]> begriffs open source - cmsis-freertos/blob - DoxyGen/General/src/cmsis_freertos.txt
Added support for ARM Compiler 6.
[cmsis-freertos] / DoxyGen / General / src / cmsis_freertos.txt
1 /*=======0=========1=========2=========3=========4=========5=========6=========7=========8=========9=========0=========1====*/
2 /** 
3 \mainpage Introduction
4
5 <a target="_blank" href="http://www.freertos.org/">FreeRTOS</a> is one of the market leading real-time operating systems
6 (RTOS) for embedded microcontrollers. It is professionally developed,
7 <a target="_blank" href="http://www.freertos.org/FreeRTOS-Coding-Standard-and-Style-Guide.html">strictly quality controlled</a>,
8 robust,
9 <a target="_blank" href="http://www.freertos.org/FreeRTOS_Support_Forum_Archive/freertos_support_forum_archive_index.html">supported</a>,
10 free to <a target="_blank" href="http://www.freertos.org/a00114.html">use in commercial products</a> without a requirement to
11 expose proprietary source code, and has
12 <a target="_blank" href="http://www.freertos.org/differences-between-officially-supported-and-contributed-FreeRTOS-code.html">no IP infringement</a>
13 risk.
14
15 <a href="https://arm-software.github.io/CMSIS_5/RTOS2/html/index.html"><b>CMSIS-RTOS v2</b></a> is a common API for real-time
16 operating systems (RTOS). It provides a standardized programming interface that is portable to many RTOS and enables software
17 components that can work across multiple RTOS systems. It supports the ARMv8-M architecture, dynamic object creation, for
18 multi-core systems, and has a binary compatible interface across ABI compliant compilers.
19
20 Using this software pack, users can choose between a native FreeRTOS implementation or one that is adhering to the
21 CMSIS-RTOS2 API and using FreeRTOS under the hood. The CMSIS-RTOS2 API enables programmers to create portable application
22 code to be used with different RTOS kernels (for example
23 <a class="el" href="http://www.keil.com/mdk5/cmsis/rtx">Keil RTX5</a>).
24
25 This documentation shows you:
26 - how to \ref cre_freertos_proj "create a new microcontroller project" using FreeRTOS from scratch.
27 - Various \ref examples show you the usage of FreeRTOS in native and CMSIS-RTOS2 mode.
28 - the \ref tech_data of this implementation.
29
30
31 \section License License
32
33 The CMSIS-FreeRTOS implementation is provided free of charge by ARM under the <a href="license.txt">FreeRTOS license</a>.
34
35
36 \section CMFR_Pack_Content ARM::CMSIS-FreeRTOS Pack
37
38 The <b>ARM::CMSIS-FreeRTOS</b> pack contains the following:
39
40 File/Directory             |Content                                                                           
41 :--------------------------|:---------------------------------------------------------------------------------
42 \b ARM.CMSIS-FreeRTOS.pdsc | Package description file in CMSIS-Pack format.
43 \b License                 | FreeRTOS license agreement.
44 \b CMSIS                   | CMSIS-RTOS2 compliant implementation of FreeRTOS.
45 \b Config                  | FreeRTOS configuration header file.
46 \b Demo                    | FreeRTOS demo projects.
47 \b Documentation           | This documentation.
48 \b DoxyGen                 | Source of the documentation. 
49 \b Source                  | FreeRTOS source code.
50 \b Utilities               | Utilities to build the pack.
51 */
52
53
54 /*=======0=========1=========2=========3=========4=========5=========6=========7=========8=========9=========0=========1====*/
55 /**
56 \page cm_revisionHistory Revision History 
57
58 <table class="cmtable" summary="Revision History">
59     <tr>
60       <td>1.0.0</td>
61       <td>Initial release</td>
62     </tr>
63 </table>
64 */
65
66
67 /*=======0=========1=========2=========3=========4=========5=========6=========7=========8=========9=========0=========1====*/
68 /**
69 \page cre_freertos_proj Create a FreeRTOS project
70
71 You can basically choose between two option when creating a FreeRTOS project:
72 -# \ref native_freertos using the FreeRTOS API and kernel.
