
23.      sp = (U32 *)&frame->data[0];
24.      dp = (U32 *)(Tx_Desc[j].Addr & ~3);
26.      /* 复制要发送的数据到DMA发送描述符中 */
27.      for (i = (frame->length + 3) >> 2; i; i--)
28.      {
29.          *dp++ = *sp++;
30.      }
31.    
32.      /* 设置数据帧大小 */
33.      Tx_Desc[j].Size      = frame->length;
34.    
35.      /* 发送描述符由DMA控制发送 */
36.      Tx_Desc[j].CtrlStat |= DMA_TX_OWN;
37.    
38.      if (++j == NUM_TX_BUF) j = 0;
39.      TxBufIndex = j;
40.    
41.      /* 开始帧传输 */
42.      /*
43.         DMASR 以太网 DMA 状态寄存器
44.         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。
45.         位1 TPSS：发送过程停止状态 (Transmit process stopped status)
46.                  当发送停止时，此位置 1。
47.      */
48.      ETH->DMASR   = DSR_TPSS;
49.    
50.      /*
51.         DMATPDR 以太网DMA发送轮询请求寄存器
52.        应用程序使用此寄存器来指示DMA轮询发送描述符列表。
53.        位 31:0 TPD：发送轮询请求(Transmit poll demand)
54.                     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
55.                     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
56.                     进行置位。如果该描述符可用，则发送会继续进行。      
57.      */
58.      ETH->DMATPDR = 0;
59.    
60. #if uCOS_EN == 1
61.      OSFlagPost ((OS_FLAG_GRP  *)&FLAG_TCPnet,
62.                    (OS_FLAGS      )0x0001,
63.                    (OS_OPT        )OS_OPT_POST_FLAG_SET,
64.                    (OS_ERR       *)&err);
65. #endif  
66. }

