[[rtos:rtos|ОСРВ (RTOS)]]

----

====== ChibiOS ======
{{tag>RTOS ChibiOS}}
Некоторое время назад, я встретил в интернете очень интересный проект:[[chdoku>start|ChibiOS/RT]]

----
===== Общая информация =====

{{:rtos:chibios-rt.png?nolink&100 |}}**ChibiOS** — проект компактной [[https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%BD%D0%BE%D0%B3%D0%BE%D0%B7%D0%B0%D0%B4%D0%B0%D1%87%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C|многозадачной]] операционной системы реального времени (ОСРВ) для встроенных систем. Проект состоит из трех независимых продуктов:
  * **RT** - высокопроизводительная RTOS для встраиваемых систем реального времени.
  * **NIL** - очень компактная RTOS для встраиваемых систем реального времени.
  * **HAL** - пакет включающий в себя набор абстрактных драйверов устройств дающий возможность легко портировать приложение на различные архитектуры.

Кроме того, проект включает [[rtos:chibistudio|ChibiStudio]] - бесплатную среду разработки.

==== Лицензия ====
Компоненты ChibiOS доступны под лицензиями открытого ПО GPL3 или Apache 2.0. Есть несколько коммерческих [[http://chibios.org/dokuwiki/doku.php?id=chibios:licensing:start|лицензионных опций]]

==== Компоненты ChibiOS ====
**ChibiOS/RT** предназначена для встраиваемых систем реального времени, где важное требование для выполняемых приложений - это высокая производительность и компактный код. Данная ОС РВ характеризуется высокой мобильностью, маленьким объёмом и, в основном, по своей архитектуре оптимизирована для чрезвычайно эффективного переключения между задачами.

Основные преимущества:
  * Высокая производительность RTOS
  * Статичная архитектура — все ресурсы статически выделяется во время компиляции.
  * Динамические расширения — динамические объекты поддерживаются как дополнительный слой надстройки статичного ядра.
  * Богатый набор примитивов: потоки, виртуальные таймеры, семафоры, мьютексы, переменные условия, сообщения, почтовые ящики, флаги событий.
  * Поддержка алгоритма приоритетного наследования мьютексов.

**ChibiOS/NIL** создавался с идеей привнести RTOS функциональность для очень маленьких устройств и является вполне законченной RTOS. Основные преимущества:
  * Компактная RTOS, размер кода менее 1кБ при максимальной конфигурации.
  * Малый размер объектов в памяти, таких как потоки, семафоры и т.п.
  * Полностью статическая архитектура

Вне зависимости от размера, ChibiOS/NIL очень эффективна и поддерживает широкий набор функций.

**ChibiOS/HAL** предназначен для реализации уровня абстракции между приложением и базовым аппаратным обеспечением (периферией) микроконтроллера.

HAL предоставляет API верхнего уровня для доступа к общей периферии MCU, такой как GPIO, ADC, SPI и т.д., а также реализует частотно-зависимую и платформо-зависимую инициализацию.

Этот компонент распространяется только под лицензией Apache License 2.0 и является 100% бесплатным даже для коммерческого использования. Основные особенности:
  * уровень абстракции между приложением и аппаратурой MCU позволяет ускорить процесс разработки и позволяет применять объектно-ориентированный подход. Тонкости внутренней организации аппаратной части являются скрытыми для приложения (но не недоступными).
  * Поддерживает большинство общей стандартной периферии MCU:  порт ввода/вывода (GPIO), последовательный порт (Serial), ADC, CAN, I2C, MAC, MMC, PWM, SPI, UART, USB, USB-CDC
  * Интерфейсный уровень, не привязанный к RTOS, называемый OSAL. Интерфейсы OSAL могут быть реализованы для поддержки любой аналогичной RTOS.
  * Поддержка RT и NIL RTOS из коробки.
  * Многоуровневая структура драйверов.
  * Портирован на многие современные микроконтроллеры.
  * Поддержка внешних компонентов uIP, lwIP, FatFs.

