HPM5301 + FreeRTOS 全功能实战¶
本章以 HPM5301 EVK Lite 和 HPM SDK 的 FreeRTOS/SystemView 示例为基础，完整走通工程配置、SES 构建、HPM ROM API 在线与脱机烧录、RTT、SuperWatch、VOFA、Memory、RTOS Trace，以及 RISC-V Trap 现场定位。所有地址、日志、曲线和截图均来自同一次实机演示。
测试环境¶
| 项目 | 本次实测值 |
|---|---|
| MCU | HPM5301xEGx |
| 开发板 | hpm5301evklite |
| 工程 | HPM SDK v1.12.1 samples/segger_sysview/freertos |
| IDE | SEGGER Embedded Studio 8.24 |
| 系统 | FreeRTOS |
| 探针 | MKLink V4 CMSIS-DAP |
| 下载方式 | HPM ROM API，不使用 FLM |
| BIN 基址 | 0x80000400 |
| RTT 控制块 | 0x00087100 |
| CPU 时钟 | 360 MHz |
构建产物来自 SES Debug 配置：
demo.bin 55,432 bytes
demo.elf 617,641 bytes
demo.map 220,860 bytes
SHA-256 9133B8A7C99F826BE7FA4CD76BB1A18B1AF04FD87379EBA92BA373007F6333DB
地址只对本次构建有效
重新编译后，变量和 RTT 控制块地址都可能变化。每次都应加载新生成的 ELF/MAP，并重新解析符号；不要把本章地址直接复制到其他工程。
1. 准备演示固件¶
示例保留原有三个 FreeRTOS 任务和 SystemView 事件，并增加一个 10 ms PID 速度环。目标值每 6 秒在 800 rpm 与 1600 rpm 之间切换，一阶对象模拟电机速度，RTT 每 100 ms 输出一次状态。
主要变量如下：
| 变量 | 类型 | 用途 |
|---|---|---|
motor_target_rpm |
float |
目标转速 |
motor_speed_rpm |
float |
模拟反馈转速 |
motor_command_percent |
float |
0–100% 控制输出 |
motor_temperature_c |
float |
模拟温度 |
pid_kp/pid_ki/pid_kd |
float |
在线调试参数 |
pid_error_rpm |
float |
当前速度误差 |
operating_state |
uint32_t |
运行状态 |
alarm_code |
uint32_t |
告警码 |
SES 工程使用 GDB Server 调试连接。构建完成后先核对输出目录、文件时间和摘要，确保 BIN、ELF、MAP 来自同一配置。
2. 配置 Web GUI¶
在“配置”页选择工程目录，指定 demo.elf 和 demo.map，本地设备选择 MKLink 对应端口。配置页可以公开本机路径和串口号，但发布截图前仍应检查是否包含用户名、远程 Token 或其他项目隐私。
页面顶部显示“后端正常”及端口后连接目标。符号表应能解析出 PID 和 Trap 变量，RTT 自动搜索应得到 0x00087100。
3. HPM ROM API 在线烧录¶
进入“在线烧录”，选择 HPM5301xEGx 和 hpm5301evklite，加载 demo.bin，基址填写 0x80000400。页面必须显示“HPM ROM API / 无需 FLM”。
本次任务完整执行：
connect -> erase -> program -> verify -> reset -> disconnect
状态为 SUCCEEDED，总进度 100%，用时约 13.9 秒。
HPM 下载不要查找、上传或加载 FLM。若页面要求 HPM 选择 FLM，应停止并检查目标型号和软件版本。
4. RTT 验证固件运行¶
打开“仪表盘 → RTT View”，确认地址为 0x00087100，连续运行至少 12 秒以覆盖完整阶跃。
真实输出节选：
HPM5301 t=90000 target=1600 speed=847 output=100 temp=38 state=1 alarm=0
HPM5301 t=92000 target=1600 speed=1571 output=74 temp=40 state=1 alarm=0
HPM5301 t=96000 target=800 speed=1541 output=0 temp=42 state=1 alarm=0
三行分别显示升阶跃、接近稳态和降阶跃。时间持续增长、目标值切换、反馈跟随以及 state=1/alarm=0 共同证明新固件正在运行。
5. SuperWatch 观察 PID¶
选择 motor_target_rpm、motor_speed_rpm、motor_command_percent 三个变量，采样间隔设为 10 ms，窗口设为 2000 点，运行至少 20 秒。
