一、移植freeRTOS的前期准备
1、STM32 的裸机工程模板。
2、下载 FreeRTOS V9.0.0 源码。
官网:http://www.freertos.org/
代码托管网站 :https://sourceforge.net/projects/freertos/files/FreeRTOS/
二、源码文件简单介绍
这里主要介绍一下我们需要的文件所在的文件夹。
1、demo文件夹:FreeRTOSConfig.h 这个头文件就是从这里拷贝过来的。因为我们使用的keil编译器,采用芯片是stm32f103vet6,所以FreeRTOSConfig.h从下图这个指示的文件夹中获取。
2、sourse文件夹:序号1和3,包含freeRTOS通用的头文件和C文件,这两部分的文件试用于各种编译器和处理器。序号2,需要移植的头文件和 C文件这个文件夹。
需要注意的是序号2 portable文件夹中的文件,我们不需要全部移植,里面很多与编译器相关的文件夹,在不同的编译器中使用不同的支持文件。序号1和序号3内容一致的,所以在移植时只需要移植序号2 Memmang 和序号3 RVDS。
三、往裸机工程添加 FreeRTOS 源码
1、在裸机工程根目录下,新建freeRTOS文件夹,并在文件夹中新建include,port,src三个文件夹。
2、将freeRTOS源码sourse文件夹中的文件添加到裸机工程相应文件夹。其中序号2 portable文件夹中,只需要拷贝 文件夹MemMang和RVDS即可。根据下图指示
3、将freeRTOS源码demo文件中FreeRTOSConfig.h 文件到裸机工程user 文件夹。因为我们使用的keil编译器,采用芯片是stm32f103vet6,所以FreeRTOSConfig.h从下图这个指示的文件夹中获取。
3、打开工程文件,新建FreeRTOS/src 和 FreeRTOS/port 组,并添加刚才拷贝好的freeRTOS源码到工程组文件夹。
4、指定头文件路径,FreeRTOS 的源码里面只有 FreeRTOS\include 和FreeRTOS\port\RVDS\ARM_CM3这两个文件夹下面有头文件,只需要将这两个头文件的路径在开发环境里面指定即可。
注意:实际应用中FreeRTOSConfig.h 文件内容是从野火的例程拷贝的,与freeRTOS源码的内容区别在于是添加了一些中文注释,并且把相关的头文件进行分类,方便查找宏定义已经阅读。同时在FreeRTOSConfig.h 中实现了断言操作,需要打印一些信息,所以需要包含我们的串口的头文件“bsp_usart.h”。
FreeRTOSConfig.h内容:
#ifndef FREERTOS_CONFIG_H
#define FREERTOS_CONFIG_H
#include "stm32f10x.h"
#include "bsp_usart.h"
//针对不同的编译器调用不同的stdint.h文件
#if defined(__ICCARM__) || defined(__CC_ARM) || defined(__GNUC__)
#include <stdint.h>
extern uint32_t SystemCoreClock;
#endif
//断言
#define vAssertCalled(char,int) printf("Error:%s,%d\r\n",char,int)
#define configASSERT(x) if((x)==0) vAssertCalled(__FILE__,__LINE__)
/************************************************************************
* FreeRTOS基础配置配置选项
*********************************************************************/
/* 置1:RTOS使用抢占式调度器;置0:RTOS使用协作式调度器(时间片)
*
* 注:在多任务管理机制上,操作系统可以分为抢占式和协作式两种。
* 协作式操作系统是任务主动释放CPU后,切换到下一个任务。
* 任务切换的时机完全取决于正在运行的任务。
*/
#define configUSE_PREEMPTION 1
//1使能时间片调度(默认式使能的)
#define configUSE_TIME_SLICING 1
/* 某些运行FreeRTOS的硬件有两种方法选择下一个要执行的任务:
* 通用方法和特定于硬件的方法(以下简称“特殊方法”)。
*
* 通用方法:
* 1.configUSE_PORT_OPTIMISED_TASK_SELECTION 为 0 或者硬件不支持这种特殊方法。
* 2.可以用于所有FreeRTOS支持的硬件
* 3.完全用C实现,效率略低于特殊方法。
* 4.不强制要求限制最大可用优先级数目
* 特殊方法:
* 1.必须将configUSE_PORT_OPTIMISED_TASK_SELECTION设置为1。
* 2.依赖一个或多个特定架构的汇编指令(一般是类似计算前导零[CLZ]指令)。
* 3.比通用方法更高效
* 4.一般强制限定最大可用优先级数目为32
* 一般是硬件计算前导零指令,如果所使用的,MCU没有这些硬件指令的话此宏应该设置为0!
*/
#define configUSE_PORT_OPTIMISED_TASK_SELECTION 1
/* 置1:使能低功耗tickless模式;置0:保持系统节拍(tick)中断一直运行
* 假设开启低功耗的话可能会导致下载出现问题,因为程序在睡眠中,可用以下办法解决
*
* 下载方法:
* 1.将开发版正常连接好
* 2.按住复位按键,点击下载瞬间松开复位按键
*
* 1.通过跳线帽将 BOOT 0 接高电平(3.3V)
* 2.重新上电,下载
*
* 1.使用FlyMcu擦除一下芯片,然后进行下载
* STMISP -> 清除芯片(z)
*/
#define configUSE_TICKLESS_IDLE 0
/*
* 写入实际的CPU内核时钟频率,也就是CPU指令执行频率,通常称为Fclk
* Fclk为供给CPU内核的时钟信号,我们所说的cpu主频为 XX MHz,
* 就是指的这个时钟信号,相应的,1/Fclk即为cpu时钟周期;
*/
#define configCPU_CLOCK_HZ (SystemCoreClock)
//RTOS系统节拍中断的频率。即一秒中断的次数,每次中断RTOS都会进行任务调度
#define configTICK_RATE_HZ (( TickType_t )1000)
//可使用的最大优先级
#define configMAX_PRIORITIES (32)
//空闲任务使用的堆栈大小
#define configMINIMAL_STACK_SIZE ((unsigned short)128)
//任务名字字符串长度
#define configMAX_TASK_NAME_LEN (16)
//系统节拍计数器变量数据类型,1表示为16位无符号整形,0表示为32位无符号整形
#define configUSE_16_BIT_TICKS 0
//空闲任务放弃CPU使用权给其他同优先级的用户任务
#define configIDLE_SHOULD_YIELD 1
//启用队列
#define configUSE_QUEUE_SETS 0
//开启任务通知功能,默认开启
#define configUSE_TASK_NOTIFICATIONS 1
//使用互斥信号量
#define configUSE_MUTEXES 0
//使用递归互斥信号量
#define configUSE_RECURSIVE_MUTEXES 0
//为1时使用计数信号量
#define configUSE_COUNTING_SEMAPHORES 0
/* 设置可以注册的信号量和消息队列个数 */
#define configQUEUE_REGISTRY_SIZE 10
#define configUSE_APPLICATION_TASK_TAG 0
/*****************************************************************
FreeRTOS与内存申请有关配置选项
*****************************************************************/
//支持动态内存申请
#define configSUPPORT_DYNAMIC_ALLOCATION 1
//支持静态内存
#define configSUPPORT_STATIC_ALLOCATION 0
//系统所有总的堆大小
#define configTOTAL_HEAP_SIZE ((size_t)(36*1024))
/***************************************************************
FreeRTOS与钩子函数有关的配置选项
**************************************************************/
/* 置1:使用空闲钩子(Idle Hook类似于回调函数);置0:忽略空闲钩子
*
* 空闲任务钩子是一个函数,这个函数由用户来实现,
* FreeRTOS规定了函数的名字和参数:void vApplicationIdleHook(void ),
* 这个函数在每个空闲任务周期都会被调用
* 对于已经删除的RTOS任务,空闲任务可以释放分配给它们的堆栈内存。
* 因此必须保证空闲任务可以被CPU执行
* 使用空闲钩子函数设置CPU进入省电模式是很常见的
* 不可以调用会引起空闲任务阻塞的API函数
*/
#define configUSE_IDLE_HOOK 0
/* 置1:使用时间片钩子(Tick Hook);置0:忽略时间片钩子
*
*
* 时间片钩子是一个函数,这个函数由用户来实现,
* FreeRTOS规定了函数的名字和参数:void vApplicationTickHook(void )
* 时间片中断可以周期性的调用
* 函数必须非常短小,不能大量使用堆栈,
* 不能调用以”FromISR" 或 "FROM_ISR”结尾的API函数
*/
/*xTaskIncrementTick函数是在xPortSysTickHandler中断函数中被调用的。因此,vApplicationTickHook()函数执行的时间必须很短才行*/
#define configUSE_TICK_HOOK 0
//使用内存申请失败钩子函数
#define configUSE_MALLOC_FAILED_HOOK 0
/*
* 大于0时启用堆栈溢出检测功能,如果使用此功能
* 用户必须提供一个栈溢出钩子函数,如果使用的话
* 此值可以为1或者2,因为有两种栈溢出检测方法 */
#define configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW 0
/********************************************************************
FreeRTOS与运行时间和任务状态收集有关的配置选项
**********************************************************************/
//启用运行时间统计功能
#define configGENERATE_RUN_TIME_STATS 0
//启用可视化跟踪调试
#define configUSE_TRACE_FACILITY 0
/* 与宏configUSE_TRACE_FACILITY同时为1时会编译下面3个函数
* prvWriteNameToBuffer()
* vTaskList(),
* vTaskGetRunTimeStats()
*/
#define configUSE_STATS_FORMATTING_FUNCTIONS 1
/********************************************************************
FreeRTOS与协程有关的配置选项
*********************************************************************/
//启用协程,启用协程以后必须添加文件croutine.c
#define configUSE_CO_ROUTINES 0
//协程的有效优先级数目
#define configMAX_CO_ROUTINE_PRIORITIES ( 2 )
/***********************************************************************
FreeRTOS与软件定时器有关的配置选项
