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在看正点原子的FreeRTOS开发手册移植的时候,发现开发手册的描述并不全面,有几处遗漏。下面我展示出完整的教程,希望大家在学习的时候能够轻松点。
大家可自行到官方下载,或者在我主页的资料中自行下载;
下载好后是一个.exe可执行文件,双击打开后是就是这个界面。中间选择好解压文件的位置,然后点击Extract按键进行解压。
简单等待一下。。。
打开解压好的文件就有这些东西,这样大家就获得了FreeRTOS源码!!!
大家如果只是为了移植代码,或者是在移植代码过程中遇到了什么问题,可以直接跳转到下一部分
Demo文件
打开FreeRTOS文件夹,Demo 文件夹里面是 FreeRTOS 的相关例程。
其中有不同MCU的不同例程,我们学习的F103就是这些。
License文件
这个文件夹里面就是相关的许可信息,要用 FreeRTOS 做产品的得仔细看看。咱们不需要,可以忽略
Source文件
里面就是FreeRTOS源码了。
include 文件夹是一些头文件,移植的时候是需要的;
下面的 .C 文件是 FreeRTOS 的源码文件,移植的时候是需要的;
portable 文件夹里面的东西是 FreeRTOS 系统和具体的硬件之间的连接桥梁。不同的编译环境,不同的 MCU,其桥梁应该是不同的
打开 portable 文件夹,找到这三个文件夹。我们暂时只需要认识这三个就行。
keil 文件夹:FreeRTOS 针对不同的编译环境和 MCU 都有不同的“桥梁”,我们使用的是 MDK 编译环境下的 STM32F103 ;
MemMang 文件夹:这个文件夹是跟内存管理相关的, 我们移植的时候是必须的;
RVDS 文件夹:因为keil 文件中会用到 RVDS 中的东西,所以 RVDS 也是必须的。RVDS 文件夹针对不同的架构的 MCU 做了详细的分类,STM32F103 就参考 ARM_CM3。
打开 RVDS 文件夹下面的 ARM_CM3 里面这两个文件都是移植所需要的。
我们再回到开始,我们会发现还有一个 FreeRTOS-Plus 文件夹,这其实就是在 FreeRTOS 系统上另外增加的一些功能代码,可以不管。
相信大家都学到这块了,基础工程总该有吧!!!我们就以最基本的点灯代码为例,毕竟绝大部分入坑嵌入式都是从点灯开始的。
刚开始我一直纠结用寄存器版本的还是标准库版本的还是HAL库版本的。
标准库函数和HAL库都行,我使用的是标准库的代码。
我们先点开准备好的基础工程,在里面添加 FreeRTOS 文件夹,将 FreeRTOS 的源码添加到这个文件夹中;
将前面说的 FreeRTOS / Source 文件夹下面的全部文件复制到刚刚新建的 FreeRTOS 文件夹中;
portable 文件夹中我们只需要留下 keil、MemMang 和 RVDS 这三个文件夹,其他的都可以删除掉。这也是为了方便操作;
在 keil 中打开刚刚操作的那个跑马灯工程。然后新建分组 FreeRTOS_CORE 和 FreeRTOS_PORTABLE
在 FreeRTOS_CORE 中添加这些 .c 文件(点击右下角的Add Files按钮,找到刚刚添加的FreeRTOS文件夹中的 .c 文件)
在 FreeRTOS_PORTABLE 中添加这些 .c 文件
port.c 和 heap_4.c 在哪呢?port.c 是 RVDS 文件 夹下的 ARM_CM3 中的文件,因为 STM32F103 是 Cortex-M3 内核的,因此要选择 ARM_CM3 中的 port.c 文件。heap_4.c 是 MemMang 文件夹中的,前面说了 MemMang 是跟内存管理相关的,里面有5个 c 文件:heap_1.c、heap_2.c、heap_3.c、heap_4.c 和 heap_5.c。这 5 个 c 文件是五种不同的内存管理方法。这5个文件都可以用来作为 FreeRTOS 的内存管理文件,只是它们的实现原理不同,各有利弊。这里我们选择 heap_4.c。
弄完就是这样式儿的:
找到添加 .h 文件的地方;
添加如下文件(方式和添加 .c 文件类似):
然后我们打开前面说的 Demo 文件,找到CORTEX_STM32F103_Keil文件:
打开CORTEX_STM32F103_Keil文件后找到FreeRTOSConfig.h文件;
将其复制到新建的FreeRTOS文件夹的include文件夹下面;
此时我们代码的移植部分初步结束,编译一下看看。。。0 Error,0 Warning!!!完美!!!
只要仔细点,到目前为止,不应该出现任何错误昂。如果有人编译的时候出现错误,那就自己仔细检查检查。
SYSTEM 文件夹里面的文件一开始是针对 UCOS 而编写的,所以如果使用 FreeRTOS 的话 就需要做相应的修改。
在修改过程中,注意 #if 与 #endif 。
将宏 SYSTEM_SUPPORT_OS 改为 1
将 includes.h 头文件改为 FreeRTOS.h 头文件
将下面的这两个块删掉就行,这两行是UCOS的函数;
首先是 SysTick_Handler() 函数:
将此函数改为如下函数:
- extern void xPortSysTickHandler(void);
- //systick 中断服务函数,使用 OS 时用到
- void SysTick_Handler(void)
- {
- if(xTaskGetSchedulerState()!=taskSCHEDULER_NOT_STARTED)//系统已经运行
- {
- xPortSysTickHandler();
- }
- }
将 delay_init() 函数改为:
- //初始化延迟函数
- //SYSTICK 的时钟固定为 AHB 时钟,基础例程里面 SYSTICK 时钟频率为 AHB/8
- //这里为了兼容 FreeRTOS,所以将 SYSTICK 的时钟频率改为 AHB 的频率!
- //SYSCLK:系统时钟频率
- void delay_init()
- {
- u32 reload;
- SysTick_CLKSourceConfig(SysTick_CLKSource_HCLK);//选择外部时钟 HCLK
- fac_us=SystemCoreClock/1000000; //不论是否使用 OS,fac_us 都需要使用
- reload=SystemCoreClock/1000000; //每秒钟的计数次数 单位为 M
- reload*=1000000/configTICK_RATE_HZ; //根据 configTICK_RATE_HZ 设定溢出
- //时间 reload 为 24 位寄存器,最大值:
- //16777216,在 72M 下,约合 0.233s 左右
- fac_ms=1000/configTICK_RATE_HZ; //代表 OS 可以延时的最少单位
- SysTick->CTRL|=SysTick_CTRL_TICKINT_Msk; //开启 SYSTICK 中断
- SysTick->LOAD=reload; //每 1/configTICK_RATE_HZ 秒中断
- //一次
- SysTick->CTRL|=SysTick_CTRL_ENABLE_Msk; //开启 SYSTICK
- }
将 void delay_us(u32 nus) 和 void delay_ms(u16 nms) 函数删掉,并修改为如下代码:
- //延时 nus
- //nus:要延时的 us 数.
- //nus:0~204522252(最大值即 2^32/fac_us@fac_us=168)
- void delay_us(u32 nus)
- {
- u32 ticks;
- u32 told,tnow,tcnt=0;
- u32 reload=SysTick->LOAD; //LOAD 的值
- ticks=nus*fac_us; //需要的节拍数
- told=SysTick->VAL; //刚进入时的计数器值
- while(1)
- {
- tnow=SysTick->VAL;
- if(tnow!=told)
- {
- //这里注意一下 SYSTICK 是一个递减的计数器就可以了.
- if(tnow<told)tcnt+=told-tnow;
- else tcnt+=reload-tnow+told;
- told=tnow;
- if(tcnt>=ticks)break; //时间超过/等于要延迟的时间,则退出.
- }
- };
- }
- //延时 nms,会引起任务调度
- //nms:要延时的 ms 数
- //nms:0~65535
- void delay_ms(u32 nms)
- {
- if(xTaskGetSchedulerState()!=taskSCHEDULER_NOT_STARTED)//系统已经运行
- {
- if(nms>=fac_ms) //延时的时间大于 OS 的最少时间周期
- {
- vTaskDelay(nms/fac_ms); //FreeRTOS 延时
- }
- nms%=fac_ms; //OS 已经无法提供这么小的延时了,
- //采用普通方式延时
- }
- delay_us((u32)(nms*1000)); //普通方式延时
- }
- //延时 nms,不会引起任务调度
- //nms:要延时的 ms 数
- void delay_xms(u32 nms)
- {
- u32 i;
- for(i=0;i<nms;i++) delay_us(1000);
- }
将 includes.h 头文件改为 FreeRTOS.h 头文件,并包含 task.h 文件:
void delay_osschedlock(void);
void delay_osschedunlock(void);
void delay_ostimedly(u32 ticks);
在 port.c、delay.c 和 stm32f10x_it.c 中三个重复定义的函数: SysTick_Handler()、SVC_Handler()和 PendSV_Handler(),这三个函数分别为滴答定时器中断服务函数、SVC 中断服务函数和 PendSV 中断服务函数,将 stm32f10x_it.c 中的三个函数屏蔽掉:
双击 stm32f10x_it.c 文件,屏蔽这三个函数:
1、..\SYSTEM\delay\delay.c(140): error: #147-D: declaration is incompatible with "void delay_ms(u16)" (declared at line 44 of "..\SYSTEM\delay\delay.h")
2、..\OBJ\LED.axf: Error: L6218E: Undefined symbol xTaskGetSchedulerState (referred from delay.o).
1、在 delay.h 中将 void delay_ms(u16 nms); 改为 void delay_ms(u32 nms);
2、在 FreeRTOS.h 中将 #define INCLUDE_xTaskGetSchedulerState 0 改为 #define INCLUDE_xTaskGetSchedulerState 1;
如果此时你的代码还是不能运行,可能是你的 FreeRTOSConfig.h 文件复制错误了,将 FreeRTOSConfig.h 文件换成如下代码:
- /*
- FreeRTOS V9.0.0 - Copyright (C) 2016 Real Time Engineers Ltd.
- All rights reserved
- VISIT http://www.FreeRTOS.org TO ENSURE YOU ARE USING THE LATEST VERSION.
- This file is part of the FreeRTOS distribution.
- FreeRTOS is free software; you can redistribute it and/or modify it under
- the terms of the GNU General Public License (version 2) as published by the
- Free Software Foundation >>>> AND MODIFIED BY <<<< the FreeRTOS exception.
- ***************************************************************************
- >>! NOTE: The modification to the GPL is included to allow you to !<<
- >>! distribute a combined work that includes FreeRTOS without being !<<
- >>! obliged to provide the source code for proprietary components !<<
- >>! outside of the FreeRTOS kernel. !<<
- ***************************************************************************
- FreeRTOS is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT ANY
- WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS
- FOR A PARTICULAR PURPOSE. Full license text is available on the following
- link: http://www.freertos.org/a00114.html
- ***************************************************************************
- * *
- * FreeRTOS provides completely free yet professionally developed, *
- * robust, strictly quality controlled, supported, and cross *
- * platform software that is more than just the market leader, it *
- * is the industry's de facto standard. *
- * *
- * Help yourself get started quickly while simultaneously helping *
- * to support the FreeRTOS project by purchasing a FreeRTOS *
- * tutorial book, reference manual, or both: *
- * http://www.FreeRTOS.org/Documentation *
- * *
- ***************************************************************************
- http://www.FreeRTOS.org/FAQHelp.html - Having a problem? Start by reading
- the FAQ page "My application does not run, what could be wrong?". Have you
- defined configASSERT()?
- http://www.FreeRTOS.org/support - In return for receiving this top quality
- embedded software for free we request you assist our global community by
- participating in the support forum.
- http://www.FreeRTOS.org/training - