]> rtime.felk.cvut.cz Git - pes-rpp/rpp-simulink.git/blob - doc/rpp_simulink.tex
0ec6844a25476fa9b50116f411aaf7118ffce193
[pes-rpp/rpp-simulink.git] / doc / rpp_simulink.tex
1 \documentclass{scrreprt}
2
3 \usepackage{graphicx} % images and graphics
4 \usepackage{paralist} % needed for compact lists
5 \usepackage[normalem]{ulem} % needed by strike
6 \usepackage{listings} % required for code blocks
7 \usepackage[urlcolor=blue,colorlinks=true,hyperfootnotes=false]{hyperref} % links
8 \usepackage[utf8]{inputenc}  % char encoding
9 \usepackage[bottom]{footmisc} % footnotes
10 \usepackage{todonotes}
11 \usepackage[backend=biber,style=alphabetic,sortcites=true]{biblatex}
12 \usepackage{tabularx}
13 \addbibresource{rpp_simulink.bib}
14
15 % header
16 \usepackage[top=2.5cm, bottom=2.5cm, left=2.5cm, right=2.5cm]{geometry}
17 \usepackage{float} % To fix images position
18
19 % Prettify code documentation
20 \usepackage{color}
21 \usepackage{colortbl}
22 % \usepackage[table]{xcolor}
23
24 \definecolor{gray97}{gray}{.97}
25 \definecolor{gray75}{gray}{.75}
26 \definecolor{gray45}{gray}{.45}
27 \lstset{ frame=Ltb,
28      framerule=0pt,
29      aboveskip=0.5cm,
30      framextopmargin=3pt,
31      framexbottommargin=3pt,
32      framexleftmargin=0.4cm,
33      framesep=0pt,
34      rulesep=.4pt,
35      backgroundcolor=\color{gray97},
36      rulesepcolor=\color{black},
37      %
38      stringstyle=\ttfamily,
39      showstringspaces = false,
40      basicstyle=\small\ttfamily,
41      commentstyle=\color{gray45},
42      keywordstyle=\bfseries,
43      %
44      numbers=left,
45      numbersep=15pt,
46      numberstyle=\tiny,
47      numberfirstline = false,
48      breaklines=true,
49      xleftmargin=20px,
50    }
51
52 \usepackage{lastpage}
53 \usepackage{fancyhdr}
54
55 % Spacing
56 \linespread{1.15} % Lines spacing
57 \setlength{\plitemsep}{0.5\baselineskip} % List items spacing
58 \definecolor{deepblue}{RGB}{0,0,61}
59 \definecolor{deepgreen}{RGB}{0,80,0}
60 \hypersetup{linkcolor=deepblue,citecolor=deepgreen,}
61
62 % Table of content depth
63 \setcounter{tocdepth}{2}
64
65 % Landscape pages
66 \usepackage{lscape}
67 \usepackage{pdflscape}
68
69 % Change page
70 \usepackage{changepage}
71
72 % Font options
73 % Sans-serif
74 % \renewcommand{\familydefault}{\sfdefault}
75 % Better PDF font
76 \usepackage{lmodern}
77
78 % Multiple columns
79 \usepackage{multicol}
80 \usepackage{caption}
81
82 \newcommand{\repo}{$\langle$repo$\rangle$}
83 \newcommand{\superscript}[1]{\ensuremath{^{\textrm{\small#1}}}}
84 \newcommand{\subscript}[1]{\ensuremath{_{\textrm{\small#1}}}}
85
86 % Supported targets - to be used with \ifx\tgtId\tgtIdXXX
87 \def\tgtIdTMSHDK{tms570\_hdk}
88 \def\tgtIdRMHDK{rm48\_hdk}
89 \def\tgtIdTMSRPP{tms570\_rpp}
90 \def\tgtIdHydCtr{tms570\_hydctr}
91
92 % Include target specific macros etc.
93 \input{target_def}
94
95 \begin{document}
96
97 % Title
98 \newcommand{\HRule}{\rule{\linewidth}{0.5mm}}
99
100 \begin{titlepage}
101 \begin{center}
102
103 % Upper part of the page
104 \vspace{3cm}
105
106 \includegraphics[width=0.35\textwidth]{images/cvut.pdf}\\[1cm]
107 \textsc{\LARGE Czech Technical University in Prague}\\[1.5cm]
108
109
110 % Document title
111 \HRule
112 \vspace{0.4cm}
113 {\huge \bfseries Simulink code generation target for Texas~Instruments
114   \tgname{} platform\par}
115 \vspace{0.8cm}
116 {\Large Version for \tgtBoardName{} board\par}
117 \vspace{0.4cm}
118 \HRule \\[1.5cm]
119
120
121 % Author
122 \emph{Authors:}\\
123 Carlos \textsc{Jenkins}\\
124 Michal \textsc{Horn}\\
125 Michal \textsc{Sojka}\\[\baselineskip]
126
127 \vfill
128 \emph{Version:}
129 \input{version.tex}
130
131 % Bottom of the page
132 {\large \today}
133
134 \end{center}
135 \end{titlepage}
136 % Title end
137
138 \section*{Revision history}
139
140 \noindent\begin{tabularx}{\linewidth}{|l|l|l|X|}
141   \rowcolor[gray]{0.9}\hline
142   Revision     & Date      & Author(s) & Comments \\ \hline
143
144   0.1 beta & 2014-12-04 & Sojka, Horn & Initial version \\ \hline
145
146   0.2 & 2015-02-16 & Sojka, Horn & Improvements, clarifications,
147   cleanup \\ \hline
148
149   0.3 & 2015-03-31 & Sojka, Horn & Added sections
150                                    \ref{sec-changing-os}, \ref{sec:adding-new-funct} and
151                                    \ref{sec:mult-single-thre}. Minor
152                                    updates. \\ \hline
153
154            0.4 & 2015-04-30 & Sojka, Horn & Added support for TMS570 HDK
155                                             platform. All RPP software
156                                             supports multiple
157                                             platforms by
158                                             recompilation. \\ \hline
159
160            0.5 beta & 2015-07-03 & Sojka & Updated section \ref{sec:adding-new-funct}.
161                                            Added support for Eaton Hydraulics
162                                            Controller board (TMS570LS1227).
163            \\\hline
164 \end{tabularx}
165
166 \tableofcontents
167
168 \newpage
169
170 \listoffigures
171
172 \newpage
173
174 \fancypagestyle{plain}{%
175 \fancyhf{} % clear all header and footer fields
176 \renewcommand{\footrulewidth}{0.4pt} 
177 \renewcommand{\headrulewidth}{0pt}
178         \fancyfoot[L]{Version \input{version.tex}}
179         \fancyfoot[C]{}
180         \fancyfoot[R]{Page {\thepage} of \pageref{LastPage}}
181 }
182 \renewcommand{\headrulewidth}{0.4pt} 
183 \renewcommand{\footrulewidth}{0.4pt} 
184 \pagestyle{fancy} {
185         \fancyhead[R]{\includegraphics[width=1cm]{images/cvut.pdf}}
186         \fancyhead[C]{}
187         \fancyhead[L]{\nouppercase \leftmark}
188         \fancyfoot[L]{Version \input{version.tex}}
189         \fancyfoot[C]{}
190         \fancyfoot[R]{Page {\thepage} of \pageref{LastPage}}
191 }
192 \headheight=26pt
193 %\addtolength{\parskip}{\baselineskip} % Paragraph spacing
194
195 \chapter{Introduction}
196 \label{chap-introduction}
197
198 This text documents software part of Rapid Prototyping Platform (RPP)
199 project for Texas Instruments \tgname{} safety microcontroller
200 developed by Czech Technical University in Prague (CTU). The software
201 consists of code generation target for Simulink Embedded Coder, a
202 low-level run-time C library and a tool for interactive testing of
203 hardware and software functionality.
204
205 Originally, the RPP project was created for a custom TMS570-based board
206 and the port to other platforms such as RM48 HDK and TMS570 HDK
207 development kits. Porting to other platforms was done under a contract
208 from Eaton Corporation.
209
210 The document contains step-by-step instructions for installation of
211 development tools, information about Simulink Coder configuration,
212 describes how to create new models as well as how to download the
213 resulting firmware to the hardware. It can also be used as a reference
214 for the testing tool, Matlab Simulink blocks and RPP Matlab Simulink
215 Code generator. Additionally, an overall description of the used
216 hardware platform and the architecture of included software is
217 provided.
218
219 \section{Background}
220 \label{sec-background}
221
222 In this document, the term \emph{Rapid Prototyping Platform} denotes a
223 hardware board and accompanying software. The hardware board is
224 \tgtBoardName{} based on ARM Cortex R4 safety microcontroller
225 \mcuname{}. This MCU contains several protective mechanisms (two cores
226 in lockstep, error correction mechanisms for SRAM and Flash memory,
227 voltage monitoring, etc.) to fulfill the requirements for safety
228 critical applications. See~\cite{\tgrefman} for details.
229
230 In order to develop non-trivial applications for the RPP, an operating
231 system is necessary. The RPP is based on FreeRTOS -- a simple
232 opensource real-time operating system kernel. The FreeRTOS provides an
233 API for creating and managing and scheduling multiple tasks, memory
234 manager, semaphores, queues, mutexes, timers and a few of other
235 features which can be used in the applications.
236 See~\cite{usingthefreertos2009} for more details.
237
238 Even with the operating system it is quite hard and non-intuitive to
239 manipulate the hardware directly. That is the point when abstraction
240 comes into the play. The RPP software is made of several layers
241 implementing, from the bottom to the top, low-level device drivers,
242 hardware abstraction for common functionality on different hardware
243 and an API which is easy to use in applications. The operating system
244 and the basic software layers, can be compiled as a library and easily
245 used in any project. More details about the library can be found in
246 Chapter~\ref{chap-c-support-library} and in~\cite{michalhorn2013}.
247
248 Because human beings make mistakes and in safety critical applications
249 any mistake can cause damage, loos of money or in the worst case even
250 death of other people, the area for making mistakes has to be as small
251 as possible. An approach called Model-based development
252 \cite{modelbasedwiki2013} has been introduced to reduce the
253 probability of making mistakes. In model-based development, the
254 applications are designed at higher level from models and the
255 functionality of the models can be simulated in a computer before the
256 final application/hardware is finished. This allows to discover
257 potential errors earlier in the development process.
258
259 One commonly used tool-chain for model-based development is
260 Matlab/Simulink. In Simulink the application is developed as a model
261 made of interconnected blocks. Every block implements some
262 functionality. For example one block reads a value from an
263 analog-to-digital converter and provides the value as an input to
264 another block. This block can implement some clever algorithm and its
265 output is passed to another block, which sends the computed value as a
266 message over CAN bus to some other MCU. Such a model can be simulated
267 and tested even before the real hardware is available by replacing the
268 input and output blocks with simulated ones. Once the hardware is
269 ready, C code is automatically generated from the model by a Simulink
270 Coder. The code is then compiled by the MCU compatible compiler and
271 downloaded to the MCU Flash memory on the device. Because every block
272 and code generated from the block has to pass a series of tests during
273 their development, the area for making mistakes during the application
274 development has been significantly reduced and developers can focus on
275 the application instead of the hardware and control software
276 implementation. More information about code generation can be found in
277 Chapter \ref{chap-simulink-coder-target}. For information about Matlab
278 Simulink, Embedded Coder and Simulink Coder, refer to
279 \cite{embeddedcoderreference2013, ebmeddedcoderusersguide2013,
280   simulinkcoderreference2013, targetlanguagecompiler2013,
281   simulinkcoderusersguide2013, simulinkdevelopingsfunctions2013}.
282
283 \section{Hardware description}
284 \label{sec-hardware-description}
285
286 \input{hwdesc}
287
288 \section{Software architecture}
289 \label{sec-software-architecture}
290
291 The core of the RPP software is the so called RPP Library. This
292 library is conceptualy structured into 5 layers, depicted in
293 Figure~\ref{fig-layers}. The architecture design was driven by the
294 following guidelines:
295
296 \begin{compactitem}
297         \item Top-down dependency only. No lower layer depends on anything from
298 upper layers.
299 %       \item 1-1 layer dependency only. The top layer depends
300 % exclusively on the bottom layer, not on any lower level layer (except for a
301 % couple of exceptions).
302 \item Each layer should provide a unified layer interface
303   (\texttt{rpp.h}, \texttt{drv.h}, \texttt {hal.h}, \texttt{sys.h} and
304   \texttt{os.h}), so that higher layers depend on the lower layer's interface
305   and not on individual elements from that layer.
306 \end{compactitem}
307
308 \begin{figure}
309 \begin{center}
310 \noindent
311 \includegraphics[width=250px]{images/layers.pdf}
312 \caption{The RPP library layers.}
313 \label{fig-layers}
314 \end{center}
315 \end{figure}
316
317 As a consequence of this division the source code files and interface files are
318 placed in private directories like \texttt{drv/din.h}. With this organization
319 user applications only needs to include the top layer interface files (for
320 example \texttt{rpp/rpp\_can.h}) to be able to use the selected library API.
321
322 The rest of the section provides basic description of each layer.
323
324 \subsection{Operating System layer}
325 \label{sec-operating-system-layer}
326 This is an interchangeable operating system layer containing the
327 FreeRTOS source files. The system can be easily replaced by another
328 version. For example it is possible to compile the RPP library for
329 Linux (using POSIX version of the FreeRTOS), which can be desirable
330 for some testing. The source files can be found in the
331 \texttt{$\langle$rpp\_lib$\rangle$/os} folder.
332
333 The following FreeRTOS versions are distributed:
334 \begin{description}
335         \item[6.0.4\_posix] POSIX version, usable for compilation of the library
336 for Linux system.
337         \item[7.0.2] Preferred version of the FreeRTOS, distributed by
338 Texas Instruments. This version has been tested and is used in the current
339 version of the library.
340         \item[7.4.0] Newest version distributed by the Texas Instruments.
341         \item[7.4.2] Newer version available from FreeRTOS pages. Slightly
342 modified to run on \tgname{} MCU.
343 \end{description}
344
345 \noindent
346 Both 7.4.x version were tested and work, but the testing was not so
347 extensive as with the used 7.0.2 version.
348
349 \subsection{System Layer} 
350 \label{sec-system-layer}
351 This layer contains system files with data types definitions, clock definitions,
352 interrupts mapping, MCU start-up sequence, MCU selftests, and other low level
353 code for controlling some of the MCU peripherals. The source files can be found
354 in \texttt{$\langle$rpp\_lib$\rangle$/rpp/src/sys}, the header files can
355 be found in \texttt{$\langle$rpp\_lib$\rangle$/rpp/include/sys}
356 folder.
357
358 Large part of this layer was generated by the HalCoGen tool (see
359 Section~\ref{sec-halcogen}).
360
361 \subsection{HAL abstraction layer}
362 \label{sec-hal-abstraction-layer}
363 Hardware Abstraction Layer (HAL) provides an abstraction over the real
364 hardware. For example imagine an IO port with 8 pins. First four pins
365 are connected directly to the GPIO pins on the MCU, another four pins
366 are connected to an external integrated circuit, communicating with
367 the MCU via SPI. This layer allows to control the IO pins
368 independently of how that are connected to the MCU, providing a single
369 unified API.
370
371 Note that this functionality is not needed in the current version for
372 \tgtBoardName, because all IOs are controlled directly by GPIO pins.
373
374 As a result, the higher layers do not have to know anything about the
375 wiring of the peripherals, they can just call read, write or configure
376 function with a pin name as a parameter and the HAL handles all the
377 details.
378
379 The source files can be found in
380 \texttt{$\langle$rpp\_lib$\rangle$/rpp/src/hal} and the header files can
381 be found in \texttt{$\langle$rpp\_lib$\rangle$/rpp/include/hal} folder.
382
383 \subsection{Drivers layer} 
384 \label{sec-drivers-layer}
385 The Drivers layer contains code for controlling the RPP peripherals.
386 Typically, it contains code implementing IRQ handling, software
387 queues, management threads, etc. The layer benefits from the lower
388 layers thus it is not too low level, but still there are some
389 peripherals like ADC, which need some special procedure for
390 initialization and running, that would not be very intuitive for the
391 user.
392
393 The source files can be found in
394 \texttt{$\langle$rpp\_lib$\rangle$/rpp/src/drv} and the header files can
395 be found in \texttt{$\langle$rpp\_lib$\rangle$/rpp/include/drv} folder.
396
397 \subsection{RPP Layer}
398 \label{sec-rpp-layer} 
399 The RPP Layer is the highest layer of the library. It provides an easy
400 to use set of functions for every peripheral and requires only basic
401 knowledge about them. For example, to use the ADC, the user can just
402 call \texttt{rpp\_adc\_init()} function and it calls a sequence of
403 Driver layer functions to initialize the hardware and software.
404
405 The source files can be found in
406 \texttt{$\langle$rpp\_lib$\rangle$/rpp/src/rpp} and the header files can
407 be found in \texttt{$\langle$rpp\_lib$\rangle$/rpp/include/rpp}.
408
409 \section{Document structure}
410 \label{sec-document-structure}
411 The structure of this document is as follows:
412 Chapter~\ref{chap-getting-started} gets you started using the RPP
413 software. Chapter~\ref{chap-c-support-library} describes the RPP
414 library. Chapter~\ref{chap-simulink-coder-target} covers the Simulink
415 code generation target and finally
416 Chapter~\ref{chap-rpp-test-software} documents a tool for interactive
417 testing of the RPP functionality.
418
419 \chapter{Getting started}
420 \label{chap-getting-started}
421
422 \section{Software requirements}
423 \label{sec-software-requirements}
424 The RPP software stack can be used on Windows and Linux platforms. The
425 following subsections mention the recommended versions of the required
426 software tools/packages.
427
428 \subsection{Linux environment} 
429 \label{sec-linux-environment}
430 \begin{itemize}
431         \item Debian based 64b Linux distribution (Debian 7.0 or Ubuntu 14.4 for
432 example).
433         \item Kernel version 3.11.0-12.
434         \item GCC version 4.8.1
435         \item GtkTerm 0.99.7-rc1
436         \item TI Code Composer Studio 5.5.0.00077
437         \item Matlab 2013b 64b with Embedded Coder
438         \item HalCoGen 4.00 (optional)
439         \item Uncrustify 0.59 (optional, see Section \ref{sec-compilation})
440         \item Doxygen 1.8.4 (optional, see Section \ref{sec-compiling-api-documentation})
441     \item Git 1.7.10.4 (optional)
442 \end{itemize}
443
444 \subsection{Windows environment}
445 \label{sec-windows-environment}
446 \begin{itemize}
447         \item Windows 7 Enterprise 64b Service Pack 1.
448         \item Microsoft Windows SDK v7.1
449         \item Bray Terminal v1.9b
450         \item TI Code Composer Studio 5.5.0.00077
451         \item Matlab 2013b 64b with Embedded Coder
452         \item HalCoGen 4.00 (optional)
453         \item Doxygen 1.8.4 (optional, see Section \ref{sec-compiling-api-documentation}) 
454         \item Uncrustify 0.59 (optional, see Section \ref{sec-compilation})
455     \item Git 1.9.4.msysgit.2 (optional)
456 \end{itemize}
457
458 \section{Software tools}
459 \label{sec-software-and-tools}
460
461 This section covers tool which are needed or recommended for work with
462 the RPP project.
463
464 \subsection{TI Code Composer Studio}
465 \label{sec-ti-ccs}
466 Code Composer Studio (CCS) is the official Integrated Development Environment
467 (IDE) for developing applications for Texas Instruments embedded processors. CCS
468 is multiplatform software based on
469 Eclipse open source IDE.
470
471 CCS includes Texas Instruments Code Generation Tools (CGT)
472 \cite{armoptimizingccppcompiler2012, armassemblylanguagetools2012}
473 (compiler, linker, etc). Simulink code generation target requires the
474 CGT to be available in the system, and thus, even if no library
475 development will be done or the IDE is not going to be used CCS is
476 still required.
477
478 You can find documentation for CGT compiler in \cite{armoptimizingccppcompiler2012} and
479 for CGT archiver in \cite{armassemblylanguagetools2012}.
480
481 \subsubsection{Installation on Linux} 
482 \label{sec-installation-on-linux}
483 Download CCS for Linux from:\\
484 \url{http://processors.wiki.ti.com/index.php/Category:Code\_Composer\_Studio\_v5}
485
486 Once downloaded, add executable permission to the installation file
487 and launch the installation by executing it. Installation must be done
488 by the root user in order to install a driver set.
489
490 \lstset{language=bash}
491 \begin{lstlisting}
492 chmod +x ccs_setup_5.5.0.00077.bin
493 sudo ./ccs_setup_5.5.0.00077.bin
494 \end{lstlisting}
495
496 After installation the application can be executed with:
497
498 \lstset{language=bash}
499 \begin{lstlisting}
500 cd <ccs>/ccsv5/eclipse/
501 ./ccstudio
502 \end{lstlisting}
503
504 The first launch on 64bits systems might fail. This can happen because CCS5 is
505 a 32 bit application and thus requires 32 bit libraries. They can be
506 installed by:
507
508 \lstset{language=bash}
509 \begin{lstlisting}
510 sudo apt-get install libgtk2.0-0:i386 libxtst6:i386
511 \end{lstlisting}
512
513 If the application crashes with a segmentation fault edit file:
514
515 \lstset{language=bash}
516 \begin{lstlisting}
517 nano <ccs>/ccsv5/eclipse/plugins/com.ti.ccstudio.branding_<version>/plugin_customization.ini
518 \end{lstlisting}
519
520 And change key \texttt{org.eclipse.ui/showIntro} to \texttt{false}.
521
522 \subsubsection{Installation on Windows}
523 \label{sec-installation-on-windows}
524 Installation for Windows is more straightforward than the installation
525 procedure for Linux. Download CCS for Windows from:\\
526 \url{http://processors.wiki.ti.com/index.php/Category:Code\_Composer\_Studio\_v5}
527
528 Once downloaded run the ccs\_setup\_5.5.0.00077.exe and install the CCS.
529
530 \subsubsection{First launch} 
531 \label{sec-first-launch}
532 If no other licence is available, choose ``FREE License -- for use
533 with XDS100 JTAG Emulators'' from the licensing options. Code download
534 for the board uses the XDS100 hardware.
535
536 \subsection{Matlab/Simulink}
537 \label{sec-matlab-simulink}
538 Matlab Simulink is a set of tools, runtime environment and development
539 environment for Model--Based \cite{modelbasedwiki2013} applications development,
540 simulations and code generation for target platforms.  Supported Matlab Simulink
541 version is R2013b for 64 bits Linux and Windows. A licence for an Embedded Coder is
542 necessary to be able to generate code from Simulink models, containing RPP blocks.
543
544 \subsection{HalCoGen}
545 \label{sec-halcogen}
546 HalCoGen (HAL Code Generator) is a tool for graphical configuration of peripherals, clocks, interrupts and other MCU parameters. It generates C code which can be imported to the Code Composer Studio.
547
548 The tool is available for Windows at 
549 \begin{quotation}
550 \url{http://www.ti.com/tool/halcogen}
551 \end{quotation}
552
553 The HalCoGen has been used in early development stage of the RPP
554 project to generate the base code for some of the peripheral. The
555 trend is to not to use the HalCoGen any more, because the generated
556 code is not reliable enough for safety critical applications. Anyway it is
557 sometimes helpful to use it as a reference.
558
559 The HalCoGen is distributed for Windows only, but can be run on Linux
560 under Wine (tested with Wine version 1.6.2).
561
562 \subsection{GtkTerm and Bray Terminal}
563 \label{sec-gtkterm-bray-terminal}
564 Most of the interaction with the board is done through a RS-232 serial
565 connection. The terminal software used for communication is called GtkTerm for
566 Linux and Bray terminal for Windows.
567
568 To install GtkTerm execute:
569
570 \lstset{language=bash}
571 \begin{lstlisting}
572 sudo apt-get install gtkterm
573 \end{lstlisting}
574
575 The Bray Terminal does not require any installation and the executable file is
576 available at\\
577 \url{https://sites.google.com/site/terminalbpp/}
578
579 \subsection{C Compiler}
580 \label{sec-c-compiler}
581 A C language compiler has to be available on the development system to be able to
582 compile Matlab Simulink blocks S-functions.
583
584 For Linux a GCC 4.8.1 compiler is recommended and can be installed with a
585 command
586
587 \lstset{language=bash}
588 \begin{lstlisting}
589 sudo apt-get install gcc
590 \end{lstlisting}
591
592 For Windows, the C/C++ compiler is a part of Windows SDK, which is available from\\
593 \url{http://www.microsoft.com/en-us/download/details.aspx?id=8279}
594
595 \section{Project installation}
596 \label{sec-project-installation}
597 The RPP software is distributed in three packages and a standalone pdf
598 file containing this documentation. Every package is named like
599 \emph{$\langle$package\_name$\rangle$-version.zip}. The three packages
600 are:
601
602 \begin{description}
603 \item[rpp-simulink] Contains the source code of Matlab Simulink
604   blocks, demo models and scripts for downloading the generated
605   firmware to the target board from Matlab/Simulink. Details can be
606   found in Chapter \ref{chap-simulink-coder-target}.
607
608   The package also contains the binary of the RPP Library and all its
609   headers and other files necessary for building and downloading
610   Simulink models.
611 \item[rpp-test-sw] Contains an application for interactive testing and
612   control of the \tgtBoardName{} board over the serial interface. Details can be
613   found in Chapter~\ref{chap-rpp-test-software}.
614
615   The package also contains the binary of the RPP Library and all
616   headers and other files necessary for building and downloading the
617   application.
618 \item[rpp-lib] Contains the source code of the RPP library, described
619   in Chapter \ref{chap-c-support-library}. If you want to make any
620   changes in the drivers or the RPP API, this library has to be
621   compiled and linked with applications in the other two packages.
622   Library compilation is described in Section \ref{sec-compilation}.
623 \end{description}
624
625 The following sections describe how to start working with individual
626 packages.
627
628 \subsection{rpp-simulink}
629 \label{sec-rpp-simulink-installation}
630 This section describes how to install the rpp-simulink project, which
631 is needed to try the demo models or to build your own models that use
632 the RPP blocks.
633
634 \begin{enumerate}
635 \item Unzip the \texttt{rpp-simulink-version.zip} file.
636 \item Follow the procedure  from Section
637   \ref{sec-configuration-simulink-for-rpp} for configuring Matlab
638   Simulink for the RPP project.
639 \item Follow the procedure from Section \ref{sec-crating-new-model}
640   for instructions about creating your own model which will use the
641   RPP Simulink blocks or follow the instructions in
642   Section~\ref{sec-running-model-on-hw} for downloading the firmware to the RPP hardware.
643 \end{enumerate}
644
645 \subsection{rpp-test-sw}
646 \label{sec-test-sw-installation}
647 This section describes how to install and run the application that
648 allows you to interactively control the RPP hardware. This can be
649 useful, for example, to test your modifications of the RPP library.
650
651 \begin{enumerate}
652         \item Unzip the \texttt{rpp-test-sw-version.zip} file.
653         \item Open the Code Composer Studio (see Section \ref{sec-ti-ccs}).
654         \item Import the \texttt{rpp-test-sw} project as described in
655           Section \ref{sec-openning-of-existing-project}.
656         \item Right click on the \texttt{rpp-test-sw} project in the
657       \textsc{Project Explorer} and select \textsc{Build Project}.
658         \item Follow the instructions in
659       Section~\ref{sec-running-software-on-hw} to download, debug and
660       run the software on the target hardware.
661 \end{enumerate}
662
663 \subsection{rpp-lib}
664 \label{sec-rpp-lib-installation}
665
666 This section describes how to open the rpp-lib project in Code
667 Composer Studio and how to use the resulting static library in an
668 application. This is only necessary if you need to modify the library
669 for some reason.
670
671 \begin{enumerate}
672         \item Unzip the \texttt{rpp-lib-version.zip} file.
673         \item Open the Code Composer Studio (see Section \ref{sec-ti-ccs}).
674         \item Import the rpp-lib project from directory
675           \texttt{rpp-lib-XXX/build/\tgtId} as described in
676           Section~\ref{sec-openning-of-existing-project}.
677         \item Compile the static library by selecting \textsc{Project
678             $\rightarrow$ Build Project} (see Section
679           \ref{sec-compilation} for more information). The compiled
680           library \texttt{rpp-lib.lib} and file
681           \texttt{Makefile.config} will appear in the
682           \texttt{rpp-lib-XXX} directory.
683     \item Either copy the compiled library and the content of the
684       \texttt{rpp/include} directory to the application, where you
685       want to use it or use the library in place, as described in
686       Section~\ref{sec:creating-new-project}.
687       \begin{itemize}
688       \item In the rpp-simulink application the library is located in
689         the \texttt{rpp/lib} folder.
690       \item In the rpp-test-sw application the library is located in
691         the \texttt{rpp-lib} folder.
692       \end{itemize}
693 \end{enumerate}
694
695 \section{Code Composer Studio usage}
696 \label{sec-code-composerpstudio-usage}
697
698 \subsection{Opening an existing project}
699 \label{sec-openning-of-existing-project}
700 The procedure for opening a project is similar to opening a project in
701 the standard Eclipse IDE.
702
703 \begin{enumerate}
704         \item Launch Code Composer Studio
705         \item Select \textsc{File$\rightarrow$Import}
706         \item In the dialog window select \textsc{Code Composer
707         Studio$\rightarrow$Existing CCS Eclipse project} as an import
708       source (see Figure \ref{fig-import-project}).
709         \item In the next dialog window click on \textsc{Browse} button
710       and find the root directory of the project.
711     \item Select the requested project in the \textsc{Discovered
712         project} section so that the result looks like in Figure
713       \ref{fig-select-project}.
714     \item Click the \textsc{Finish} button.
715 \end{enumerate}
716
717 \begin{figure}[H]\begin{center}
718         \includegraphics[width=350px]{images/import_project.png}
719         \caption{Import project dialog}
720         \label{fig-import-project}
721 \end{center}\end{figure}
722
723 \begin{figure}[H]\begin{center}
724         \includegraphics[width=350px]{images/select_project.png}
725         \caption{Select project dialog}
726         \label{fig-select-project}
727 \end{center}\end{figure}
728
729 \newpage
730 \subsection{Creating new project}
731 \label{sec:creating-new-project}
732 Follow these steps to create an application for \tgname{} MCU compiled with
733 CGT.
734
735 \begin{compactenum}
736 \item Create a new empty CCS project. Select \mcuname{} device, XDS100v2
737   connection and set Linker command file to
738   \texttt{rpp-lib/build/\tgtId/\ldscriptname}.
739
740   \noindent\includegraphics[scale=0.45]{images/base_1.png}
741
742 \item In \textsc{Project Explorer}, create normal folders
743   named \texttt{include} and \texttt{src}.
744
745 \item If you use Git version control system, add \texttt{.gitignore}
746   file with the following content to the root of that project:
747   \lstset{language=}
748 \begin{lstlisting}
749 Debug
750 Release
751 .settings/*
752 \end{lstlisting}
753
754   \newpage
755 \item In project \textsc{Properties}, add new variable of type
756   \texttt{Directory} named \texttt{RPP\_LIB\_ROOT} and set it to the
757   rpp-lib directory
758   root.
759
760   \noindent\includegraphics[scale=.45]{images/base_2.png}
761
762 \item Configure the compiler \#include search path to contain
763   project's \texttt{include} directory, \penalty-100
764   \texttt{\$\{RPP\_LIB\_ROOT\}/os/7.0.2/include} and
765   \texttt{\$\{RPP\_LIB\_ROOT\}/rpp/include}, in that order.
766
767   \includegraphics[scale=.43]{images/base_5.png}
768
769   \newpage
770 \item Add \texttt{\$\{RPP\_LIB\_ROOT\}/rpp-lib.lib} to the list of
771   linked libraries before the runtime support library
772   (\texttt{\tgtRtlib}).
773
774   \noindent\includegraphics[scale=.45]{images/base_3.png}
775
776 \item Configure the compiler to allow GCC extensions.
777
778   \noindent\includegraphics[scale=.45]{images/base_6.png}
779
780 \newpage
781 \item Create \texttt{main.c} file with the following content:
782 \begin{lstlisting}[language=C]
783 #include <rpp/rpp.h>
784
785 int main(void)
786 {
787         rpp_init();
788         rpp_sci_printf("Hello world\n");
789         vTaskStartScheduler();
790         return 0; /* not reached */
791 }
792
793 void vApplicationMallocFailedHook()
794 {}
795 void vApplicationStackOverflowHook()
796 {}
797 \end{lstlisting}
798
799 \item Compile the application by e.g. \textsc{Project $\rightarrow$
800     Build All}.
801 \item Select \textsc{Run} $\rightarrow$ \textsc{Debug}. The
802   application will be downloaded to the processor and run. A
803   breakpoint is automatically placed at \texttt{main()} entry. To
804   continue executing the application select \textsc{Run} $\rightarrow$
805   \textsc{Resume}.
806 \item If your application fails to run with a \texttt{\_dabort} interrupt, check
807 that the linker script selected in step 1 is not excluded from the build.
808 You can do this by right clicking the \texttt{\ldscriptname}  file
809 in the \textsc{Project Explorer} and unchecking the \textsc{Exclude from build}
810 item. The Code Composer Studio sometimes automaticaly excludes this file from
811 the build process when creating a new project.
812
813 % \item If not already created for another project, create new target
814 %   configuration. Select \textsc{Windows $\rightarrow$ Show View
815 %     $\rightarrow$ Target Configurations}. In the shown window, click
816 %   on \textsc{New Target Configuration} icon and configure XDS100v2
817 %   connection and \mcuname{} device as shown below. Click \textsc{Save},
818 %   connect your board and click \textsc{Test Connection}.
819
820 %   \medskip
821 %   \includegraphics[width=\linewidth]{images/target_conf.png}
822
823 % \newpage
824 \item Optionally, you can change debugger configuration by selecting
825   \textsc{Run $\rightarrow$ Debug Configurations}. In the
826   \textsc{Target} tab, you can configure not to break at \texttt{main}
827   or not to erase the whole flash, but necessary sectors only (see the
828   figure below).
829
830   \includegraphics[width=\linewidth]{images/debug_conf_flash.png}
831
832
833 \end{compactenum}
834
835 %% Comment this out for Eaton
836 % \subsubsection{Steps to configure new POSIX application:}
837 % Such an application can be used to test certain FreeRTOS features on
838 % Linux and can be compiled with a native GCC compiler.
839
840 % \begin{compactenum}
841 %       \item Create a new managed C project that uses Linux GCC toolchain.
842 %       \item Create a source folder \texttt{src}. Link all files from original
843 % CCS application to this folder.
844 %       \item Create a normal folder \texttt{include}. Create a folder
845 % \texttt{rpp} inside of it.  
846 %       \item Add common \texttt{.gitignore} to the root of that project:
847 % \lstset{language=}
848 % \begin{lstlisting}
849 % Debug
850 % Release
851 % .settings/*
852 % \end{lstlisting}
853 %       \item Add new variable \texttt{RPP\_LIB\_ROOT} and point to this
854 % repository branch root.\newline{}
855 % \noindent\includegraphics[width=\linewidth]{images/base_posix_1.png}
856 %       \item Configure compiler to include local includes, CCS application
857 % includes, OS includes for POSIX and RPP includes, in that order.\newline{}
858 % \noindent\includegraphics[width=\linewidth]{images/base_posix_2.png}
859 % \newpage
860 %       \item Add \texttt{rpp} and \texttt{pthread} to linker libraries and add
861 % \texttt{RPP\_LIB\_ROOT} to the library search path.\newline{}
862 % \noindent\includegraphics[width=\linewidth]{images/base_posix_3.png}
863 % \end{compactenum}
864
865 \subsubsection{Content of the application}
866
867 \begin{enumerate}
868 \item Include RPP library header file. 
869   \lstset{language=c++}
870 \begin{lstlisting}
871 #include "rpp/rpp.h"
872 \end{lstlisting}
873
874   If you want to reduce the size of the final application, you can
875   include only the headers of the needed modules. In that case, you
876   need to include two additional headers: \texttt{base.h} and, in case
877   when SCI is used for printing, \texttt{rpp/sci.h}.
878 \begin{lstlisting}
879 #include "rpp/hbr.h" /* We want to use H-bridge */
880 #include <base.h>       /* This is the necessary base header file of the rpp library. */
881 #include "rpp/sci.h" /* This is needed, because we use rpp_sci_printf in following examples. */
882 \end{lstlisting}
883
884 \newpage
885 \item Create one or as many FreeRTOS task function definitions as
886   required. Those tasks can use functions from the RPP library. Beware
887   that currently not all RPP functions are
888   reentrant\footnote{Determining which functions are not reentrant and
889     marking them as such (or making them reentrant) is planned as
890     future work.}. \lstset{language=c++}
891 \begin{lstlisting}
892 void my_task(void* p)
893 {
894     static const portTickType freq_ticks = 1000 / portTICK_RATE_MS;
895     portTickType last_wake_time = xTaskGetTickCount();
896     while (TRUE) {
897         /* Wait until next step */
898         vTaskDelayUntil(&last_wake_time, freq_ticks);
899         rpp_sci_printf((const char*)"Hello RPP.\r\n");
900     }
901 }
902 \end{lstlisting}
903
904 \item Create the main function that will:
905  \begin{itemize}
906         \item Initialize the RPP board. If you have included only selected
907 modules in step 1, initialize only those modules by calling their init
908 functions, for
909 example \texttt{rpp\_hbr\_init\(\)}.
910         \item Spawn the tasks the application requires. Refer to FreeRTOS API
911 for details.
912 \item Start the FreeRTOS Scheduler. Refer to FreeRTOS API for details
913   \cite{freertosapi}.
914         \item Handle error when the FreeRTOS scheduler cannot be started.
915
916 \lstset{language=c++}
917 \begin{lstlisting}
918 void main(void)
919 {
920     /* In case whole library is included: */
921         /* Initialize RPP board */
922         rpp_init();
923     /* In case only selected modules are included: */
924         /* Initialize HBR */
925         rpp_hbr_init();
926         /* Initialize sci for printf */
927         rpp_sci_init();
928         /* Enable interrups */
929         _enable_IRQ();
930
931     /* Spawn tasks */
932     if (xTaskCreate(my_task, (const signed char*)"my_task",
933             512, NULL, 0, NULL) != pdPASS) {
934         #ifdef DEBUG
935         rpp_sci_printf((const char*)
936             "ERROR: Cannot spawn control task.\r\n"
937         );
938         #endif
939         while (TRUE) { ; }
940     }
941
942     /* Start the FreeRTOS Scheduler */
943     vTaskStartScheduler();
944
945     /* Catch scheduler start error */
946     #ifdef DEBUG
947     rpp_sci_printf((const char*)
948             "ERROR: Problem allocating memory for idle task.\r\n"
949         );
950     #endif
951     while (TRUE) { ; }
952 }
953 \end{lstlisting}
954
955  \end{itemize}
956 \item Create hook functions for FreeRTOS:
957  \begin{itemize}
958  \item \texttt{vApplicationMallocFailedHook()} allows to catch memory allocation
959 errors.
960 \item \texttt{vApplicationStackOverflowHook()} allows to catch stack
961   overflow errors.
962
963 \lstset{language=c++}
964 \begin{lstlisting}
965 #if configUSE_MALLOC_FAILED_HOOK == 1
966 /**
967  * FreeRTOS malloc() failed hook.
968  */
969 void vApplicationMallocFailedHook(void) {
970     #ifdef DEBUG
971     rpp_sci_printf((const char*)
972             "ERROR: manual memory allocation failed.\r\n"
973         );
974     #endif
975 }
976 #endif
977
978
979 #if configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW > 0
980 /**
981  * FreeRTOS stack overflow hook.
982  */
983 void vApplicationStackOverflowHook(xTaskHandle xTask,
984                                    signed portCHAR *pcTaskName) {
985     #ifdef DEBUG
986     rpp_sci_printf((const char*)
987             "ERROR: Stack overflow : \"%s\".\r\n", pcTaskName
988         );
989     #endif
990 }
991 #endif
992 \end{lstlisting}
993
994 \newpage
995  \end{itemize}
996 \end{enumerate}
997
998
999 \subsection{Downloading and running the software}
1000 \label{sec-running-software-on-hw}
1001 \subsubsection{Code Composer Studio Project}
1002 \label{sec-ccs-run-project}
1003 When an application is distributed as a CCS project, you have to open the
1004 project in the CCS as described in the Section
1005 \ref{sec-openning-of-existing-project}. Once the project is opened and built, it
1006 can be easily downloaded to the target hardware with the following procedure:
1007
1008 \begin{enumerate}
1009 \ifx\tgtId\tgtIdTMSRPP
1010         \item Connect the Texas Instruments XDS100v2 USB emulator to the JTAG port.
1011         \item Connect a USB cable to the XDS100v2 USB emulator and the development computer.
1012 \else
1013         \item Connect the USB cable to the \tgtBoardName{} board.
1014 \fi
1015         \item Plug in the power supply.  
1016         \item In the Code Composer Studio click on the
1017 \textsc{Run$\rightarrow$Debug}. The project will  be optionally built and
1018 the download process will start. The Code Composer Studio will switch into the debug
1019 perspective, when the download is finished.
1020         \item Run the program by clicking on the \textsc{Run} button, with the
1021 green arrow.  
1022 \end{enumerate}
1023
1024 \subsubsection{Binary File}
1025 \label{sec-binary-file}
1026 If the application is distributed as a binary file, without source code and CCS
1027 project files, you can download and run just the binary file by creating a new
1028 empty CCS project and configuring the debug session according to the following
1029 procedure:
1030
1031 \begin{enumerate}
1032         \item In Code Composer Studio click on
1033 \textsc{File$\rightarrow$New$\rightarrow$CCS Project}.  
1034         \item In the dialog window, type in a project name, for example
1035 myBinaryLoad, Select \textsc{Device
1036 variant} (ARM, Cortex R, \mcuname, Texas Instruments XDS100v2 USB Emulator)
1037 and select project template to \textsc{Empty Project}. The filled dialog should
1038 look like in Figure~\ref{fig-new-empty-project}
1039 \item Click the \textsc{Finish} button and a new empty project will
1040   be created.
1041 \item In the \textsc{Project Explorer} right-click on the project and
1042   select \textsc{Debug as$\rightarrow$Debug configurations}.
1043         \item Click  \textsc{New launch configuration} button
1044         \item Rename the New\_configuration to, for example, myConfiguration.
1045         \item Select configuration target file by clicking the \textsc{File
1046 System} button, finding and selecting the \texttt{rpp-lib-XXX/build/\tgtId/\tgconfigfilename} file. The result
1047 should look like in Figure~\ref{fig-debug-conf-main-diag}.  
1048 \item In the \textsc{program} pane select the binary file you want to
1049   download to the board. Click on the \textsc{File System} button,
1050   find and select the binary file. Try, for example
1051   \texttt{rpp-test-sw.out}. The result should look like in
1052   Figure~\ref{fig-debug-conf-program-diag}.
1053 \item You may also tune the target configuration as described in
1054   Section \ref{sec-target-configuration}.
1055 \item Finish the configuration by clicking the \textsc{Apply} button
1056   and download the code by clicking the \textsc{Debug} button. You can
1057   later invoke the download also from the
1058   \textsc{Run$\rightarrow$Debug} CCS menu. It is not necessary to
1059   create more Debug configurations and CCS empty projects as you can
1060   easily change the binary file in the Debug configuration to load a
1061   different binary file.
1062 \end{enumerate}
1063
1064 \begin{figure}[H]\begin{center}
1065         \includegraphics[scale=.45]{images/new_empty_project.png}
1066         \caption{New empty project dialog}
1067         \label{fig-new-empty-project}
1068 \end{center}\end{figure}
1069
1070 \begin{figure}[H]\begin{center}
1071         \includegraphics[scale=.45]{images/debug_configuration_main.png}
1072         \caption{Debug Configuration Main dialog}
1073         \label{fig-debug-conf-main-diag}
1074 \end{center}\end{figure}
1075
1076 \subsection{Target configuration}
1077 \label{sec-target-configuration}
1078 Default target configuration erases the whole Flash memory, before
1079 downloading the code. This takes long time and in most cases it is
1080 not necessary. You may disable this feature by the following procedure:
1081 \begin{enumerate}
1082         \item Right click on the project name in the \textsc{Project Browser}
1083         \item Select \textsc{Debug as$\rightarrow$Debug Configurations}
1084         \item In the dialog window select \textsc{Target} pane.
1085         \item In the \textsc{Flash Settings}, \textsc{Erase Options} select
1086 \textsc{Necessary sectors only}.
1087         \item Save the configuration by clicking the \textsc{Apply} button
1088 and close the dialog.
1089 \end{enumerate}
1090
1091 \begin{figure}[H]\begin{center}
1092         \includegraphics[scale=.45]{images/debug_configuration_program.png}
1093         \caption{Configuration Program dialog}
1094         \label{fig-debug-conf-program-diag}
1095 \end{center}\end{figure}
1096
1097 \section{Matlab Simulink usage}
1098 \label{sec-matlab-simulink-usage}
1099 This section describes the basics of working with the RPP code
1100 generation target for Simulink. For a more detailed description of the
1101 code generation target refer to
1102 Chapter~\ref{chap-simulink-coder-target}.
1103
1104 \subsection{Configuring Simulink for RPP}
1105 \label{sec-configuration-simulink-for-rpp}
1106 Before any work or experiments with the RPP blocks and models, the RPP
1107 target has to be configured to be able to find the ARM cross-compiler,
1108 native C compiler and some other necessary files. Also the S-Functions
1109 of the blocks have to be compiled by the mex tool.
1110 \begin{enumerate}
1111 \item Download and install Code Composer Studio CCS (see
1112   Section~\ref{sec-ti-ccs}).
1113 \item Install a C compiler. On Windows follow Section~\ref{sec-c-compiler}.
1114 \item On Windows you have to tell the \texttt{mex} which C compiler to
1115   use. In the Matlab command window run the \texttt{mex -setup}
1116   command and select the native C compiler.
1117
1118 \begin{lstlisting}[basicstyle=\tt\footnotesize]
1119 >> mex -setup
1120
1121 Welcome to mex -setup.  This utility will help you set up
1122 a default compiler.  For a list of supported compilers, see
1123 http://www.mathworks.com/support/compilers/R2013b/win64.html
1124
1125 Please choose your compiler for building MEX-files:
1126
1127 Would you like mex to locate installed compilers [y]/n? y
1128
1129 Select a compiler:
1130 [1] Microsoft Software Development Kit (SDK) 7.1 in c:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio 10.0
1131
1132 [0] None
1133
1134 Compiler: 1
1135
1136 Please verify your choices:
1137
1138 Compiler: Microsoft Software Development Kit (SDK) 7.1
1139 Location: c:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio 10.0
1140
1141 Are these correct [y]/n? y
1142
1143 ***************************************************************************
1144   Warning: MEX-files generated using Microsoft Windows Software Development
1145            Kit (SDK) require that Microsoft Visual Studio 2010 run-time
1146            libraries be available on the computer they are run on.
1147            If you plan to redistribute your MEX-files to other MATLAB
1148            users, be sure that they have the run-time libraries.
1149 ***************************************************************************
1150
1151
1152 Trying to update options file: C:\Users\Michal\AppData\Roaming\MathWorks\MATLAB\R2013b\mexopts.bat
1153 From template:              C:\PROGRA~1\MATLAB\R2013b\bin\win64\mexopts\mssdk71opts.bat
1154
1155 Done . . .
1156
1157 **************************************************************************
1158   Warning: The MATLAB C and Fortran API has changed to support MATLAB
1159            variables with more than 2^32-1 elements.  In the near future
1160            you will be required to update your code to utilize the new
1161            API. You can find more information about this at:
1162            http://www.mathworks.com/help/matlab/matlab_external/upgrading-mex-files-to-use-64-bit-api.html
1163            Building with the -largeArrayDims option enables the new API.
1164 **************************************************************************
1165 \end{lstlisting}
1166
1167 \item Configure the RPP code generation target:
1168
1169 Open Matlab and in the command window run:
1170
1171 \lstset{language=Matlab}
1172 \begin{lstlisting}
1173 cd <rpp-simulink>/rpp/rpp/
1174 rpp_setup
1175 \end{lstlisting}
1176
1177 This will launch the RPP setup script. This script will ask the user to provide
1178 the path to the CCS compiler root directory (the directory where \texttt{armcl}
1179 binary is located), normally:
1180
1181 \begin{verbatim}
1182 <ccs>/tools/compiler/arm_5.X.X/
1183 \end{verbatim}
1184
1185 Then Matlab path will be updated and block S-Functions will be built.
1186
1187 \item Create new model or load a demo:
1188
1189   Demos are located in \texttt{\repo/rpp/demos}. Creation of new
1190   models is described in Section~\ref{sec-crating-new-model} below.
1191 \end{enumerate}
1192
1193
1194 \subsection{Working with demo models}
1195 \label{sec-openning-demo-models}
1196 The demo models are available from the directory
1197 \texttt{\repo/rpp/demos}. To access the demo models for reference or
1198 for downloading to the RPP board open them in Matlab. Use either the
1199 GUI or the following commands:
1200
1201 \begin{lstlisting}[language=Matlab]
1202 cd <rpp-simulink>/rpp/demos
1203 open cantransmit.slx
1204 \end{lstlisting}
1205
1206 The same procedure can be used to open any other models. To build the
1207 demo select \textsc{Code$\rightarrow$C/C++ Code $\rightarrow$Build
1208   Model}. This will generate the C code and build the binary firmware
1209 for the RPP board. To run the model on the target hardware see
1210 Section~\ref{sec-running-model-on-hw}.
1211
1212 \subsection{Creating new model}
1213 \label{sec-crating-new-model}
1214 \begin{enumerate}
1215         \item Create a model by clicking \textsc{New$\rightarrow$Simulink Model}.
1216         \item Open the configuration dialog by clicking \textsc{Simulation$\rightarrow$Model Configuration Parameters}.
1217         \item The new Simulink model needs to be configured in the following way:
1218         \begin{compactitem}
1219         \item Solver (Figure \ref{fig-solver}):
1220          \begin{compactitem}
1221          \item Solver type: \emph{Fixed-step}
1222      \item Solver: \emph{discrete}
1223      \item Fixed-step size: \emph{Sampling period in seconds. Minimum
1224          is 0.001.}
1225          \item Tasking mode: \textit{SingleTasking}.
1226            \begin{figure}
1227                  \centering
1228                  \includegraphics[scale=.45]{images/simulink_solver.png}
1229                  \caption{Solver settings}
1230                  \label{fig-solver}
1231         \end{figure}
1232          \end{compactitem}
1233 %       \item Diagnostics $\rightarrow$ Sample Time (Figure~\ref{fig-sample-time-settings}):
1234 %        \begin{compactitem}
1235 %        \item Disable warning ``Source block specifies -1 sampling
1236 %        time''. It's ok for the source blocks to run once per tick.
1237 %          \begin{figure}
1238 %                \centering
1239 %                \includegraphics[scale=.45]{images/simulink_diagnostics.png}
1240 %                \caption{Sample Time settings}
1241 %                \label{fig-sample-time-settings}
1242 %       \end{figure}
1243 %       \end{compactitem}
1244         \item Code generation (Figure~\ref{fig-code-gen-settings}):
1245          \begin{compactitem}
1246          \item Set ``System target file'' to \texttt{rpp.tlc}.
1247            \begin{figure}
1248                  \centering
1249                  \includegraphics[scale=.45]{images/simulink_code.png}
1250                  \caption{Code Generation settings}
1251                  \label{fig-code-gen-settings}
1252         \end{figure}
1253         \end{compactitem}
1254 \end{compactitem}
1255 \item Once the model is configured, you can open the Library Browser
1256   (\textsc{View $\rightarrow$ Library Browser}) and add the necessary
1257   blocks to create the model. The RPP-specific blocks are located in
1258   the RPP Block Library.
1259         \item From Matlab command window change the current directory to where
1260 you want your generated code to appear, e.g.:
1261 \begin{lstlisting}[language=Matlab]
1262 cd /tmp/my-code
1263 \end{lstlisting}
1264 The code will be generated in a subdirectory named
1265 \texttt{<model>\_rpp}, where \texttt{model} is the name of the
1266 Simulink model.
1267         \item Generate the code by choosing \textsc{Code $\rightarrow$ C/C++
1268 Code  $\rightarrow$ Build Model}.
1269 \end{enumerate}
1270
1271 To run the model on the \tgtBoardName{} board continue with Section
1272 \ref{sec-running-model-on-hw}.
1273
1274 \subsection{Running models on the RPP board}
1275 \label{sec-running-model-on-hw}
1276 To run the model on the \tgtBoardName{} hardware you have to enable the download
1277 feature and build the model by following this procedure:
1278  \begin{enumerate}
1279  \item Open the model you want to run (see
1280    Section~\ref{sec-openning-demo-models} for example with demo
1281    models).
1282  \item Click on \textsc{Simulation$\rightarrow$Model Configuration
1283      Parameters}.
1284  \item In the \textsc{Code Generation$\rightarrow$RPP Options} pane
1285    check the \textsc{Download compiled binary to RPP} checkbox. Click
1286    the \textsc{OK} button
1287  \item Connect the target hardware to the computer (see Section
1288    \ref{sec-ccs-run-project}) and build the model by \textsc{Code
1289      $\rightarrow$ C/C++ Code $\rightarrow$ Build Model}. If the build
1290    succeeds, the download process will start automatically and once
1291    the downloading is finished, the application will run immediately.
1292 \end{enumerate}
1293
1294 %%\subsubsection{Using OpenOCD for downloading}
1295 %%\label{sec:using-open-downl}
1296 %%
1297 %%On Linux systems, it is possible to use an alternative download
1298 %%mechanism based on the OpenOCD tool. This results in much shorter
1299 %%download times. Using OpenOCD is enabled by checking ``Use OpenOCD to
1300 %%download the compiled binary'' checkbox. For more information about
1301 %%the OpenOCD configuration refer to our
1302 %%wiki\footnote{\url{http://rtime.felk.cvut.cz/hw/index.php/TMS570LS3137\#OpenOCD_setup_and_Flashing}}.
1303 %%
1304 %%Note: You should close any ongoing Code Composer Studio debug sessions
1305 %%before downloading the generated code to the RPP board. Otherwise the
1306 %%download fails.
1307
1308 \section{Configuring serial interface}
1309 \label{sec-configuration-serial-interface}
1310 The main mean for communication with the RPP board is the serial line.
1311 Each application may define its own serial line settings, but the
1312 following settings are the default:
1313
1314 \begin{itemize}
1315         \item Baudrate: 115200
1316         \item Parity: none
1317         \item Bits: 8
1318         \item Stopbits: 1
1319         \item Flow control: none
1320 \end{itemize}
1321
1322 Use GtkTerm on Linux or Bray Terminal on Windows for accessing the
1323 serial interface. On \tgtBoardName{} board, the serial line is tunneled over
1324 the USB.
1325 % TODO: Conditional compilation
1326  % See Section \ref{sec-hardware-description} for reference about
1327 % the position of the serial interface connector on the RPP board.
1328
1329 \section{Bug reporting}
1330 \label{sec-bug-reporting}
1331
1332 Please report any problems to CTU's bug tracking system at
1333 \url{https://redmine.felk.cvut.cz/projects/eaton-rm48}. New users have
1334 to register in the system and notify Michal Sojka about their
1335 registration via $\langle{}sojkam1@fel.cvut.cz\rangle{}$ email
1336 address.
1337
1338 \chapter{C Support Library}
1339 \label{chap-c-support-library}
1340
1341 This chapter describes the implementation of the C support library
1342 (RPP Library), which is used both for Simulink code generation target
1343 and command line testing tool.
1344
1345 \section{Introduction}
1346 \label{sec-description}
1347 The RPP C Support Library (also called RPP library) defines the API for
1348 working with the board. It includes drivers and the operating system.
1349 The library is
1350 designed from the board user perspective and exposes a simplified high-level API
1351 to handle the board's peripheral modules in a safe manner. The library is
1352 compiled as static library named \texttt{rpp-lib.lib} and can be found in
1353 \texttt{\repo/rpp/lib}.
1354
1355 The RPP library can be used in any project, where the RPP hardware
1356 support is required and it is also used in two applications --
1357 Simulink Coder Target, described in Chapter
1358 \ref{chap-simulink-coder-target}, and the command line testing tool,
1359 described in Chapter \ref{chap-rpp-test-software}.
1360
1361 For details about the library architecture, refer to Section~\ref{sec-software-architecture}.
1362
1363 \section{API development guidelines}
1364 \label{sec-api-development-guidlines}
1365
1366 The following are the development guidelines used for developing the RPP API:
1367
1368 \begin{compactitem}
1369         \item User documentation should be placed in header files, not in source
1370 code, and should be Doxygen formatted using autobrief. Documentation for each
1371 function present is mandatory.
1372         \item Function declarations in the headers files is for public functions
1373 only. Do not declare local/static/private functions in the header.
1374         \item Documentation in source code files should be non-doxygen formatted
1375 and intended for developers, not users. Documentation here is optional and at
1376 the discretion of the developer.
1377         \item Always use standard data types for IO when possible. Use custom
1378 structs as very last resort.  \item Use prefix based functions names to avoid
1379 clash. The prefix is of the form \texttt{$\langle$layer$\rangle$\_$\langle$module$\rangle$\_}, for example
1380 \texttt{rpp\_din\_update()} for the update function of the DIN module in the RPP
1381 Layer.  
1382         \item Be very careful about symbol export. Because it is used as a
1383 static library the modules should not export any symbol that is not intended to
1384 be used (function) or \texttt{extern}'ed (variable) from application. As a rule
1385 of thumb declare all global variables as static. 
1386         \item Only the RPP Layer symbols are available to user applications. All
1387 information related to lower layers is hidden for the application. This is
1388 accomplished by the inclusion of the rpp.h or rpp\_\{mnemonic\}.h file on the
1389 implementations files only and never on the interface files. Never expose any
1390 other layer to the application or to the whole system below the RPP layer. In
1391 other words, never \texttt{\#include "foo/bar.h"} in any RPP Layer header
1392 file.
1393 \end{compactitem}
1394
1395 \section{Coding style}
1396 \label{sec-coding-style}
1397 In order to keep the code as clean as possible, unified coding style
1398 should be followed by any contributor to the code. The used coding
1399 style is based on the default configuration of Code Composer Studio
1400 editor. Most notable rule is that the Tab character is 4 spaces.
1401
1402 The RPP library project is prepared for use of a tool named
1403 Uncrustify. The Uncrustify tool checks the code and fixes those lines
1404 that do not match the coding style. However, keep in mind that the
1405 program is not perfect and sometimes it can modify code where the
1406 suggested coding style has been followed. This does not causes
1407 problems as long as the contributor follows the committing procedure
1408 described in next paragraph.
1409
1410 When contributing to the code, the contributor should learn the
1411 current coding style from existing code. When a new feature is
1412 implemented and committed to the local repository, the following
1413 commands should be called in Linux terminal:
1414
1415 \begin{lstlisting}[language=bash]
1416 make uncrustify
1417 git diff
1418 \end{lstlisting}
1419 The first line command corrects many found coding style violations and
1420 the second command displays them. If the user agree with the
1421 modification, he/she should amend the last commit, for example by:
1422 \begin{lstlisting}[language=bash]
1423 git add --update
1424 git commit --amend
1425 \end{lstlisting}
1426
1427 \section{Subdirectory content description}
1428 \label{sec-rpp-lib-subdirectory-content-description}
1429
1430 The following files and directories are present in the library source
1431 code package:
1432
1433 \begin{description}
1434 \item[rpp-lib.lib] Compiled RPP library.
1435
1436   The library is needed for Simulink models and other ARM/\tgname{}
1437   applications. It is placed here by the Makefile, when the library is
1438   compiled.
1439
1440 \item[apps/] Various applications related to the RPP library.
1441
1442   This include the CCS studio project for generating of the static
1443   library and a test suite. The test suit in this directory has
1444   nothing common with the test suite described later in
1445   Chapter~\ref{chap-rpp-test-software} and those two suits are going
1446   to be merged in the future. Also other Hello World applications are
1447   included as a reference about how to create an \tgname{}
1448   application.
1449 \item[build] The library can be compiled for multiple targets. Each
1450   supported target has a subdirectory here, which stores configuration
1451   of how to compile the library and applications for different target.
1452   Each subdirectory contains a CCS project and Makefiles to build the
1453   library for the particular target.
1454 \item[build/$\langle$target$\rangle$/Makefile.config] Configuration
1455   for the particular target. This includes compiler and linker
1456   switches etc.
1457 \item[build/$\langle$target$\rangle$/*.cmd]
1458 CGT Linker command file.
1459
1460 This file is used by all applications that need to tun on the RPP
1461 board, including the Simulink models and test suite. It includes
1462 instructions for the CGT Linker about target memory layout and where
1463 to place various code sections.
1464 \item[os/] OS layers directory. See
1465   Section~\ref{sec-operating-system-layer} for more information about
1466   currently available operating system versions and
1467   Section~\ref{sec-changing-os} for information how to replace the
1468   operating system.
1469 \item[rpp/] Main directory for the RPP library.
1470 \item[rpp/doc/] RPP Library API
1471   documentation.
1472 \item[rpp/include/\{layer\} and rpp/src/\{layer\}] Interface files and
1473   implementations files for given \texttt{\{layer\}}. See
1474   Section~\ref{sec-software-architecture} for details on the RPP
1475   Layer.
1476 \item[rpp/include/rpp/rpp.h] Main library header file.
1477
1478   To use this library with all its modules, just include this file
1479   only. Also, before using any library function call the
1480   \texttt{rpp\_init()} function for hardware initialization.
1481 \item[rpp/include/rpp/rpp\_\{mnemonic\}.h] Header file for
1482   \texttt{\{mnemonic\}} module.
1483
1484   These files includes function definitions, pin definitions, etc,
1485   specific to \{mnemonic\} module. See also
1486   Section~\ref{sec-api-development-guidlines}.
1487
1488   If you want to use only a subset of library functions and make the
1489   resulting binary smaller, you may include only selected
1490   \texttt{rpp\_\{mnemonic\}.h} header files and call the specific
1491   \texttt{rpp\_\{mnemonic\}\_init} functions, instead of the
1492   \texttt{rpp.h} and \texttt{rpp\_init} function.
1493         \item[rpp/src/rpp/rpp\_\{mnemonic\}.c] Module implementation.
1494
1495       Implementation of \texttt{rpp\_\{mnemonic\}.h}'s functions on
1496       top of the DRV library.
1497         \item[rpp/src/rpp/rpp.c] Implementation of library-wide functions.
1498 \end{description}
1499
1500 \section{Compilation}
1501 \label{sec-compilation}
1502
1503 To compile the library open the Code Composer studio project
1504 \texttt{rpp-lib} from appropriate \texttt{build/<target>} directory
1505 (see Section~\ref{sec-openning-of-existing-project}) and build the
1506 project (\textsc{Project $\rightarrow$ Build Project}). If the build
1507 process is successful, the \texttt{rpp-lib.lib} and
1508 \texttt{Makefile.config} files will appear in the library root
1509 directory.
1510
1511 It is also possible to compile the library using the included
1512 \texttt{Makefile}. From the Linux command line run:
1513 \begin{lstlisting}[language=bash]
1514 cd <library-root>/build/<target>/Debug   #or Release
1515 make
1516 \end{lstlisting}
1517 Note that this only works if Code Composer Studio is installed in
1518 \texttt{/opt/ti} directory. Otherwise, you have to set
1519 \texttt{CCS\_UTILS\_DIR} variable.
1520
1521 On Windows command line run:
1522 \begin{lstlisting}[language=bash]
1523 cd <library-root>\build\<target>\Debug
1524 set CCS_UTILS_DIR=C:\ti\ccsv5\utils
1525 C:\ti\ccsv5\utils\bin\gmake.exe lib
1526 \end{lstlisting}
1527
1528 You have to use \texttt{gmake.exe} instead of \texttt{make} and it is
1529 necessary to set variable \texttt{CCS\_UTILS\_DIR} manually. You can
1530 also edit \texttt{\repo/build/Makefile.rules.arm} and set the variable
1531 there.
1532
1533 Note that the Makefile still requires the Code Composer Studio (ARM
1534 compiler) to be installed because of the CGT.
1535
1536 \section{Compiling applications using the RPP library}
1537 \label{sec:comp-appl-using}
1538
1539 The relevant aspects for compiling and linking an application using
1540 the RPP library are summarized below.
1541
1542 % \subsection{ARM target (RPP board)}
1543 % \label{sec:arm-target-rpp}
1544
1545 The detailed instructions are presented in
1546 Section~\ref{sec:creating-new-project}. Here we briefly repeat the
1547 main steps.
1548
1549         \begin{compactitem}
1550     \item Configure include search path to contain the directory of
1551       used FreeRTOS version, e.g.
1552       \texttt{\repo/os/7.0.2/include}. See Section
1553       \ref{sec-software-architecture}.
1554     \item Include \texttt{rpp/rpp.h} header file or just the needed
1555       peripheral specific header files such as \texttt{rpp/can.h}.
1556     \item Add library \texttt{rpp-lib.lib} to the linker libraries.
1557       The RPP library must be placed before Texas Instruments
1558       support library \tgtRtlib.
1559     \item Use the provided linker command file
1560       \texttt{\ldscriptname}.
1561         \end{compactitem}
1562
1563 % \subsection{POSIX target}
1564 % \label{sec:posix-target}
1565
1566 %       \begin{compactitem}
1567 %     \item Include headers files of the OS for Simulation. At the time
1568 %       of this writing the OS is POSIX FreeRTOS 6.0.4.
1569 %     \item Include header files for the RPP library or for modules you
1570 %       want to use (rpp\_can.h for CAN module for example).
1571 %     \item Add library \texttt{librpp.a} to the linker libraries.
1572 %     \item Add \texttt{pthread} to the linker libraries.
1573 %       \end{compactitem}
1574
1575 \section{Compiling API documentation}
1576 \label{sec-compiling-api-documentation}
1577 The documentation of the RPP layer is formatted using Doxygen
1578 documentation generator. This allows to generate a high quality API
1579 reference. To generate the API reference run in a Linux terminal:
1580
1581 \lstset{language=bash}
1582 \begin{lstlisting}
1583 cd <repo>/rpp/doc/api
1584 make
1585 xdg-open html/index.html
1586 \end{lstlisting}
1587
1588 The files under \texttt{\repo/rpp/doc/api/content} are used for the API
1589 reference generation are their name is self-explanatory:
1590
1591 \begin{verbatim}
1592 blocks_map.html
1593 blocks.png
1594 cvut.png
1595 footer.html
1596 main_page.dox
1597 \end{verbatim}
1598
1599 \section{Changing operating system}
1600 \label{sec-changing-os}
1601 The C Support Library contains by default the FreeRTOS operating
1602 system in version 7.0.2. This section describes what is necessary to
1603 change in the library and other packages in order to replace the
1604 operating system.
1605
1606 \subsection{Operating system code and API}
1607
1608 The source and header files of the current operating system (OS) are
1609 stored in directory \texttt{\repo/rpp/lib/os}. The files of the new
1610 operating system should also be placed in this directory.
1611
1612 To make the methods and resources of the new OS available to the C Support
1613 Library, modify the \texttt{\repo/rpp/lib/rpp/include/base.h} file to include
1614 the operating system header files.
1615
1616 Current implementation for FreeRTOS includes a header file
1617 \texttt{\repo/rpp/lib/os/\-7.0.2\-include/os.h}, which
1618 contains all necessary declarations and definitions for the FreeRTOS.
1619 We suggest to provide a similar header file for your operating system as
1620 well.
1621
1622 In order to compile another operating system into the library, it is
1623 necessary to modify \texttt{\repo/rpp/lib/Makefile.var} file, which
1624 contains a list of files that are compiled into the library. All lines
1625 starting with \texttt{os/} should be updated. 
1626
1627 \subsection{Device drivers}
1628 Drivers for SCI and ADC depend on the FreeRTOS features. These
1629 features need to be replaced by equivalent features of the new
1630 operating system. Those files should be modified:
1631 \begin{description}
1632 \item[\repo/rpp/lib/rpp/include/sys/ti\_drv\_sci.h] Defines a data
1633   structure, referring to FreeRTOS queue and semaphore.
1634 \item[\repo/rpp/lib/rpp/src/sys/ti\_drv\_sci.c] Uses FreeRTOS queues
1635   and semaphores.
1636 \item[\repo/rpp/lib/rpp/include/drv/sci.h] Declaration of
1637   \texttt{drv\_sci\_receive()} contains \texttt{portTick\-Type}. We
1638   suggest replacing this with OS independent type, e.g. number of
1639   milliseconds to wait, with $-1$ meaning infinite waiting time.
1640 \item[\repo/rpp/lib/rpp/src/drv/sci.c] Uses the following FreeRTOS
1641   specific features: semaphores, queues, data types
1642   (\texttt{portBASE\_TYPE}) and
1643   critical sections (\texttt{taskENTER\_CRITICAL} and
1644   \texttt{task\-EXIT\_CRITICAL}). Inside FreeRTOS critical sections,
1645   task preemption is disabled. The same should be ensured by the other
1646   operating system or the driver should be rewritten to use other
1647   synchronization primitives.
1648 \item[\repo/rpp/lib/rpp/src/drv/adc.c] Uses FreeRTOS semaphores.
1649 \end{description}
1650
1651 \subsection{System start}
1652 The initialization of the MCU and the system is in the
1653 \texttt{\repo/rpp/lib/rpp/src/sys/sys\_startup.c} file. If the new
1654 operating system needs to handle interrupts generated by the Real-Time
1655 Interrupt module, the pointer to the Interrupt Service Routine (ISR)
1656 \texttt{vPreemptiveTick} has to be replaced.
1657
1658 \subsection{Simulink template for main function}
1659
1660 When the operating system in the library is replaced, the users of the
1661 library must be changed as well. In case of Simulink code generation
1662 target, described in Chapter~\ref{chap-simulink-coder-target}, the
1663 template for generation of the \texttt{ert\_main.c} file, containing
1664 the main function, has to be modified to use proper functions for task
1665 creation, task timing and semaphores. The template is stored in
1666 \texttt{\repo/rpp/rpp/rpp\_srmain.tlc} file.
1667
1668 \chapter{Simulink Coder Target}
1669 \label{chap-simulink-coder-target}
1670
1671 The Simulink Coder Target allows to convert Simulink models to C code,
1672 compile it and download to the board.
1673
1674 \section{Introduction}
1675 \label{sec-introduction}
1676
1677 The Simulink RPP Target provides support for C source code generation from Simulink models and
1678 compilation of that code on top of the RPP library and the FreeRTOS operating system. This target
1679 uses Texas Instruments ARM compiler (\texttt{armcl}) included in the Code Generation Tools distributed with
1680 Code Composer Studio, and thus it depends on it for proper functioning.
1681
1682 This target also provides support for automatic download of the compiled binary to the RPP
1683 board.
1684
1685 \begin{figure}\begin{center}
1686 \noindent
1687 \includegraphics[scale=.45]{images/tlc_process.png}
1688 \caption{TLC code generation process. \cite[p. 1-6]{targetlanguagecompiler2013}}
1689 \end{center}\end{figure}
1690
1691 \section{Features and limitations}
1692 \label{sec-features}
1693
1694 \begin{itemize}
1695 \item Sampling frequencies up to 1\,kHz.