----

Автором операционной системы является господин Giovanni Di Sirio, который живет в прекрасном городе Салерно, Италия. Официальный сайт проекта [[http://chibios.org]]. 

В принципе, там есть вся необходимая информация для знакомства и начала работы с системой. Единственный минус - сайт англоязычный. Поэтому часть информации буду дублировать тут, в качестве шпаргалки, попутно добавляя свои комментарии и различные полезные ссылки.

===== Поддерживаемые архитектуры =====

ОС поддерживает много архитектур. Этот список постоянно расширяется.  Вот список поддерживаемых архитектур, который был на официальном сайте до момента разделения ChibiOS на два компонента RT и NIL и выделения HAL в отдельный компонент:
^ Архитектура ядра ^ Компилятор ^ Поддерживаемые платформы ^
| ARM Cortex-M0 (ARMv6-M) | GCC	| LPC11xx, LPC11Uxx, STM32F0xx |
| ARM Cortex-M0 (ARMv6-M) | RVCT | LPC11xx, LPC11Uxx, STM32F0xx |
| ARM Cortex-M3 (ARMv7-M) | GCC | LPC13xx, STM32F1xx, STM32F2xx, STM32L1xx |
| ARM Cortex-M3 (ARMv7-M) | IAR | LPC13xx, STM32F1xx, STM32F2xx, STM32L1xx |
| ARM Cortex-M3 (ARMv7-M) | RVCT | LPC13xx, STM32F1xx, STM32F2xx, STM32L1xx |
| ARM Cortex-M4 (ARMv7-ME) | GCC | STM32F3xx, STM32F4xx |
| ARM Cortex-M4 (ARMv7-ME) | IAR | STM32F3xx, STM32F4xx |
| ARM Cortex-M4 (ARMv7-ME) | RVCT | STM32F3xx, STM32F4xx |
| ARM7 | GCC | AT91SAM7x, LPC214x |
| MegaAVR | GCC | ATmega128, AT90CAN128, ATmega328p, ATmega1280 |
| MSP430 | GCC | MSP430F1611|
| Power Architecture e200z | GCC/HighTec | SPC56x (all) |
| STM8 | Cosmic | STM8L, STM8S |
| STM8 | Raisonance | STM8L, STM8S |
Есть еще несколько платформ, поддержка которых пока не включена в официальные релизы и доступна из репозитория проекта. Это такие платформы:
  * AVR32
  * Coldfire
  * Fujitsu 16FX
  * H8S
  * NiosII
Реализация поддержки этих платформ выполнялась сторонними разработчиками и сейчас находится в стадии тестирования. В будущем, вероятно, будет включена в релиз.

Актуальную информацию по поддерживаемым архитектурам можно посмотреть на официальном сайте:
  * ChibiOS/RT [[chdoku>chibios:product:rt:architectures|Supported Architectures]]
  * ChibiOS/NIL [[chdoku>chibios:product:nil:architectures|Supported Architectures]] 

===== Поддержка аппаратуры =====
Очень большим достоинством ChibiOS является реализация драйверов периферии - Hardware Abstraction Layer (HAL). С использованием ChibiOS/HAL вполне реально писать прикладное ПО которое будет работать без дополнительных (или с минимальными)  действий не только на разных кристаллах одной архитектуры, но и на разных архитектурах. Все кристалло и архитектуро зависимые вещи выносятся в файлы описания платы board.h/board.c.
Набор поддерживаемой периферии довольно широк - детально его можно посмотреть в разделе [[chdoku>chibios:product:hal:platforms|Supported Platforms]]

===== Инструментальные средства =====
"Из коробки" поддерживаются три компилятора (см.[[rtos:chibios#поддерживаемые_архитектуры|Поддерживаемые архитектуры]]):
  * GCC
  * RealView Compilation Tools (RVCT)
  * IAR
Для быстрого старта, автором сделан пакет [[rtos:chibistudio|ChibiStudio]]. Это по сути полностью готовая и настроенная связка Eclipse+GCC+нужные плагины. Скачать ее можно со страницы загрузки: [[http://sourceforge.net/projects/chibios/files/ChibiStudio/|ChibiStudio]]

Кстати, ChibiStudio (т.е. Eclipse), похоже, единственный пакет имеющий плагин для визуализации процесса отладки. Ни под IAR, ни под Keil я таких плагинов не нашел. Для людей привычных к работе с GCC и Eclipse процесс отладки будет довольно удобным.

В ChibiStudio есть еще один довольно удобный и нужный плагин - ChibiOS Board Generator. С его помощью можно создавать файлы board используя визуальный интерфейс. Более подробно этот процесс описан тут: [[http://blog.radiotech.kz/blog/stm32/39.html#cut|ChibiOS Board Generator]]

Я лично больше пользуюсь [[http://y64.info/tbdev/browse.php?c18=1&search=Keil&incldead=0&cat=18|Keil MDK]], наверное в силу привычки, но и в этом случае особых проблем с отладкой не возникало. При наличии общих понятий о работе RTOS и наличии исходников ChibiOS/RT все вопросы быстро разрешаются.

===== Ссылки =====
[[rtos:chibios:start|ChibiOS/RT. Начало работы]]

===== Внешние ссылки =====
==== Сайт проекта. Документация. ====
[[http://chibios.org|Официальный сайт ChibiOS]] \\
[[http://chibios.org/dokuwiki/doku.php?id=chibios:documentation:start|Страница документации по ChibiOS]] \\
[[https://github.com/ChibiOS/ChibiOS-RT|ChibiOS на GitHub]]  \\
[[http://sourceforge.net/projects/chibios/|ChibiOS/RT free embedded RTOS на Sourceforge]] \\
[[http://chibios.sourceforge.net/html/index.html|ChibiOS/RT 2.6.9 full documentation]]  \\
[[http://chibios.sourceforge.net/docs3/rt/index.html|ChibiOS/RT 3.1.2 online documentation]]
==== Статьи и обзоры: ====
[[http://we.easyelectronics.ru/STM32/stm32f103c8-chibios-ugfx-lcd-wh1602-primer.html#cut|STM32F103C8 + ChibiOS + uGFX + LCD WH1602 пример]] \\
[[http://we.easyelectronics.ru/RuslanPopov/armka-infrastruktura-proekta-dlya-chibios-rt.html|ARMka: Инфраструктура проекта для ChibiOS/RT]] \\
[[http://radiotech.kz/threads/chibios-i-stm32.163/|ChibiOS и STM32]] "Тема предназначена для глобального обсуждения аспектов разработки приложений под STM32, используя ОС реального времени ChibiOS. В первом топике буду вставлять нужные ссылки по теме, на документацию и т.д." \\
[[http://illumium.org/node/104|Исследуем работу стека нитей в ChibiOS]] "Операционные системы реального времени (RTOS) существенно облегчают разработку качественной программной начинки для микроконтроллеров. Делается это введением некоторых абстракций, таких как нити (потоки исполнения) и примитивы синхронизации (семафоры, мютексы, события, сообщения), потоки ввода/вывода, устройства слоя абстракции аппаратуры (HAL) и другие. В этой статье мы рассмотрим внутреннюю организацию нитей (threads), изолированных потоков исполнения кода, в ChibiOS." \\
[[http://blog.radiotech.kz/blog/stm32/39.html|Генерация board файлов для ChibiOS (ChibiOS Board Generator)]] "Создание board файлов для новой платы при использовании ChibiOS может оказаться очень трудоемким процессом. ChibiStudio или специальный плагин для среды Eclipse могут сделать его намного проще."

----

[[rtos:rtos|ОСРВ (RTOS)]]