73 -# \ref cmsis_freertos using the CMSIS-RTOS2 API with an underlying FreeRTOS kernel.
74
75 \section native_freertos Create a native FreeRTOS project
76
77 The steps to create a microcontroller application using FreeRTOS are:
78 - Create a new project and select a microcontroller device.
79 - In the Manage Run-Time Environment window, select <b>\::Device:Startup</b>, <b>\::RTOS:CORE</b> and
80   <b>\::RTOS:Config</b> in the \b FreeRTOS variant and an applicable <b>\::RTOS:Heap</b> scheme (for more
81   information on the heap schemes, visit the FreeRTOS documentation):
82   
83   \image html manage_rte_freertos_native.png
84   
85   \n
86 - If the <b>Validation Output</b> requires other components to be present, try to use the \b Resolve button.
87 - Click \b OK. In the \b Project window, you will see the files that have been automatically added to you project, such as
88   \b %FreeRTOSConfig.h, the source code files, as well as the system and startup files:
89
90   \image html project_window_freertos_native.png
91
92 \subsection native_freertos_config Configure FreeRTOS
93
94 When you have created the native FreeRTOS project, you can configure the real-time operating system using the
95 \b FreeRTOSConfig.h file. Please refer to the
96 <a href="http://www.freertos.org/a00110.html" target="_blank">FreeRTOS documentation</a> for more information on the specific
97 settings.
98
99 \image html freertos_config_h_native.png
100
101   
102 \subsection native_freertos_er Add Event Recorder Visibility
103 - To use the Event Recorder together with FreeRTOS, add the software components <b>\::Compiler:Event Recorder</b> and
104   <b>\::RTOS:Event Groups</b> to your project.
105 - Add this include: \c \#include \c "EventRecorder.h"
106 - Call <b>EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1);</b> in your application code (ideally in \c main()).
107 - If you are using simulation mode, add an initialization file with the following content:
108   \code
109   MAP 0xE0001000, 0xE0001007 READ WRITE 
110   signal void DWT_CYCCNT (void) {
111   while (1) {
112     rwatch(0xE0001004);
113     _WWORD(0xE0001004, states);
114     }
115   }
116   DWT_CYCCNT()
117   \endcode
118 - Build the application code and download it to the debug hardware or run it in simulation.
119   
120 Once the target application generates event information, it can be viewed in the µVision debugger using the \b Event
121  \b Recorder.
122  
123
124 \section cmsis_freertos Create a CMSIS-FreeRTOS project
125
126 The steps to create a microcontroller application using CMSIS-FreeRTOS are:
127 - Create a new project and select a microcontroller device.
128 - In the Manage Run-Time Environment window, select <b>\::Device:Startup</b>, <b>\::CMSIS::RTOS2 (API)\::FreeRTOS</b>,
129   <b>\::RTOS:CORE</b> in the \b FreeRTOS variant, <b>\::RTOS:Config</b> in the \b CMSIS \b RTOS2 variant,
130   <b>\::RTOS:Timers</b>, <b>\::RTOS:Event Groups</b>, and an applicable <b>\::RTOS:Heap</b>
131   scheme (for more information on the heap schemes, visit the FreeRTOS documentation):
132   
133   \image html manage_rte_freertos_rtos2.png
134
135   \n
136 - If the <b>Validation Output</b> requires other components to be present, try to use the \b Resolve button.