1696 \item Multi-rate models are executed in a single thread in
1697   non-preemptive manner. Support for multi-threaded execution will be
1698   available in the final version and will require careful audit of the
1699   RPP library with respect to thread-safe code.
1700 \item No External mode support yet. We work on it.
1701 \item Custom compiler options, available via OPTS variable in
1702   \emph{Make command} at \emph{Code Generation} tab (see Figure
1703   \ref{fig-code-gen-settings}). For example \texttt{make\_rtw
1704     OPTS="-O0 -g"}.
1705 \end{itemize}
1706
1707 \section{RPP Options pane}
1708 \label{sec-rpp-target-options}
1709
1710 The RPP Target includes the following configuration options, all of them
1711 configurable per model under  \textsc{Code Generation} \noindent$\rightarrow$
1712 \textsc{RPP Options}:
1713
1714 \begin{itemize}
1715 \item \textbf{C system stack size}: this parameter is passed directly
1716   to the linker for the allocation of the stack. Note that this stack
1717   is used only for initializing the application and FreeRTOS. Once
1718   everything is initialized, another stack is used by the generated
1719   code. See below. Default value is 4096.
1720
1721 \item \textbf{C system heap size}:
1722   \label{sec-rpp-target-options-heap-size} this parameter is passed
1723   directly to the linker for the allocation of the heap. Currently,
1724   the heap is not used, but will be used by the external mode in the future.
1725 Note that FreeRTOS uses its own heap whose size is independent of this
1726 parameter. 
1727 \item \textbf{Model step task stack size}: this parameter will be
1728 passed to the \texttt{xTaskCreate()} that
1729   creates the task for the model to run. In a Simulink model there are always two tasks:
1730  \begin{itemize}
1731  \item The worker task. This task is the one that executes the model
1732    step. This task requires enough stack memory to execute the step.
1733    If your model does not run, it might be caused by too small stack.
1734    The memory needed for the stack depends on the size and structure
1735    of the model.
1736  \item The control task. This task controls when the worker task should execute and controls overruns.
1737
1738  \end{itemize}
1739 \item \textbf{Download compiled binary to RPP}: if set, this option will download the generated binary to
1740   the board after the model is successfully built. Note that this option is unaware of the option
1741   \textit{Generate code only} in the \textit{Code Generation} options panel, so it will try to download even if
1742   only source code has been generated, failing graciously or uploading an old binary laying around
1743   in the build directory. This option calls the \texttt{rpp\_download.m} script, which is in turn a
1744   wrapper on the \texttt{loadti.sh}, \texttt{loadti.bat} and \texttt{loadopenocd.sh} script. More information on the \texttt{loadti.sh}
1745   script can be found in:
1746 \begin{verbatim}
1747 <ccs>/ccs_base/scripting/examples/loadti/readme.txt
1748 http://processors.wiki.ti.com/index.php/Loadti
1749 \end{verbatim}
1750
1751   The \texttt{loadti.sh} and \texttt{loadti.bat} script will close after the
1752 download of the generated program, leaving the loaded program running.
1753
1754   The \texttt{loadopenocd.sh} script will close after the download of the
1755 generated program as well, but the program will be stopped.  In order to run
1756 the loaded program a manual reset of the board is required.
1757
1758 \item \textbf{Download compiled binary to SDRAM}: This feature is not yet
1759 implemented for the simulink target.
1760
1761 \item \textbf{Use OpenOCD to download the compiled binary}: This feature is not yet
1762 implemented for the \mcuname{} simulink target.
1763 % TODO Not true - use conditional compilation here.
1764
1765 \item \textbf{Print model metadata to SCI at start}: if set this option will
1766 print a message to the Serial Communication Interface when the model start
1767 execution on the board. This is very helpful to identify the model running on
1768 the board. The message is in the form: 
1769
1770 \begin{verbatim}
1771 `model_name' - generated_date (TLC tlc_version)
1772 \end{verbatim}
1773
1774   For example:
1775 \begin{verbatim}
1776 `hbridge_analog_control' - Wed Jun 19 14:10:44 2013 (TLC 8.3 (Jul 20 2012))
1777 \end{verbatim}
1778 \end{itemize}
1779
1780 \section{Subdirectory  content description}
1781 \label{sec-simulink-subdirectory-content-description}
1782 This section describes the directories of the Simulink Coder. If you are
1783 interested in particular file, refer the description at the beginning of the
1784 file.
1785
1786 \begin{description}
1787         \item[doc/] Contains the sources of the documentation, you are now
1788 reading.  
1789         \item[refs/] Contains third party references, which license allows the
1790 distribution.
1791 \item[rpp/blocks] Contains the Simulink blocks specific to the
1792   \tgtBoardName{} board and their sources (.c and .tlc files). When an
1793   user calls \texttt{rpp\_setup.m}, these files are processed and
1794   Simulink block library \texttt{rpp\_lib.slx} is created.
1795         \item[rpp/blocks/tlc\_c]Contains the templates for C code generation from the
1796 Matlab Simulink model.
1797         \item[rpp/demos] Contains demo models, which purpose is to serve as a
1798 reference for the usage and for testing.  
1799         \item[rpp/lib] Contains the C Support Library. See Chapter
1800 \ref{chap-c-support-library}.  \item[rpp/loadopenocd] Contains download scripts
1801 for Linux support of the OpenOCD, for code downloading to the target.
1802         \item[rpp/loadti] Contains download scripts for Linux and Windows
1803 support for code downloading to the target, using Texas Instruments CCS code
1804 downloader.  
1805         \item[rpp/rpp] Contains set of support script for the Code Generator.
1806 \end{description}
1807
1808 \section{Block Library Overview}
1809 \label{sec-block-library-overview}
1810 The Simulink Block Library is a set of blocks that allows Simulink models to use
1811 board IO and communication peripherals. The available blocks are summarized in
1812 Table~\ref{tab:block-lib-status} and more detailed description is
1813 given in Section~\ref{sec-blocks-description}.
1814
1815 \begin{table}
1816 \begin{center}\begin{tabular}{|lp{5cm}lll|}
1817 \hline
1818 \textbf{Category} & \textbf{Name} & \textbf{Status} & \textbf{Mnemonic} & \textbf{Header} \\
1819 \hline
1820 \input{block_table.tex}
1821 \hline
1822 \end{tabular}\end{center}
1823
1824   \caption{Block library overview}
1825   \label{tab:block-lib-status}
1826 \end{table}
1827
1828 \label{sec-blocks-implementation}
1829 All of the blocks are implemented as manually created C Mex S-Function . In this section the 
1830 approach taken is briefly explained.
1831
1832 \subsection{C MEX S-Functions}
1833 \label{sec-c-mex-functions}
1834  \begin{compactitem}
1835  \item C : Implemented in C language. Other options are Fortran and Matlab language itself.
1836  \item MEX: Matlab Executable. They are compiled by Matlab - C compiler wrapper called MEX.
1837  \item S-Function: System Function, as opposed to standard functions, or user functions.
1838  \end{compactitem}
1839
1840 A C MEX S-Function is a structured C file that implements some mandatory and
1841 optional  callbacks for a specification of a number of inputs, outputs, data
1842 types, parameters, rate, validity checking, etc.  A complete list of callbacks
1843 can be found in:
1844         \begin{quotation}
1845 \htmladdnormallink{http://www.mathworks.com/help/simulink/create-cc-s-functions.html}{http://www.mathworks.com/help/simulink/create-cc-s-functions.html}
1846 \end{quotation}
1847
1848 The way a C MEX S-Function participates in a Simulink simulation is shown on the
1849 diagram \ref{fig-sfunctions-process}:
1850
1851 \begin{figure}[H]\begin{center}
1852 \noindent
1853 \includegraphics[scale=.45]{images/sfunctions_process.png}
1854 \caption{Simulation cycle of a S-Function. \cite[p. 57]{simulinkdevelopingsfunctions2013}}
1855 \label{fig-sfunctions-process}
1856 \end{center}\end{figure}
1857
1858 In general, the S-Function can perform calculations, inputs and outputs for simulation. Because 
1859 the RPP blocks are for hardware peripherals control and IO the blocks are 
1860 implemented as pure sink or pure source, the S-Function is just a descriptor of
1861 the block and does not perform any calculation and does not provide any input or
1862 output for simulations. 
1863
1864 The implementation of the S-Functions in the RPP project has following layout:
1865
1866 \begin{itemize}
1867   \item Define S-Function name \texttt{S\_FUNCTION\_NAME}.
1868   \item Include header file \texttt{header.c}, which in connection with
1869 \texttt{trailer.c} creates a miniframework for writing S-Functions.  
1870   \item In \texttt{mdlInitializeSizes} define:
1871   \begin{itemize}
1872         \item Number of \textit{dialog} parameter.
1873         \item Number of input ports.
1874         \begin{compactitem}
1875                 \item Data type of each input port.
1876         \end{compactitem}
1877         \item Number of output ports.
1878         \begin{compactitem}
1879                 \item Data type of each output port.
1880         \end{compactitem}
1881         \item Standard options for driver blocks.
1882   \end{itemize}
1883   \item In \texttt{mdlCheckParameters}:
1884   \begin{itemize}
1885         \item Check data type of each parameter.
1886         \item Check range, if applicable, of each parameter.
1887   \end{itemize}
1888   \item In \texttt{mdlSetWorkWidths}:
1889   \begin{compactitem}
1890         \item Map \textit{dialog} parameter to \textit{runtime} parameters.
1891         \begin{itemize}
1892                 \item Data type of each \textit{runtime} parameter.
1893         \end{itemize}
1894   \end{compactitem}
1895   \item Define symbols for unused functions.
1896   \item Include trailer file \texttt{trailer.c}.
1897 \end{itemize}
1898
1899 The C MEX S-Function implemented can be compiled with the following command:
1900
1901 \lstset{language=bash}
1902 \begin{lstlisting}
1903 <matlabroot>/bin/mex sfunction_{mnemonic}.c
1904 \end{lstlisting}
1905
1906 As noted the standard is to always prefix S-Function with \texttt{sfunction\_}
1907 and use lower case mnemonic of the block.
1908
1909 Also a script called \texttt{compile\_blocks.m} is included. The script that
1910 allows all \texttt{sfunctions\_*.c} to be fed to the \texttt{mex} compiler so
1911 all S-Functions are compiled at once. To use this script, in Matlab do:
1912
1913 \lstset{language=Matlab}
1914 \begin{lstlisting}
1915 cd <repo>/rpp/blocks/
1916 compile_blocks()
1917 \end{lstlisting}
1918
1919 \subsection{Target Language Compiler files}
1920 \label{sec-target-language-compiler-files}
1921
1922 In order to generate code for each one of the S-Functions, every S-Function implements a TLC file
1923 for \textit{inlining} the S-Function on the generated code. The TLC files describe how to 
1924 generate code for a specific C MEX S-Function block. They are programmed using TLC own language and 
1925 include C code within TLC instructions, just like LaTeX files include normal text in between LaTeX 
1926 macros.
1927
1928 The standard for a TLC file is to be located under the \texttt{tlc\_c} subfolder from where the 
1929 S-Function is located and to use the very exact file name as the S-Function but with the \texttt{.tlc}
1930 extension: \texttt{sfunction\_foo.c} \noindent$\rightarrow$ \texttt{tlc\_c/sfunction\_foo.tlc}
1931
1932 The TLC files implemented for this project use 3 hook functions in particular (other are available, 
1933 see TLC reference documentation):
1934 \begin{itemize}
1935 \item \texttt{BlockTypeSetup}: \newline{}
1936   BlockTypeSetup executes once per block type before code generation begins.
1937   This function can be used to include elements required by this block type, like includes or
1938   definitions.
1939 \item \texttt{Start}: \newline{}
1940   Code here will be placed in the \texttt{void
1941 $\langle$modelname$\rangle$\_initialize(void)}. Code placed here will execute
1942 only once.
1943 \item \texttt{Outputs}: \newline{}
1944   Code here will be placed in the \texttt{void
1945 $\langle$modelname$\rangle$\_step(void)} function. Should be used to get the
1946 inputs of a block and/or to set the outputs of that block.
1947 \end{itemize}
1948
1949 The general layout of the TLC files implemented for this project is:
1950 \begin{itemize}
1951 \item In \texttt{BlockTypeSetup}: \newline{}
1952   Call common function \texttt{\%$<$RppCommonBlockTypeSetup(block, system)$>$} that will include the 
1953   \texttt{rpp/rpp\i\_mnemonic.h} header file (can be called multiple times but header is included only once).
1954 \item \texttt{Start}: \newline{}
1955   Call setup routines from RPP Layer for the specific block type, like HBR enable, DIN pin setup, 
1956   DAC value initialization, SCI baud rate setup, among others.
1957 \item \texttt{Outputs}: \newline{}
1958   Call common IO routines from RPP Layer, like DIN read, DAC set, etc. Success of this functions
1959   is checked and in case of failure error is reported to the block using ErrFlag.
1960 \end{itemize}
1961
1962 C code generated from a Simulink model is placed on a file called
1963 \texttt{$\langle$modelname$\rangle$.c} along with other support files in a
1964 folder called \texttt{$\langle$modelname$\rangle$\_$\langle$target$\rangle$/}.
1965 For example, the source code generated for model \texttt{foobar} will be placed
1966 in current Matlab directory \texttt{foobar\_rpp/foobar.c}.
1967
1968 The file \texttt{$\langle$modelname$\rangle$.c} has 3 main functions:
1969 \begin{compactitem}
1970 \item \texttt{void $\langle$modelname$\rangle$\_step(void)}: \newline{}
1971   This function recalculates all the outputs of the blocks and should be called once per step. This
1972   is the main working function.
1973 \item \texttt{void $\langle$modelname$\rangle$\_initialize(void)}: \newline{}
1974   This function is called only once before the first step is issued. Default values for blocks IOs
1975   should be placed here.
1976 \item \texttt{void $\langle$modelname$\rangle$\_terminate(void)}: \newline{}
1977   This function is called when terminating the model. This should be used to free memory or revert 
1978   other operations made in the initialization function. With current implementation this function
1979   should never be called unless an error is detected and in most models it is empty.