复制代码

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）。

1. /*
2. *********************************************************************************************************
3. *    函 数 名: ETH_IRQHandler
4. *    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。
5. *    形    参: 无
6. *    返 回 值: 无
7. *********************************************************************************************************
8. */
9. void ETH_IRQHandler (void)
10. {
11.      OS_FRAME *frame;
12.      U32 i, RxLen;
13.      U32 *sp,*dp;
15. #if uCOS_EN == 1
16.      OS_ERR  err;
17.      CPU_SR_ALLOC();
19.      CPU_CRITICAL_ENTER();
20.      OSIntEnter();                        
21.      CPU_CRITICAL_EXIT();
22. #endif
24.      i = RxBufIndex;
25.    
26.      /* 循环所有接受描述符列表，遇到未接收到数据的退出循环 */
27.      do
28.      {
29.          /*
30.               #define DMA_RX_ERROR_MASK   (DMA_RX_ES | DMA_RX_LE | DMA_RX_RWT | \\
31.                                               DMA_RX_RE | DMA_RX_CE)
32.             
33.               有错误，放弃此帧数据，错误类型包含如下：
34.               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。
35.              位12 DMA_RX_LE：长度错误(Length error)
36.                              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
37.                              型位(RDES0[5])复位后有效。
38.               位4 DMA_RX_RWT：接收看门狗超时 (Receive watchdog timeout)
39.                              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
40.                              时后被截断了
41.               位3 DMA_RX_RE： 接收错误 (Receive error)
42.                             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。
43.               位1 DMA_RX_CE： CRC 错误(CRC error)
44.                             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
45.                              (RDES0[8])置1时，该字段才有效
46.          */
47.          if (Rx_Desc[i].Stat & DMA_RX_ERROR_MASK)
48.          {
49.               goto rel;
50.          }
51.         
52.           /*
53.               #define DMA_RX_SEG_MASK   (DMA_RX_FS | DMA_RX_LS)
54.              位9 FS：第一个描述符 (First descriptor)
55.                     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
56.                     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。
57.         
58.              位8 LS：最后一个描述符 (Last descriptor)
59.                     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。
60.         
61.              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
62.              一个缓冲。
63.          */
64.          if ((Rx_Desc[i].Stat & DMA_RX_SEG_MASK) != DMA_RX_SEG_MASK)
65.          {
66.               goto rel;
67.          }
68.         
69.          RxLen = ((Rx_Desc[i].Stat >> 16) & 0x3FFF) - 4;
70.          if (RxLen > ETH_MTU)
71.          {
72.               /* 数据包太大，直接放弃 */
73.               goto rel;
74.          }
75.         
76.           /* 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() */
77.          frame = alloc_mem (RxLen | 0x80000000);
78.         
79.           /* 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 */
80.          if (frame != NULL)
81.          {
82.               sp = (U32 *)(Rx_Desc[i].Addr & ~3);
83.               dp = (U32 *)&frame->data[0];
84.               for (RxLen = (RxLen + 3) >> 2; RxLen; RxLen--)
85.               {
86.                    *dp++ = *sp++;
87.               }
88.               put_in_queue (frame);
89.          }
90.         
91.           /* 设置此接收描述符继续接收新的数据 */
92.          rel: Rx_Desc[i].Stat = DMA_RX_OWN;
94.          if (++i == NUM_RX_BUF) i = 0;
95.      }
96.      while (!(Rx_Desc[i].Stat & DMA_RX_OWN));
97.    
98.      RxBufIndex = i;
100.      /*
101.         DMASR DMA的状态寄存器（DMA status register）
102.         位7 RBUS：接收缓冲区不可用状态 (Receive buffer unavailable status)
103.                  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。
104.                   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
105.                   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
106.                   接收描述符由DMA所拥有时，才能将ETH_DMASR[7]置1。
107.    
108.         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。
109.      */
110.      if (ETH->DMASR & INT_RBUIE)
111.      {
112.          /* 接收缓冲区不可用，重新恢复DMA传输 */
113.          ETH->DMASR = ETH_DMASR_RBUS;
114.          ETH->DMARPDR = 0;
115.      }
116.    
117.      /*
118.         DMASR DMA的状态寄存器（DMA status register）
119.         这里实现清除中断挂起标志
120.         位16 ETH_DMASR_NIS：所有正常中断 (Normal interrupt summary)
121.         位15 ETH_DMASR_AIS：所有异常中断 (Abnormal interrupt summary)
122.         位6  ETH_DMASR_RS ：接收状态 (Receive status)
123.                             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。
124.      */
125.      ETH->DMASR = ETH_DMASR_NIS | ETH_DMASR_AIS | ETH_DMASR_RS;
127. #if uCOS_EN == 1
128.      OSFlagPost ((OS_FLAG_GRP  *)&FLAG_TCPnet,
129.                    (OS_FLAGS      )0x0001,
130.                    (OS_OPT        )OS_OPT_POST_FLAG_SET,
131.                    (OS_ERR       *)&err);
132.      OSIntExit();                          
133. #endif
134. }

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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。

1. /*
2. *********************************************************************************************************
3. *    函 数 名: AppTaskStart
4. *    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
5. *             基准更新。
6. *    形    参: p_arg 是在创建该任务时传递的形参
7. *    返 回 值: 无
8.      优 先 级: 2
9. *********************************************************************************************************
10. */
11. static  void  AppTaskStart (void *p_arg)
12. {
13.      OS_ERR      err;
15.    (void)p_arg;
16.    
17.      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 */
18.      bsp_Init();  
19.      init_TcpNet ();/* 初始化RL-TCPnet */
20.    
21.      BSP_Tick_Init();
22.    
23. #if OS_CFG_STAT_TASK_EN > 0u
24.      OSStatTaskCPUUsageInit(&err);  
25. #endif
27. #ifdef CPU_CFG_INT_DIS_MEAS_EN
28.     CPU_IntDisMeasMaxCurReset();
29. #endif
30.    
31.      /* 创建任务 */
32.     AppTaskCreate();
34.      /* 创建任务间通信机制 */
35.      AppObjCreate();   
36.    
37.     while (1)
38.      {
39.          /* RL-TCPnet时间基准更新函数 */
40.          timer_tick ();
41.         
42.          OSFlagPost ((OS_FLAG_GRP  *)&FLAG_TCPnet,
43.                        (OS_FLAGS      )0x0001,
44.                        (OS_OPT        )OS_OPT_POST_FLAG_SET,
45.                        (OS_ERR       *)&err);
46.         
47.          OSTimeDly(100, OS_OPT_TIME_PERIODIC, &err);
48.     }
49. }