137 - Click \b OK. In the \b Project window, you will see the files that have been automatically added to you project, such as
138   \b %FreeRTOSConfig.h, the source code files, as well as the system and startup files:
139
140   \image html project_window_freertos_rtos2.png
141   
142
143 \subsection cmsis_freertos_config Configure CMSIS-FreeRTOS
144
145 When you have created the CMSIS-FreeRTOS project, you can configure the real-time operating system using the
146 \b FreeRTOSConfig.h file. It can be opened using the Configuration Wizard view:
147
148 \image html freertos_config_h_cmsis_rtos.png
149
150 The following settings are available:
151
152 Name                           | \#define                           | Description                                                |
153 -------------------------------|------------------------------------|------------------------------------------------------------|
154 Minimal stack size [words]     | configMINIMAL_STACK_SIZE           | Stack for idle task and default task stack in words.       |
155 Total heap size [bytes]        | configTOTAL_HEAP_SIZE              | Heap memory size in bytes.                                 |
156 Kernel tick frequency [Hz]     | configTICK_RATE_HZ                 | Kernel tick rate in Hz.                                    |
157 Timer task stack depth [words] | configTIMER_TASK_STACK_DEPTH       | Stack for timer task in words.                             |
158 Timer task priority            | configTIMER_TASK_PRIORITY          | Timer task priority.                                       |
159 Timer queue length             | configTIMER_QUEUE_LENGTH           | Timer command queue length.                                |
160 Use time slicing               | configUSE_TIME_SLICING             | Enable setting to use time slicing.                        |
161 Idle should yield              | configIDLE_SHOULD_YIELD            | Control Yield behavior of the idle task.                   |
162 Check for stack overflow       | configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW     | Enable or disable stack overflow checking.                 |
163 Use idle hook                  | configUSE_IDLE_HOOK                | Enable callback function call on each idle task iteration. |
164 Use tick hook                  | configUSE_TICK_HOOK                | Enable callback function call during each tick interrupt.  |
165 Use daemon task startup hook   | configUSE_DAEMON_TASK_STARTUP_HOOK | Enable callback function call when timer service starts.   |
166 Use malloc failed hook         | configUSE_MALLOC_FAILED_HOOK       | Enable callback function call when out of dynamic memory.  |
167
168   
169 \subsection cmsis_freertos_er Add Event Recorder Visibility
170 - To use the Event Recorder together with FreeRTOS, add the software component <b>\::Compiler:Event Recorder</b> to your
171   project.
172 - Add this include: \c \#include \c "EventRecorder.h"
173 - Call <b>EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1);</b> in your application code (ideally in \c main()).
174 - If you are using simulation mode, add an initialization file with the following content:
175   \code
176   MAP 0xE0001000, 0xE0001007 READ WRITE 
177   signal void DWT_CYCCNT (void) {
178   while (1) {
179     rwatch(0xE0001004);
180     _WWORD(0xE0001004, states);
181     }
182   }
183   DWT_CYCCNT()
184   \endcode
185 - Build the application code and download it to the debug hardware or run it in simulation.
186   
187 Once the target application generates event information, it can be viewed in the µVision debugger using the \b Event
188  \b Recorder.
189 */
190
191
192 /*=======0=========1=========2=========3=========4=========5=========6=========7=========8=========9=========0=========1====*/
193 /**
194 \page examples Example projects
195
196 This pack contains two example projects:
197  - \ref examples_native
198  - \ref examples_cmsis
199  
200 The first example shows how to use FreeRTOS standalone, whereas the second example shows how to use the CMSIS-RTOS2 API with
201 an underlying FreeRTOS.
202
203 The examples simulate a step-motor driver. Four phase variables are simulating the activation of the four output driver
204 stages. The state changes are shown in the Watch window variable \c g_phases. All four phases are displayed in the Logic
205 Analyzer:
206
207 \image html blinky_example_simu.png
208
209
210 \section examples_native Blinky example using FreeRTOS natively
211
212 This example shows how to use FreeRTOS natively in a µVision project. This makes your code portable and you can
213 choose to use a different RTOS kernel anytime during development (even only for evaluation purposes).
214
215 To open the example, go to Pack Installer, select \b ARM in the \b Devices tab, and click on \b Copy next to the
216 <b>Native FreeRTOS Blinky (uVision Simulator)</b> project on the \b Examples tab. Select the location on your hard drive
217 where you want to copy the project to and press OK. µVision opens.
218
219
220 \section examples_cmsis Blinky example using CMSIS-FreeRTOS
221
222 This example shows how to use the CMSIS-RTOS2 API with an underlying FreeRTOS. This makes your code portable and you can
223 choose to use a different RTOS kernel anytime during development (even only for evaluation purposes).
224
225 To open the example, go to Pack Installer, select \b ARM in the \b Devices tab, and click on \b Copy next to the
226 <b>CMSIS-RTOS2 FreeRTOS Blinky (uVision Simulator)</b> project on the \b Examples tab. Select the location on your hard drive
227 where you want to copy the project to and press OK. µVision opens.