本次实测约 84 Hz，传输和后端均未丢样。曲线历史较长时，阶跃会集中在右侧，可暂停后用滚轮放大局部。观察顺序是：目标值先改变，输出立即响应，速度随后收敛。
6. 第三方 VOFA+¶
VOFA+ 是独立的第三方上位机。MKLink 从目标 RAM 读取变量并从 USB CDC 输出 JustFloat；VOFA+ 选择 MKLink 虚拟串口后显示曲线。它不是 Web GUI 中的内置曲线页面。
本次构建的三通道命令为：
vofa.send(0x000848EC,"float",0x00084890,"float",0x00084894,"float",0.01)
三个地址依次对应目标转速、实际转速和输出。重新编译后必须从新 ELF/MAP 重新取地址。
VOFA+ 适合已有数据引擎、触发和游标工作流的工程师；按符号浏览和在线写参时优先使用 SuperWatch。连接方法和停止命令见 VOFA+ 第三方上位机。
7. Memory 核对原始 RAM¶
在符号表中确认地址后，从 0x000848D8 读取 32 字节，覆盖 pid_kp/pid_ki/pid_kd 和相邻运行变量。
浮点数为小端 IEEE 754。Memory 用于核对字节布局和相邻变量，不应替代 ELF 类型化读取。在线写入前必须记录原值并确认变量是固件明确允许调试的参数。
8. RTOS Trace / SystemView¶
示例工程已集成 SEGGER SystemView。进入“RTOS Trace”，自动搜索 RTT 控制块后开始采集。
本次采集识别到：
- 47,147 个事件；
- 4 个任务：
task1、task2、task3、Idle； - 360 MHz CPU 时钟；
- MTimer、ECall 和 GPTMR ISR。
8 秒高事件率采集中出现 session dropped: 1934。因此这组数据可用于展示任务和 ISR 结构，但不能写成“零丢包精确 CPU 占用”。需要定量分析时，应缩短窗口、降低事件率或增大目标 RTT/SystemView 缓冲后重新采集。
9. RISC-V Trap 现场定位¶
HPM5301 是 RISC-V内核。示例代码执行一条 0xFFFFFFFF 非法指令，异常处理函数把 CSR 保存到 RAM 并停留在现场。
__attribute__((noinline)) static void trigger_illegal_instruction(void)
{
__asm volatile(".word 0xffffffff");
}
触发后采集到：
| 字段 | 值 | 解释 |
|---|---|---|
trap_state |
2 |
Trap 现场已保存 |
mcause |
2 |
Illegal instruction |
mepc |
0x80008B1A |
异常指令地址 |
mtval |
0xFFFFFFFF |
非法指令字 |
mstatus |
0x00001880 |
Trap 时机器状态 |
使用同一次构建的 ELF 映射 mepc：
0x80008B1A -> trigger_illegal_instruction() -> src/main.c:68
证据链由 mcause=2、mtval=0xFFFFFFFF、mepc 和源码行组成。
10. 制作 ROM API 脱机任务¶
进入“脱机烧录”，参数如下：
| 参数 | 值 |
|---|---|
| 下载器 | V4 |
| 目标 | HPM5301xEGx |
| 板型 | hpm5301evklite |
| 固件 | demo.bin |
| 基址 | 0x80000400 |
| 脚本 | hpm5301_freertos_demo.py |
| 自动次数 | 1 |
预览必须包含 hpm.board() 和 hpm.program()，且不能出现 load.flm()。
触发测试日志确认设备端打开的是 55,432 字节固件，下载进度到 100%，最后返回：
demo.bin loaded successfully.
auto download finished
部署前后都应核对文件大小和 SHA-256，避免同名旧固件被误选。触发成功后仍需用 RTT、版本变量或业务功能验证程序运行。
AI 执行提示词¶
提示词保持简洁，工程和硬件边界写清即可：
构建 HPM5301 FreeRTOS 工程，用 ROM API 烧录
0x80000400；采集 RTT、PID 曲线和 RTOS Trace，保留真实数据并报告丢样。
故障定位可单独下达：
触发受控 RISC-V Trap，先保存
mcause/mepc/mtval/mstatus并用当前 ELF 定位源码；完成后重烧安全固件并用 RTT 复验。
验收清单¶
- SES 构建零错误，BIN/ELF/MAP 来自同一次构建；
- 在线烧录完成校验、复位和断开；
- RTT 覆盖至少一个完整阶跃；
- SuperWatch/VOFA 报告实际采样率和丢样；
- SystemView 先报告任务数、时钟和 overflow/drop，再解释数据；
- Trap 现场在复位前保存，并能由 ELF 映射到源码；
- 故障演示后恢复默认安全固件；
- 脱机任务核对文件摘要，并完成真实触发和运行验证。
相关专题：先楫生态 · 在线烧录 · 脱机下载 · SuperWatch · HardFault / RISC-V Trap