1980 \end{compactitem}
1981
1982 \section{Block reference}
1983 \label{sec-blocks-description}
1984
1985 This section describes each one of the Simulink blocks present in the Simulink
1986 RPP block library, shown in Figure \ref{fig-block-library}.
1987
1988 \begin{figure}[h]
1989   \begin{center}
1990     \includegraphics[width=\textwidth]{images/block_library.png}
1991   \end{center}
1992 \caption{Simulink RPP Block Library.}
1993 \label{fig-block-library}
1994 \end{figure}
1995 \clearpage
1996 \input{block_desc.tex}
1997
1998 \section{Compilation}
1999 \label{sec-simulink-compilation}
2000 The first step, before any attempt to compile demo or other models, is to compile the S-Functions of the RPP blocks. The S-Functions are compiled during the Configuring Simulink for RPP, described in Section \ref{sec-configuration-simulink-for-rpp}. If you want to recompile the S-Functions without reconfiguring the Simulink, open the Matlab and run those commands in the Matlab commad line:
2001 \lstset{language=Matlab}
2002 \begin{lstlisting}
2003 cd <rpp-simulink>/rpp/blocks
2004 compile_blocks
2005 \end{lstlisting}
2006
2007 Once the S-Functions are compiled, the C code can be generated from the models. Demos can be compiled one by one with a procedure described in Section \ref{sec-openning-demo-models} or all at once with one of those procedures:
2008
2009 \begin{enumerate}
2010         \item Open Matlab and run those commands in the Matlab command line:
2011 \lstset{language=Matlab}
2012 \begin{lstlisting}
2013 cd <rpp-simulink>/rpp/demos
2014 rpp_build_demos
2015 \end{lstlisting}
2016         \item Run those commands in a Linux terminal:
2017 \begin{lstlisting}[language=bash]
2018 cd <rpp-simulink>/rpp/demos
2019 make
2020 \end{lstlisting}
2021
2022 or Windows command line:
2023
2024 \begin{lstlisting}[language=bash]
2025 cd <rpp-simulink>\rpp\demos
2026 "C:\ti\ccsv5\utils\bin\"gmake.exe lib
2027 \end{lstlisting}
2028
2029 Both commands will create a directory for each compiled demo, which will contain the generated C code and binary file with the firmware. To download the firmware to the board and run it, see Section \ref{sec-running-software-on-hw}.
2030 \end{enumerate}
2031
2032  \section{Adding new functionality}
2033 \label{sec:adding-new-funct}
2034 This section describes how to create new Simulink blocks and how to add them to the RPP
2035 blocks library. The new block creation process consists of several steps:
2036 \begin{enumerate}
2037         \item Addition of the new functionality to the RPP C support library.
2038         \item Definition of the block interface as a C MEX S-Function
2039           (Section~\ref{sec:block-definition-c})
2040         \item Compilation of the block definition to MEX file
2041           (Section~\ref{sec:c-mex-file})
2042         \item Creation of the code generator template (TLC) file
2043           (Section~\ref{sec:tlc-file-creation}).
2044         \item Creation of an S-Function block in the RPP block library
2045           and ``connecting'' this block with the C MEX and TLC files
2046           (Section~\ref{sec:creation-an-s})
2047         \item Optional: Creation of the mask for the new block. The mask
2048           specifies graphical representation of the block as well as
2049           the content of the block parameters dialog box.
2050 \end{enumerate}
2051 The following subsections demonstrate the procedure on an example of a simple user defined block.
2052
2053 \subsection{Block interface definition in a C MEX S-function}
2054 \label{sec:block-definition-c}
2055 In order to use a custom block in the Simulink model, Simulink must know
2056 a certain number of block attributes, such as the number and type of
2057 block inputs, outputs and parameters. These attributes are specified
2058 by a set of functions in a C file. This C file gets compiled by the MEX
2059 compiler into a MEX file and is then used in an S-Function block.
2060 Simulink calls the functions in the C MEX file to obtain the above
2061 mentioned block attributes. In case of RPP blocks, no other
2062 functionality is present in the C MEX file.
2063
2064 The C files are stored in \texttt{\repo/rpp/blocks} directory and are named as
2065 \texttt{sfunction\_$\langle$name$\rangle$.c}. Feel free to open any of
2066 the C files as a reference.
2067
2068 Every C file that will be used with the RPP library should begin with
2069 a comment in YAML\footnote{\url{http://yaml.org/},
2070   \url{https://en.wikipedia.org/wiki/YAML}} format. The information in
2071 this block is used to automatically generate both printed and on-line
2072 documentation. Although this block is not mandatory, it is highly
2073 recommended, as it helps keeping the documentation consistent and
2074 up-to-date.
2075
2076 The YAML documentation block may look like this:
2077 \begin{lstlisting}[language=c,basicstyle=\tt\footnotesize]
2078 /*
2079 %YAML 1.2
2080 ---
2081 Name: Name Of The Block
2082 Category: IO blocks
2083 Header: rpp/sci.h
2084 Mnemonic: MBLK
2085
2086 Inputs:
2087   - { name: "Some Input Signal", type: "bool" }
2088
2089 Outputs:
2090   - { name: "Some Output Signal", type: "bool"   }
2091
2092 Parameters:
2093
2094 # Description and Help is in Markdown mark-up
2095 Description: |
2096
2097   This is a stub of an example block.
2098
2099 Help: |
2100
2101   This block is a part of an example about how to create
2102   new Matlab Simulink blocks for RPP board.
2103
2104 Status: Unstable
2105
2106 RPP API functions used:
2107   - rpp_sci_print()
2108
2109 Relevant demos:
2110 ...
2111 */
2112 \end{lstlisting}
2113
2114 Following parts are obligatory and the block will not work without them. It starts with a
2115 definition of the block name and inclusion of a common source file:
2116
2117 \begin{lstlisting}[language=c]
2118 #define S_FUNCTION_NAME sfunction_myblock
2119 #include "header.c"
2120 \end{lstlisting}
2121
2122 To let Simulink know the type of the inputs, outputs and how many parameters
2123 will the block have, the \texttt{mdlInitializeSizes()} function has to be defined like this:
2124
2125 \begin{lstlisting}[language=c]
2126 static void mdlInitializeSizes(SimStruct *S)
2127 {
2128     /* The block will have no parameters. */
2129     if (!rppSetNumParams(S, 0)) {
2130         return;
2131     }
2132     /* The block will have one input signal. */
2133     if (!ssSetNumInputPorts(S, 1)) {
2134         return;
2135     }
2136     /* The input signal will be of type boolean */
2137     rppAddInputPort(S, 0, SS_BOOLEAN);
2138     /* The block will have one output signal */
2139     if (!ssSetNumOutputPorts(S, 1)) {
2140         return;
2141     }
2142     /* The output signal will be of type boolean */
2143     rppAddOutputPort(S, 0, SS_BOOLEAN);
2144     
2145     rppSetStandardOptions(S);
2146 }
2147 \end{lstlisting}
2148
2149 The C file may contain several other optional functions definitions for parameters check,
2150 run-time parameters definition and so on. For information about those functions refer the comments
2151 in the header.c file, trailer.c file and documentation of Simulink S-Functions.
2152
2153 The minimal C file compilable into C MEX has to contain following
2154 macros to avoid linker error messages about some of the optional
2155 functions not being defined:
2156 \begin{lstlisting}[language=c]
2157 #define COMMON_MDLINITIALIZESAMPLETIMES_INHERIT
2158 #define UNUSED_MDLCHECKPARAMETERS
2159 #define UNUSED_MDLOUTPUTS
2160 #define UNUSED_MDLTERMINATE
2161 \end{lstlisting}
2162
2163 Every C file should end by inclusion of a common trailer source file:
2164
2165 \begin{lstlisting}[language=c]
2166 #include "trailer.c"
2167 \end{lstlisting}
2168
2169 \subsection{C MEX file compilation}
2170 \label{sec:c-mex-file}
2171 In order to compile the created C file, the development environment
2172 has to be configured first as described in
2173 Section~\ref{sec-matlab-simulink-usage}.
2174
2175 All C files in the directory \texttt{\repo/rpp/blocks} can be compiled
2176 into C MEX by running script
2177 \texttt{\repo/rpp/blocks/compile\_blocks.m} from Matlab command
2178 prompt. If your block requires some special compiler options, edit the
2179 script and add a branch for your block.
2180
2181 To compile only one block run the \texttt{mex sfunction\_myblock.c}
2182 from Matlab command prompt.
2183
2184 \subsection{TLC file creation}
2185 \label{sec:tlc-file-creation}
2186 The TLC file is a template used by the code generator to generate the
2187 C code for the RPP board. The TLC files are stored in
2188 \texttt{\repo/rpp/blocks/tlc\_c} folder and their names must be the
2189 same (except for the extension) as the names of the corresponding
2190 S-Functions, i.e. \texttt{sfunction\_$\langle$name$\rangle$.tlc}. Feel
2191 free to open any of the TLC files as a reference.
2192
2193 TLC files for RPP blocks should contain a header:
2194 \begin{lstlisting}[language=c]
2195 %implements sfunction_myblock "C"
2196 %include "common.tlc"
2197 \end{lstlisting}
2198
2199 Code Generator expects several functions to be implemented in the TLC file. The functions are not obligatory, but most of the blocks will probably need them:
2200 \begin{enumerate}
2201         \item BlockTypeSetup
2202         \item BlockInstanceSetup
2203         \item Start
2204         \item Outputs
2205 \end{enumerate}
2206
2207 For detailed description about each one of those functions, refer to
2208 \cite{targetlanguagecompiler2013}. A simple TLC file, which generates
2209 some code may look like this:
2210 \begin{lstlisting}[language=c]
2211 %implements sfunction_myblock "C"
2212 %include "common.tlc"
2213
2214 %function BlockTypeSetup(block, system) void
2215         %% Ensure required header files are included
2216         %<RppCommonBlockTypeSetup(block, system)>
2217         %<LibAddToCommonIncludes("rpp/sci.h")>
2218 %endfunction
2219
2220 %function Outputs(block, system) Output
2221   %if !SLibCodeGenForSim()
2222     %assign in_signal = LibBlockInputSignal(0, "", "", 0)
2223     %assign out_signal = LibBlockOutputSignal(0, "", "", 0)
2224
2225     %<out_signal> = !%<in_signal>;
2226     rpp_sci_printf("Value: %d\r\n", %<in_signal>);
2227 %endif
2228 %endfunction
2229 %% [EOF]
2230 \end{lstlisting}
2231
2232 The above template causes the generated code to contain
2233 \texttt{\#include "rpp/sci.h"} line and whenever the block is
2234 executed, its output will be the negation of its input and the value
2235 of the input signal will be printed to the serial line.
2236
2237 \subsection{Creation of an S-Function block in the RPP block library}
2238 \label{sec:creation-an-s}
2239 User defined Simulink blocks can be included in the model as
2240 S-Function blocks. Follow this procedure to create a new block in the
2241 RPP block library:
2242 \begin{enumerate}
2243 \item Create a new Simulink library by selecting
2244   \textsc{File$\rightarrow$New$\rightarrow$Library} and save it as
2245   \texttt{\repo\-/rpp/blocks/rpp\_$\langle$name$\rangle$.slx}.
2246   Alternatively, open an existing library.
2247 \item In case of opening an existing library, unlock it for editing by
2248   choosing \textsc{Diagram$\rightarrow$Unlock Library}.
2249 \item Open a Simulink Library Browser
2250   (\textsc{View$\rightarrow$Library Browser}) open
2251   \textsc{Simulink$\rightarrow$User-Defined Functions} and drag the
2252   \textsc{S-Function} block into the newly created library.
2253 \item Double click on the just created \textsc{S-Function} block and
2254   fill in the \textsc{S-function name} field. Put there the name
2255   (without the extension) of the created C MEX S-Function, e.g.
2256   sfunction\_myblock. The result should like like in
2257   Figure~\ref{fig-simulink_s_fun_cfg}.
2258   \begin{figure}[h]\begin{center}
2259       \noindent
2260       \includegraphics[scale=.45]{images/simulink_s_fun_config.png}
2261       \caption{Configuration dialog for user defined S-function.}
2262       \label{fig-simulink_s_fun_cfg}
2263     \end{center}\end{figure}
2264 \item If your block has some parameters, write their names (you can
2265   choose them arbitrarily) in the \textsc{S-function parameters}
2266   field, separated by commas. \label{item:1}
2267 \item Now you should see the new Simulink block with the right number
2268   of inputs and outputs.
2269 \item Optional: Every user-defined block can have a \emph{mask}, which
2270   provides some useful information about the name of the block,
2271   configuration dialog for parameters and names of the IO signals. The
2272   block can be used even without the mask, but it is not as user
2273   friendly as with proper mask. Right-click the block and select
2274   \textsc{Mask$\rightarrow$Create Mask...}. In the definition of
2275   parameters, use the same names as in step~\ref{item:1}. See
2276   \cite[Section ``Block Masks'']{mathworks13:simul_2013b} for more
2277   information.
2278 \item Save the library and run \texttt{rpp\_setup} (or just
2279   \texttt{rpp\_generate\_lib}) from Matlab command line to add the newly
2280   created block to RPP block library (\texttt{rpp\_lib.slx}).
2281 \end{enumerate}
2282
2283 Now, you can start using the new block in Simulink models as described
2284 in Section~\ref{sec-crating-new-model}.
2285
2286
2287 \section{Demos reference}
2288 The Simulink RPP Demo Library is a set of Simulink models that use blocks from
2289 the Simulink RPP Block Library and generates code using the Simulink RPP Target.
2290
2291 This demos library is used as a test suite for the Simulink RPP Block Library
2292 but they are also intended to show basic programs built using it. Because of
2293 this, the demos try to use more than one
2294 type of block and more than one block per block type.
2295
2296 In the reference below you can find a complete description for each of the demos.
2297
2298 \subsection{ADC demo}
2299 \begin{figure}[H]\begin{center}
2300 \noindent
2301 \includegraphics[scale=.45]{images/demo_adc.png}
2302 \caption{Example of the usage of the Analog Input blocks for RPP.}
2303 \end{center}\end{figure}
2304
2305 \textbf{Description:}
2306
2307 Demostrates how to use Analog Input blocks in order to measure voltage. This demo
2308 measures voltage on every available Analog Input and prints the values on the
2309 Serial Interface.
2310
2311 \subsection{Simple CAN demo}
2312 \begin{figure}[H]\begin{center}
2313 \noindent
2314 \includegraphics[scale=.45]{images/demo_simple_can.png}
2315 \caption{The simplest CAN demonstration.}
2316 \end{center}\end{figure}
2317
2318 \textbf{Description:}
2319
2320 The simplest possible usage of the CAN bus. This demo is above all designed for
2321 testing the CAN configuration and transmission.