228
229
230 \section examples_cmsis_a9 Blinky example using CMSIS-FreeRTOS running on ARM Cortex-A9
231
232 This example shows how to use the CMSIS-RTOS2 API with an underlying FreeRTOS running on an NXP i.MX6 equipped with an ARM
233 Cortex-A9 code. This example only works in <a href="http://www.keil.com/mdk5/ds-mdk">DS-MDK</a>, the Eclipse-based
234 development environment from ARM. For information on setting up the target connection, please refer to
235 <a href="http://www2.keil.com/mdk5/ds-mdk/imx6sxsabrereference">NXP i.MX 6SoloX SABRE Reference</a>.
236
237 \note you need to have the i.MX6 device family pack installed to see the example in the \b Examples tab of Pack Installer.
238
239 To open the example, open the Pack Installer perspective, select \b NXP in the \b Devices tab, and click on \b Copy next to
240 the <b>CMSIS-RTOS2 FreeRTOS Blinky CA9 (MCIMX6SX-SABRE)</b> project on the \b Examples tab.
241
242 \image html copy_a9_example.png
243
244 Confirm the default location in the Eclipse Workspace by pressing Copy.
245
246 \image html copy_a9_example_ws.png
247
248 Right-click on the project and select \b Build \b Project. Then, right-click on the project and select \b Debug \b As and
249 then \b Debug \b Configurations. The Debug Configurations dialog opens:
250
251 \image html dbg_conf.png
252
253 The project is already set up for running from the SDRAM of the i.MX6 SABRE board. Press \b Debug. DS-MDK will switch to the
254 debug perspective. After a successful connection to the target, press \b F8 to run the application. In the \b App \b Console
255 you will see the output of the phases:
256
257 \image html dbg_output.png
258 */
259
260
261 /*=======0=========1=========2=========3=========4=========5=========6=========7=========8=========9=========0=========1====*/
262 /**
263 \page tech_data Technical data and limitations
264
265 This lists the technical data of CMSIS-FreeRTOS.
266
267
268 \section td_limitations Limitations
269
270 The following list briefly describes the limitations and unsupported features of the CMSIS-RTOS2 wrapper for FreeRTOS:
271 - Static memory allocation will only work if \a all memory (from attributes structure) is provided statically. In order to
272   allocate object memory statically, you need to:
273   - provide the memory for control blocks and stack in the \c osThreadAttr_t structure for threads.
274   - provide the memory for control blocks and message data in the \c osMessageQueueAttr_t structure for memory queues.
275   - provide the memory for control blocks for other objects in the object's attributes structure.
276 - Each timer object requires additional 8 bytes of dynamic memory.
277 - \c osKernelSuspend and \c osKernelResume are not supported.
278 - \c osKernelGetTickCount is limited to a 32-bit return value.
279 - \c osThreadDetach, \c osThreadJoin() and attribute \c osThreadJoinable are not supported (\c osThreadNew returns NULL when
280   osThreadJoinable attribute is specified).
281 - \c osThreadGetStackSize is not implemented.
282 - Event flags are limited to 24 bits.
283 - \c osEventFlagsGetName is not implemented.
284 - \c osEventFlagsWait cannot be called from an ISR.
285 - Priority inherit protocol is used as default mutex behavior (\c osMutexNew creates priority inherit mutex object by default
286   and ignores \c osMutexPrioInherit attribute when specified).
287 - Robust mutex objects are not supported (\c osMutexNew returns NULL when \c osMutexRobust attribute is specified).
288 - \c osMutexGetName is not implemented and always returns NULL.
289 - \c osSemaphoreGetName is not implemented and always returns NULL.
290 - Memory Pool functions are not implemented and will always return with error.
291 - \c osMessageQueueGetName is not implemented and always returns NULL.
292 - \c osMessageQueuePut and \c osMessageQueueGet always ignore message priority.
293
294 \section td_validation CMSIS-RTOS validation suite results
295
296 CMSIS provides a
297 <a target="_blank" href="http://arm-software.github.io/CMSIS_5/RTOS2/html/rtosValidation.html">validation suite</a> that can
298 be used to test a real-time operating system for compliance to the standard. The test suite has been run successfully on the
299 CMSIS-FreeRTOS implementation with the following exceptions:
300
301 \b TC_ThreadParam:
302 - Reason: unsupported feature
303 - Test attempts to test \c osThreadJoin and \c osThreadDetach functions for invalid parameter input. These two functions are
304   not implemented.