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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：

1. /*
2. *********************************************************************************************************
3. *    函 数 名: AppTaskTCPnet
4. *    功能说明: RL-TCPnet网络主任务
5. *    形    参: p_arg 是在创建该任务时传递的形参
6. *    返 回 值: 无
7.      优 先 级: 3
8. *********************************************************************************************************
9. */
10. static void AppTaskTCPnet(void *p_arg)
11. {
12.      OS_ERR  err;
13.      CPU_TS   ts;
14.    
15.      (void)p_arg;
16.          
17.      while(1)
18.      {
19.          /* RL-TCPnet处理函数 */
20.          OSFlagPend ((OS_FLAG_GRP  *)&FLAG_TCPnet,
21.                        (OS_FLAGS      )0x0001,
22.                        (OS_TICK       )0,
23.                        (OS_OPT        )OS_OPT_PEND_FLAG_SET_ANY + OS_OPT_PEND_FLAG_CONSUME,
24.                        (CPU_TS       *)&ts,
25.                        (OS_ERR       *)&err);
26.         
27.          while (main_TcpNet() == __TRUE);
28.      }  
29. }

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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。
1、RL-TCPnet的时间基准更新任务一定要是最高优先级任务。
2、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。
3、应用层的任务要比前面两个任务的优先级都低。

席萌0209

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：

1. EventGroupHandle_t xCreatedTCPnetGroup = NULL;
3. /*
4. *********************************************************************************************************
5. *    函 数 名: AppObjCreate
6. *    功能说明: 创建任务通信机制
7. *    形    参: 无
8. *    返 回 值: 无
9. *********************************************************************************************************
10. */
11. static void AppObjCreate (void)
12. {   
13.      /* 创建事件标志组 */
14.      xCreatedTCPnetGroup = xEventGroupCreate();
15.    
16.      if(xCreatedTCPnetGroup == NULL)
17.     {
18.         /* 没有创建成功，用户可以在这里加入创建失败的处理机制 */
19.     }
20. }

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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）。

1. /*
2. *********************************************************************************************************
3. *    函 数 名: send_frame
4. *    功能说明: 传递数据帧给MAC DMA发送描述符，并使能发送。
5. *    形    参: 无
6. *    返 回 值: 无
7. *********************************************************************************************************
8. */
9. void send_frame (OS_FRAME *frame)
10. {
11.      U32 *sp,*dp;
12.      U32 i,j;
14.      j = TxBufIndex;
15.    
16.      /* 等待上一帧数据发送完成 */
17.      while (Tx_Desc[j].CtrlStat & DMA_TX_OWN);
19.      sp = (U32 *)&frame->data[0];
20.      dp = (U32 *)(Tx_Desc[j].Addr & ~3);
22.      /* 复制要发送的数据到DMA发送描述符中 */
23.      for (i = (frame->length + 3) >> 2; i; i--)
24.      {
25.          *dp++ = *sp++;
26.      }
27.    
28.      /* 设置数据帧大小 */
29.      Tx_Desc[j].Size      = frame->length;
30.    
31.      /* 发送描述符由DMA控制发送 */
32.      Tx_Desc[j].CtrlStat |= DMA_TX_OWN;
33.    
34.      if (++j == NUM_TX_BUF) j = 0;
35.      TxBufIndex = j;
36.    
37.      /* 开始帧传输 */
38.      /*
39.         DMASR 以太网 DMA 状态寄存器
40.         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。
41.         位1 TPSS：发送过程停止状态 (Transmit process stopped status)
42.                  当发送停止时，此位置 1。
43.      */
44.      ETH->DMASR   = DSR_TPSS;
45.    
46.      /*
47.         DMATPDR 以太网DMA发送轮询请求寄存器
48.        应用程序使用此寄存器来指示DMA轮询发送描述符列表。
49.        位 31:0 TPD：发送轮询请求(Transmit poll demand)
50.                     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
51.                     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
52.                     进行置位。如果该描述符可用，则发送会继续进行。      
53.      */
54.      ETH->DMATPDR = 0;
55.    
56. #if USE_FreeRTOS == 1
57.      xEventGroupSetBits(xCreatedTCPnetGroup, 0x0001);
58. #endif
59. }

复制代码

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）。

1. /*
2. *********************************************************************************************************
3. *    函 数 名: ETH_IRQHandler
4. *    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。
5. *    形    参: 无
6. *    返 回 值: 无
7. *********************************************************************************************************
8. */
9. void ETH_IRQHandler (void)
10. {
11.      OS_FRAME *frame;
12.      U32 i, RxLen;
13.      U32 *sp,*dp;
15.      i = RxBufIndex;
16.    
17. #if USE_FreeRTOS == 1
18.      BaseType_t xResult;
19.      BaseType_t xHigherPriorityTaskWoken = pdFALSE;
20. #endif
22.      /* 循环所有接受描述符列表，遇到未接收到数据的退出循环 */
23.      do
24.      {
25.          /*
26.               #define DMA_RX_ERROR_MASK   (DMA_RX_ES | DMA_RX_LE | DMA_RX_RWT | \\
27.                                               DMA_RX_RE | DMA_RX_CE)
28.             
29.               有错误，放弃此帧数据，错误类型包含如下：
30.               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。
31.              位12 DMA_RX_LE：长度错误(Length error)
32.                              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
33.                              型位(RDES0[5])复位后有效。
34.               位4 DMA_RX_RWT：接收看门狗超时 (Receive watchdog timeout)
35.                              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
36.                              时后被截断了
37.               位3 DMA_RX_RE： 接收错误 (Receive error)
38.                             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。
39.               位1 DMA_RX_CE： CRC 错误(CRC error)
40.                             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
41.                              (RDES0[8])置1时，该字段才有效
42.          */
43.          if (Rx_Desc[i].Stat & DMA_RX_ERROR_MASK)
44.          {
45.               goto rel;
46.          }
47.         
48.           /*
49.               #define DMA_RX_SEG_MASK   (DMA_RX_FS | DMA_RX_LS)
50.              位9 FS：第一个描述符 (First descriptor)
51.                     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
52.                     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。
53.         
54.              位8 LS：最后一个描述符 (Last descriptor)
55.                     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。
56.         
57.              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
58.              一个缓冲。
59.          */
60.          if ((Rx_Desc[i].Stat & DMA_RX_SEG_MASK) != DMA_RX_SEG_MASK)
61.          {
62.               goto rel;
63.          }
64.         
65.          RxLen = ((Rx_Desc[i].Stat >> 16) & 0x3FFF) - 4;
66.          if (RxLen > ETH_MTU)
67.          {
68.               /* 数据包太大，直接放弃 */
69.               goto rel;
70.          }
71.         
72.           /* 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() */
73.          frame = alloc_mem (RxLen | 0x80000000);
74.         
75.           /* 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 */
76.          if (frame != NULL)
77.          {
78.               sp = (U32 *)(Rx_Desc[i].Addr & ~3);
79.               dp = (U32 *)&frame->data[0];
80.               for (RxLen = (RxLen + 3) >> 2; RxLen; RxLen--)
81.               {
82.                    *dp++ = *sp++;
83.               }
84.               put_in_queue (frame);
85.          }
86.         
87.           /* 设置此接收描述符继续接收新的数据 */
88.          rel: Rx_Desc[i].Stat = DMA_RX_OWN;
90.          if (++i == NUM_RX_BUF) i = 0;
91.      }
92.      while (!(Rx_Desc[i].Stat & DMA_RX_OWN));
93.    
94.      RxBufIndex = i;
96.      /*
97.         DMASR DMA的状态寄存器（DMA status register）
98.         位7 RBUS：接收缓冲区不可用状态 (Receive buffer unavailable status)
99.                  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。
100.                   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
101.                   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
102.                   接收描述符由DMA所拥有时，才能将ETH_DMASR[7]置1。
103.    
104.         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。
105.      */
106.      if (ETH->DMASR & INT_RBUIE)
107.      {
108.          /* 接收缓冲区不可用，重新恢复DMA传输 */
109.          ETH->DMASR = ETH_DMASR_RBUS;
110.          ETH->DMARPDR = 0;
111.      }
112.    
113.      /*
114.         DMASR DMA的状态寄存器（DMA status register）
115.         这里实现清除中断挂起标志
116.         位16 ETH_DMASR_NIS：所有正常中断 (Normal interrupt summary)
117.         位15 ETH_DMASR_AIS：所有异常中断 (Abnormal interrupt summary)
118.         位6  ETH_DMASR_RS ：接收状态 (Receive status)
119.                             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。
120.      */
121.      ETH->DMASR = ETH_DMASR_NIS | ETH_DMASR_AIS | ETH_DMASR_RS;
122.    
123. #if USE_FreeRTOS == 1
124.      xResult = xEventGroupSetBitsFromISR(xCreatedTCPnetGroup, /* 事件标志组句柄 */
125.                                               0x0001,              /* 设置bit0 */
126.                                               &xHigherPriorityTaskWoken );
127.    
128.      /* 消息被成功发出 */
129.      if( xResult != pdFAIL )
130.      {
131.          /* 如果xHigherPriorityTaskWoken = pdTRUE，那么退出中断后切到当前最高优先级任务执行 */
132.          portYIELD_FROM_ISR(xHigherPriorityTaskWoken);
133.      }
134. #endif
135. }