**********************************************************************/
//启用软件定时器
#define configUSE_TIMERS 0
//软件定时器优先级
#define configTIMER_TASK_PRIORITY (configMAX_PRIORITIES-1)
//软件定时器队列长度
#define configTIMER_QUEUE_LENGTH 10
//软件定时器任务堆栈大小
#define configTIMER_TASK_STACK_DEPTH (configMINIMAL_STACK_SIZE*2)
/************************************************************
FreeRTOS可选函数配置选项
************************************************************/
#define INCLUDE_xTaskGetSchedulerState 1
#define INCLUDE_vTaskPrioritySet 1
#define INCLUDE_uxTaskPriorityGet 1
#define INCLUDE_vTaskDelete 1
#define INCLUDE_vTaskCleanUpResources 1
#define INCLUDE_vTaskSuspend 1
#define INCLUDE_vTaskDelayUntil 1
#define INCLUDE_vTaskDelay 1
#define INCLUDE_eTaskGetState 1
#define INCLUDE_xTimerPendFunctionCall 0
//#define INCLUDE_xTaskGetCurrentTaskHandle 1
//#define INCLUDE_uxTaskGetStackHighWaterMark 0
//#define INCLUDE_xTaskGetIdleTaskHandle 0
/******************************************************************
FreeRTOS与中断有关的配置选项
******************************************************************/
#ifdef __NVIC_PRIO_BITS
#define configPRIO_BITS __NVIC_PRIO_BITS
#else
#define configPRIO_BITS 4
#endif
//中断最低优先级
#define configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY 15
//系统可管理的最高中断优先级
#define configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY 5
#define configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY ( configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY << (8 - configPRIO_BITS) ) /* 240 */
#define configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY ( configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY << (8 - configPRIO_BITS) )
/****************************************************************
FreeRTOS与中断服务函数有关的配置选项
****************************************************************/
#define xPortPendSVHandler PendSV_Handler
#define vPortSVCHandler SVC_Handler
/* 以下为使用Percepio Tracealyzer需要的东西,不需要时将 configUSE_TRACE_FACILITY 定义为 0 */
#if ( configUSE_TRACE_FACILITY == 1 )
#include "trcRecorder.h"
#define INCLUDE_xTaskGetCurrentTaskHandle 1 // 启用一个可选函数(该函数被 Trace源码使用,默认该值为0 表示不用)
#endif
#endif /* FREERTOS_CONFIG_H */

6、修改 stm32f10x_it.c。
因为需要使用到freeRTOS中的函数所以需要包含相关的头文件。
#include "stm32f10x_it.h"
#include "FreeRTOS.h" //FreeRTOS使用
#include "task.h"
PendSV_Handler()与 SVC_Handler()这两个很重要的函 数都帮我们实现了,在 port.c 文件中已经实现 xPortPendSVHandler()与 vPortSVCHandler() 函数,防止我们自己实现不了,那么在 stm32f10x_it.c 中就需要我们注释掉PendSV_Handler()与 SVC_Handler()这两个函数了。
FreeRTOS 帮我们实现了 SysTick 的启动的配置:在 port.c 文件中已经实现vPortSetupTimerInterrupt()函数,并且 FreeRTOS 通用的 SysTick 中断服务函数也实现了:在 port.c 文件中已经实现 xPortSysTickHandler()函数,所以移植的时候只需要我 们在 stm32f10x_it.c 文件中实现我们对应(STM32)平台上的 SysTick_Handler()函数即可。
extern void xPortSysTickHandler(void);
void SysTick_Handler(void)
{
#if (INCLUDE_xTaskGetSchedulerState == 1 )
if (xTaskGetSchedulerState() != taskSCHEDULER_NOT_STARTED)
{
#endif /* INCLUDE_xTaskGetSchedulerState */
xPortSysTickHandler();
#if (INCLUDE_xTaskGetSchedulerState == 1 )
}
#endif /* INCLUDE_xTaskGetSchedulerState */
}
7、修改 main.c 。
我们将原来裸机工程里面 main.c 的文件内容全部删除。
#include "stm32f10x.h"
#include "FreeRTOS.h" //FreeRTOS使用
#include "task.h"
/**
* @brief 主函数
* @param 无
* @retval 无
*/
int main(void)
{
/* 暂时没有在 main 任务里面创建任务应用任务 */
}
至此,我们的 FreeRTOS 基本移植完成了。