305  
306 \b TC_ThreadInterrupts:
307 - Reason: unsupported feature
308 - Test attempts to call \c osThreadJoin and \c osThreadDetach from the ISR. These two functions are not implemented.
309  
310 \b TC_EventFlagsInterrupts:
311 - Reason: unsupported feature
312 - Test attempts to call \c osEventFlagsWait from the ISR. Wrapper implementation does not allow function \c osEventFlagsWait
313   to be called from interrupts. 
314  
315 \b TC_MutexRobust:
316 - Reason: unsupported feature
317 - Test attempts to create robust mutex. FreeRTOS implementation does not support robust mutexes.
318  
319 \b TC_MutexOwnership:
320 - Reason: unsupported feature
321 - Test attempts to release a mutex from a thread which is not the mutex owner. Test fails, because FreeRTOS implementation
322   does not verify ownership on mutex release.
323 */
324
325
326 /*=======0=========1=========2=========3=========4=========5=========6=========7=========8=========9=========0=========1====*/
327 /**
328 \page functionOverview Function Overview
329
330
331 \section rtos_api2 CMSIS-RTOS2 API
332
333 Overview of all CMSIS-RTOS C API v2 functions that are implemented in CMSIS-FreeRTOS. 
334
335 <a href="http://arm-software.github.io/CMSIS_5/RTOS2/html/group__CMSIS__RTOS__KernelCtrl.html">Kernel Information and Control</a>
336 ------------------------------
337    - \b osKernelGetInfo: supported
338    - \b osKernelGetState: supported
339    - \b osKernelGetSysTimerCount: supported
340    - \b osKernelGetSysTimerFreq: supported
341    - \b osKernelInitialize: supported
342    - \b osKernelLock: supported
343    - \b osKernelUnlock: supported
344    - \b osKernelRestoreLock: supported
345    - \b osKernelResume: \token{not implemented}
346    - \b osKernelStart: supported
347    - \b osKernelSuspend: \token{not implemented} 
348    - \b osKernelGetTickCount: limited to 32-bit return value.
349    - \b osKernelGetTickFreq: supported
350
351 <a href="http://arm-software.github.io/CMSIS_5/RTOS2/html/group__CMSIS__RTOS__ThreadMgmt.html">Thread Management</a>
352 -----------------
353    - \b osThreadDetach: \token{not implemented}
354    - \b osThreadEnumerate: supported
355    - \b osThreadExit: supported
356    - \b osThreadGetCount: supported
357    - \b osThreadGetId: supported
358    - \b osThreadGetName: supported
359    - \b osThreadGetPriority: supported
360    - \b osThreadGetStackSize: \token{not implemented}
361    - \b osThreadGetStackSpace: supported
362    - \b osThreadGetState: supported
363    - \b osThreadJoin: \token{not implemented}
364    - \b osThreadNew: supported
365    - \b osThreadResume: supported
366    - \b osThreadSetPriority: supported
367    - \b osThreadSuspend: supported
368    - \b osThreadTerminate: supported
369    - \b osThreadYield: supported
370
371 <a href="http://arm-software.github.io/CMSIS_5/RTOS2/html/group__CMSIS__RTOS__ThreadFlagsMgmt.html">Thread Flags</a>
372 ------------
373    - \b osThreadFlagsSet: supported
374    - \b osThreadFlagsClear: supported
375    - \b osThreadFlagsGet: supported
376    - \b osThreadFlagsWait: supported
377
378 <a href="http://arm-software.github.io/CMSIS_5/RTOS2/html/group__CMSIS__RTOS__EventFlags.html">Event Flags</a>
379 -----------
380 All event flags are limited to 24 bits.
381    - \b osEventFlagsGetName: \token{not implemented}
382    - \b osEventFlagsNew: supported
383    - \b osEventFlagsDelete: supported
384    - \b osEventFlagsSet: supported
385    - \b osEventFlagsClear: supported
386    - \b osEventFlagsGet: supported
387    - \b osEventFlagsWait: cannot be called from an ISR.