复制代码

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。

1. /*
2. *********************************************************************************************************
3. *    函 数 名: vTaskStart
4. *    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
5. *    形    参: pvParameters 是在创建该任务时传递的形参
6. *    返 回 值: 无
7. *   优 先 级: 6
8. *********************************************************************************************************
9. */
10. static void vTaskStart(void *pvParameters)
11. {
12.      TickType_t xLastWakeTime;
13.      const TickType_t xFrequency = 100;
14.    
15.      /* 初始化RL-TCPnet */
16.      init_TcpNet ();
17.    
18.      /* 获取当前的系统时间 */
19.     xLastWakeTime = xTaskGetTickCount();
20.    
21.     while(1)
22.     {   
23.          /* RL-TCPnet时间基准更新函数 */
24.          timer_tick ();
26.          xEventGroupSetBits(xCreatedTCPnetGroup, 0x0001);
27.         
28.          /* vTaskDelayUntil是绝对延迟，vTaskDelay是相对延迟。*/
29.         vTaskDelayUntil(&xLastWakeTime, xFrequency);
30.     }
31. }

复制代码

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：

1. /*
2. *********************************************************************************************************
3. *    函 数 名: vTaskTCPnet
4. *    功能说明: RL-TCPnet网络主任务
5. *    形    参: pvParameters 是在创建该任务时传递的形参
6. *    返 回 值: 无
7. *   优 先 级: 5
8. *********************************************************************************************************
9. */
10. static void vTaskTCPnet(void *pvParameters)
11. {
12.     while(1)
13.     {
14.          /* RL-TCPnet处理函数 */
15.          xEventGroupWaitBits(xCreatedTCPnetGroup, /* 事件标志组句柄 */
16.                                  0x0001,             /* 等待被设置 */
17.                                  pdTRUE,             /* 退出前bit0被清除 */
18.                                  pdFALSE,            /* 设置为pdFALSE表示仅等待bit0被设置*/
19.                                  portMAX_DELAY);     /* 永久等待 */
20.         
21.          while (main_TcpNet() == __TRUE);
22.     }
23. }

复制代码

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。
1、RL-TCPnet的时间基准更新任务一定要是最高优先级任务。
2、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。
3、应用层的任务要比前面两个任务的优先级都低。

席萌0209

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：

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：

席萌0209

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。