2322
2323 \subsection{CAN transmit}
2324 \begin{figure}[H]\begin{center}
2325 \noindent
2326 \includegraphics[scale=.45]{images/demo_cantransmit.png}
2327 \caption{Example of the usage of the CAN blocks for RPP.}
2328 \end{center}\end{figure}
2329
2330 \textbf{Description:}
2331
2332 Demostrates how to use CAN Transmit blocks in order to:
2333
2334 \begin{compactenum}
2335 \item Send unpacked data with data type uint8, uint16 and uint32.
2336 \item Send single and multiple signals packed into CAN\_MESSAGE by CAN Pack block.
2337 \item Send a message as extended frame type to be received by CAN Receive
2338 configured to receive both, standard and extended frame types.
2339 \end{compactenum}
2340
2341 Demostrates how to use CAN Receive blocks in order to:
2342
2343 \begin{compactenum}
2344 \item Receive unpacked data of data types uint8, uint16 and uint32.
2345 \item Receive and unpack received CAN\_MESSAGE by CAN Unpack block.
2346 \item Configure CAN Receive block to receive Standard, Extended and both frame types.
2347 \item Use function-call mechanism to process received messages
2348 \end{compactenum}
2349
2350 \subsection{Continuous time demo}
2351 \begin{figure}[H]\begin{center}
2352 \noindent
2353 \includegraphics[scale=.45]{images/demo_continuous.png}
2354 \caption{The demonstration of contiuous time.}
2355 \end{center}\end{figure}
2356
2357 \textbf{Description:}
2358
2359 This demo contains two integrators, which are running at continuous time. The main goal
2360 of this demo is to verify that the generated code is compilable and is working even when
2361 discrete and continuous time blocks are combined together.
2362
2363 \subsection{Simulink Demo model}
2364 \begin{figure}[H]\begin{center}
2365 \noindent
2366 \includegraphics[scale=.45]{images/demo_board.png}
2367 \caption{Model of the complex demonstration of the boards peripherals.}
2368 \end{center}\end{figure}
2369
2370 \textbf{Description:}
2371
2372 This model demonstrates the usage of RPP Simulink blocks in a complex and interactive
2373 application. The TI HDK kit has eight LEDs placed around the MCU. The application
2374 rotates the light around the MCU in one direction. Every time the user presses the button
2375 on the HDK, the direction is switched.
2376
2377 The state of the LEDs is sent on the CAN bus as a message with ID 0x1. The button can
2378 be emulated by CAN messages with ID 0x0. The message 0x00000000 simulates button release
2379 and the message 0xFFFFFFFF simulates the button press.
2380
2381 Information about the state of the application are printed on the Serial Interface. 
2382
2383 \subsection{Echo char}
2384 \begin{figure}[H]\begin{center}
2385 \noindent
2386 \includegraphics[scale=.45]{images/demo_echo_char.png}
2387 \caption{Echo Character Simulink demo for RPP.}
2388 \end{center}\end{figure}
2389
2390 \textbf{Description:}
2391
2392 This demo will echo (print back) any character received through the Serial Communication
2393 Interface (115200-8-N-1).
2394
2395 Note that the send subsystem is implemented a as \textit{triggered} subsystem and will execute only
2396 if data is received, that is, Serial Receive output is non-negative. Negative values are errors.
2397
2398 \subsection{GIO demo}
2399 \begin{figure}[H]\begin{center}
2400 \noindent
2401 \includegraphics[scale=.45]{images/demo_gio.png}
2402 \caption{Demonstration of DIN and DOUT blocks}
2403 \end{center}\end{figure}
2404
2405 \textbf{Description:}
2406
2407 The model demonstrates how to use the DIN blocks and DOUT blocks, configured in every mode. The DOUTs
2408 are pushed high and low with period 1 second. The DINs are reading inputs and printing the values
2409 on the Serial Interface with the same period.
2410
2411 \subsection{Hello world}
2412 \begin{figure}[H]\begin{center}
2413 \noindent
2414 \includegraphics[scale=.45]{images/demo_hello_world.png}
2415 \caption{Hello World Simulink demo for RPP.}
2416 \end{center}\end{figure}
2417
2418 \textbf{Description:}
2419
2420 This demo will print \texttt{Hello Simulink} to the Serial Communication Interface (115200-8-N-1) one
2421 character per second. The output speed is driven by the Simulink model step which is set to one
2422 second.
2423
2424 \subsection{Multi-rate single thread demo}
2425 \label{sec:mult-single-thre}
2426
2427 \begin{figure}[H]\begin{center}
2428 \noindent
2429 \includegraphics[scale=.45]{images/demo_multirate_st.png}
2430 \caption{Multi-rate singlet hread Simulink demo for RPP.}
2431 \end{center}\end{figure}
2432
2433 \textbf{Description:}
2434
2435 This demo will toggle LEDs on the Hercules Development Kit with
2436 different rate. This is implemented with multiple Simulink tasks, each
2437 running at different rate. In the generated code, these tasks are
2438 called from a singe thread and therefore no task can preempt another
2439 one.
2440
2441 The state of each LED is printed to the Serial Communication Interface
2442 (115200-8-N-1) when toggled.
2443
2444 \begin{center}
2445         \begin{tabular}{lll}
2446     \rowcolor[gray]{0.9}
2447                 LED & pin & rate [s] \\
2448                 1 & NHET1\_25 & 0.3 \\
2449                 2 & NHET1\_05 & 0.5 \\
2450                 3 & NHET1\_00 & 1.0 \\
2451         \end{tabular}
2452         \captionof{table}{LEDs connection and rate}
2453         \label{tab:multirate_st_led_desc}
2454 \end{center}
2455
2456
2457 \chapter{Command line testing tool}
2458 \label{chap-rpp-test-software}
2459 \section{Introduction}
2460 \label{sec-rpp-test-sw-intro}
2461 The \texttt{rpp-test-suite} is a RPP application developed testing and direct
2462 control of the RPP hardware. The test suite implements a command processor,
2463 which is listening for commands and prints some output related to the commands
2464 on the serial interface. The command processor is modular and each peripheral
2465 has its commands in a separate module.
2466
2467 The command processor is implemented in \texttt{$\langle$rpp-test-sw$\rangle$/cmdproc} and commands
2468 modules are implemented in \texttt{$\langle$rpp-test-sw$\rangle$/commands} directory.
2469
2470 The application enables a command processor using the SCI at
2471 \textbf{115200-8-N-1}. When the software starts, the received welcome message
2472 and prompt should look like:
2473
2474
2475 \ifx\tgtId\tgtIdTMSRPP
2476 \begin{verbatim}
2477 Rapid Prototyping Platform v00.01-001
2478 Test Software version v0.2-261-gb6361ca
2479 CTU in Prague 2014
2480 --> 
2481 \end{verbatim}
2482 \else
2483 \begin{verbatim}
2484 Ti HDK \mcuname, FreeRTOS 7.0.2
2485 Test Software version eaton-0.1-beta-8-g91419f5
2486 CTU in Prague 10/2014
2487 --> 
2488 \end{verbatim}
2489 \fi
2490
2491 Type in command help for a complete list of available command, or help command
2492 for a description of concrete command.
2493
2494 \section{Compilation}
2495 \label{sec-rpp-test-sw-compilation}
2496 Before the Testing tool can be compiled, the RPP Library has to be built and the binary file \texttt{rpp-lib.lib} has to be present in the \texttt{\repo/rpp-lib/} directory. Once this requirement is fulfilled, there are two ways how to compile the Testing tool.
2497 \begin{enumerate}
2498         \item Using a Code Composer Studio, which is described in Section \ref{sec-project-installation}. The procedure of downloading the firmware right from the CCS and running it on the hardware is described in Section \ref{sec-running-software-on-hw}.
2499         \item Using a make from a Linux terminal or gmake from a Windows command line. The procedure of how to download and run the binary on the hardware is described in Section \ref{sec-binary-file}.
2500
2501 To build the Testing tool from Linux terminal run:
2502 \begin{lstlisting}[language=bash]
2503 cd <rpp-test-sw>
2504 make
2505 \end{lstlisting}
2506
2507 or from Windows command line:
2508
2509 \begin{lstlisting}[language=bash]
2510 cd <rpp-test-sw>
2511 "C:\ti\ccsv5\utils\bin\"gmake.exe
2512 \end{lstlisting}
2513
2514 On Windows \texttt{gmake.exe} supplied with CCS is used instead of
2515 \texttt{make}.
2516 \end{enumerate}
2517
2518 \section{Commands description}
2519
2520 This section contains the description of the available commands. The
2521 same description is also available in the program itself via the
2522 \texttt{help} command.
2523
2524 \input{rpp-test-sw-cmds.tex}
2525
2526 \chapter{Glossary}
2527
2528 \begin{description}
2529 \item[ADC]
2530   \textit{Analog to Digital Converter.} \newline{}
2531   Hardware circuitry that converts a continuous physical quantity (usually voltage) to a
2532   digital number that represents the quantity's amplitude.
2533
2534 \item[AIN]
2535   \textit{Analog Input.} \newline{}
2536   Mnemonic to refer to or something related to the analog input (ADC) hardware module.
2537
2538 \item[AOUT]
2539   \textit{Analog Output.} \newline{}
2540   Mnemonic to refer to or something related to the analog output (DAC) hardware module.
2541
2542 \item[API] \textit{Application Programming Interface}
2543
2544 \item[CAN]
2545   \textit{Controller Area Network.} \newline{}
2546   The CAN Bus is a vehicle bus standard designed to allow microcontrollers and devices to
2547   communicate with each other within a vehicle without a host computer.
2548   In this project it is also used as mnemonic to refer to or something related to the CAN
2549   hardware module.
2550
2551 \item[CCS] \textit{Code Composer Studio} \\
2552   Eclipse-based IDE provided by Texas Instruments.
2553
2554 \item[CGT]
2555   \textit{Code Generation Tools.} \newline{}
2556   Name given to the tool set produced by Texas Instruments used to compile, link, optimize,
2557   assemble, archive, among others. In this project is normally used as synonym for
2558   ``Texas Instruments ARM compiler and linker."
2559
2560 \item[DAC]
2561   \textit{Digital to Analog Converter.} \newline{}
2562   Hardware circuitry that converts a digital (usually binary) code to an analog signal
2563   (current, voltage, or electric charge).
2564
2565 \item[DIN]
2566   \textit{Digital Input.} \newline{}
2567   Mnemonic to refer to or something related to the digital input hardware module.
2568
2569 \item[ECU]
2570   \textit{Engine Control Unit.} \newline{}
2571   A type of electronic control unit that controls a series of actuators on an internal combustion
2572   engine to ensure the optimum running.
2573
2574 \item[ETH]
2575   \textit{Ethernet.} \newline{}
2576   Mnemonic to refer to or something related to the Ethernet hardware module.
2577
2578 \item[FR]
2579   \textit{FlexRay.} \newline{}
2580   FlexRay is an automotive network communications protocol developed to govern on-board automotive
2581   computing.
2582   In this project it is also used as mnemonic to refer to or something related to the FlexRay
2583   hardware module.
2584
2585 \item[GPIO]
2586   \textit{General Purpose Input/Output.} \newline{}
2587   Generic pin on a chip whose behavior (including whether it is an input or output pin) can be
2588   controlled (programmed) by the user at run time.
2589
2590 \item[HBR]
2591   \textit{H-Bridge.} \newline{}
2592   Mnemonic to refer to or something related to the H-Bridge hardware module. A H-Bridge is
2593   an electronic circuit that enables a voltage to be applied across a load in either direction.
2594
2595 \item[HOUT]
2596   \textit{High-Power Output.} \newline{}
2597   Mnemonic to refer to or something related to the 10A, PWM, with current sensing, high-power
2598   output hardware module.
2599
2600 \item[IDE]
2601   \textit{Integrated Development Environment.} \newline{}
2602   An IDE is a Software application that provides comprehensive facilities to computer programmers
2603   for software development.
2604
2605 \item[LCT]
2606   \textit{Legacy Code Tool.} \newline{}
2607   Matlab tool that allows to generate source code for S-Functions given the descriptor of a C 
2608   function call.
2609
2610 \item[MBD]
2611   \textit{Model-Based Design.} \newline{}
2612   Model-Based Design (MBD) is a mathematical and visual method of addressing problems associated
2613   with designing complex control, signal processing and communication systems. \cite{modelbasedwiki2013}
2614
2615 \item[MEX]
2616   \textit{Matlab Executable.} \newline{}
2617   Type of binary executable that can be called within Matlab. In this document the common term
2618   used is `C MEX S-Function", which means Matlab executable written in C that implements a system
2619   function.
2620
2621 \item[PWM]
2622   \textit{Pulse-width modulation.} \newline{}
2623   Technique for getting analog results with digital means. Digital control is used to create a
2624   square wave, a signal switched between on and off. This on-off pattern can simulate voltages
2625   in between full on and off by changing the portion of the time the signal spends on versus
2626   the time that the signal spends off. The duration of ``on time" is called the pulse width or
2627   \textit{duty cycle}.
2628
2629 \item[RPP] \textit{Rapid Prototyping Platform.} \newline{} Name of the
2630   developed platform, that includes both hardware and software.
2631
2632 \item[SCI]
2633   \textit{Serial Communication Interface.} \newline{}
2634   Serial Interface for communication through hardware's UART using communication standard RS-232.
2635   In this project it is also used as mnemonic to refer to or something related to the Serial
2636   Communication Interface hardware module.
2637
2638 \item[SDC]
2639   \textit{SD-Card.} \newline{}
2640   Mnemonic to refer to or something related to the SD-Card hardware module.
2641
2642 \item[SDR]
2643   \textit{SD-RAM.} \newline{}
2644   Mnemonic to refer to or something related to the SD-RAM hardware module for logging.
2645
2646 \item[TLC]
2647   \textit{Target Language Compiler.} \newline{}
2648   Technology and language used to generate code in Matlab/Simulink.
2649
2650 \item[UART]
2651   \textit{Universal Asynchronous Receiver/Transmitter.} \newline{}
2652   Hardware circuitry that translates data between parallel and serial forms.
2653 \end{description}
2654
2655 \printbibliography
2656
2657 \end{document}
2658
2659 %  LocalWords:  FreeRTOS RPP POSIX microcontroller HalCoGen selftests
2660 %  LocalWords:  MCU UART microcontrollers DAC CCS simulink SPI GPIO
2661 %  LocalWords:  IOs HDK TMDSRM