388
389 <a href="http://arm-software.github.io/CMSIS_5/RTOS2/html/group__CMSIS__RTOS__Wait.html">Generic Wait Functions</a>
390 ----------------------
391    - \b osDelay: supported
392    - \b osDelayUntil: supported
393
394 <a href="http://arm-software.github.io/CMSIS_5/RTOS2/html/group__CMSIS__RTOS__TimerMgmt.html">Timer Management</a>
395 ----------------
396    - \b osTimerDelete: supported
397    - \b osTimerGetName: supported
398    - \b osTimerIsRunning: supported
399    - \b osTimerNew: supported
400    - \b osTimerStart: supported
401    - \b osTimerStop: supported
402
403 <a href="http://arm-software.github.io/CMSIS_5/RTOS2/html/group__CMSIS__RTOS__MutexMgmt.html">Mutex Management</a>
404 ----------------
405 Priority inherit protocol is used as default mutex behavior (osMutexNew creates priority inherit mutex object by default
406 and ignores osMutexPrioInherit attribute when specified).\n
407 Robust mutex objects are not supported (osMutexNew returns NULL when osMutexRobust attribute is specified).
408    - \b osMutexAcquire: supported
409    - \b osMutexDelete: supported
410    - \b osMutexGetName: \token{not implemented}
411    - \b osMutexGetOwner: supported
412    - \b osMutexNew: supported
413    - \b osMutexRelease: supported
414
415 <a href="http://arm-software.github.io/CMSIS_5/RTOS2/html/group__CMSIS__RTOS__SemaphoreMgmt.html">Semaphores</a>
416 ----------
417    - \b osSemaphoreAcquire: supported
418    - \b osSemaphoreDelete: supported
419    - \b osSemaphoreGetCount: supported
420    - \b osSemaphoreGetName: \token{not implemented}
421    - \b osSemaphoreNew: supported
422    - \b osSemaphoreRelease: supported
423
424 <a href="http://arm-software.github.io/CMSIS_5/RTOS2/html/group__CMSIS__RTOS__PoolMgmt.html">Memory Pool</a>
425 -----------
426 Memory Pool functions are not implemented and will always return with error.
427    - \b osMemoryPoolAlloc: \token{not implemented}
428    - \b osMemoryPoolDelete: \token{not implemented}
429    - \b osMemoryPoolFree: \token{not implemented}
430    - \b osMemoryPoolGetBlockSize: \token{not implemented}
431    - \b osMemoryPoolGetCapacity: \token{not implemented}
432    - \b osMemoryPoolGetCount: \token{not implemented}
433    - \b osMemoryPoolGetName: \token{not implemented}
434    - \b osMemoryPoolGetSpace: \token{not implemented}
435    - \b osMemoryPoolNew: \token{not implemented}
436
437 <a href="http://arm-software.github.io/CMSIS_5/RTOS2/html/group__CMSIS__RTOS__Message.html">Message Queue</a>
438 -------------
439    - \b osMessageQueueDelete: supported
440    - \b osMessageQueueGet: ignores message priority.
441    - \b osMessageQueueGetCapacity: supported
442    - \b osMessageQueueGetCount: supported
443    - \b osMessageQueueGetMsgSize: supported
444    - \b osMessageQueueGetName: \token{not implemented}
445    - \b osMessageQueueGetSpace: supported
446    - \b osMessageQueueNew: supported
447    - \b osMessageQueuePut: ignores message priority.
448    - \b osMessageQueueReset: supported   
449 */
450
451 /* ======================================================================================================================== */
452 // Group creation for Reference 
453 /** 
454 \addtogroup freertos_specific CMSIS-FreeRTOS Specifics
455 \brief This section describes CMSIS-FreeRTOS specifics.
456 \details
457 CMSIS-FreeRTOS interfaces to the
458 <a href="http://www.keil.com/pack/doc/compiler/EventRecorder/html/index.html" target="_blank"><b>Event Recorder</b></a> 
459 to provide event information which helps you to understand and analyze the operation. Refer to \ref freertos_evr for more
460 information.
461 */