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Configuración de FreeRTOS y BSP

El entorno de ejecución del firmware de LAMULA DRx se genera automáticamente mediante scripts TCL a través del producto Xilinx Software Development Tool (XSCT). Esta página describe la configuración del kernel de FreeRTOS v10.4 y de la biblioteca de red lwIP v2.1.1 definidas en el Board Support Package (BSP).

Configuración del BSP (tcl/gen_bsp.tcl)

El script tcl/gen_bsp.tcl construye el espacio de trabajo de Vitis y genera dos dominios de software sobre el mapa de hardware exportado en el archivo .xsa:

  1. standalone_domain: Sistema bare-metal para compilar el First Stage Boot Loader (fsbl.elf).
  2. freertos_domain: Entorno FreeRTOS 10 con la biblioteca lwip211 para la aplicación principal (drx_app.elf).
# Extracto de tcl/gen_bsp.tcl
domain create -name freertos_domain -os freertos10_xilinx -proc ps7_cortexa9_0
domain active freertos_domain
bsp setlib -name lwip211

# Parámetros del Kernel y lwIP
bsp config tick_rate 1000
bsp config api_mode SOCKET_API
bsp config lwip_dhcp false
bsp config dhcp_does_arp_check false
bsp config ipv6_enable false
bsp config pbuf_pool_size 2048

Parámetros Clave del Kernel FreeRTOS

Parámetro / Macro Valor Justificación TÉcnica
configTICK_RATE_HZ 1000 (1 kHz) Aumentado desde los 100 Hz por defecto. Permite una resolución temporal de 1 ms (pdMS_TO_TICKS(1) = 1). Esto es necesario para realizar sondeos de alta frecuencia en la PL sin degradar el rendimiento con retardos de 10 ms.
configUSE_PREEMPTION 1 Preempción activada. Garantiza que cuando la ISR del DMA despierte a la tarea drx_ray (prioridad 2), esta desalojo inmediatamente a cualquier tarea de menor prioridad.
configMAX_PRIORITIES 8 Opciones de prioridad de 0 (Idle) a 7. La aplicación utiliza prioridades 1 y 2.
configTOTAL_HEAP_SIZE 65536 B (64 KB) Tamaño del mapa de memoria dinámica gestionado por heap_4.c.
configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW 2 Verificación activa de desbordamiento de pila en cambios de contexto.

Configuración de la Pila de Red lwIP (v2.1.1)

lwIP opera en modo Sockets API (SOCKET_API), habilitando un entorno de sockets multithread estándar (lwip_socket, lwip_bind, lwip_listen, lwip_accept, lwip_recv, lwip_send).

Parámetros de Red

  • Modo de Asignación IP: IP Estática (lwip_dhcp = false).
  • Dirección IP de la Placa: 192.168.1.10 / Máscara: 255.255.255.0 / Gateway: 192.168.1.1.
  • Puerto de Escucha del Contrato: 5000 (DRX_DSP_TCP_PORT).
  • Pool de Pbufs (pbuf_pool_size): Configurado en 2048 buffers para absorber ráfagas de datos en la interfaz Gigabit Ethernet sin perder tramas.

Hooks de Diagnóstico en FreeRTOS

El firmware implementa funciones hook para atrapar fallos catastróficos durante el desarrollo:

  1. vApplicationStackOverflowHook(TaskHandle_t xTask, char *pcTaskName): Se dispara si una tarea supera su tamaño de pila asignado. Imprime por UART el nombre de la tarea responsable y congela el sistema para evitar la corrupción de memoria en DDR3.
  2. vApplicationMallocFailedHook(void): Se dispara si pvPortMalloc() no puede asignar la memoria solicitada en el heap de FreeRTOS.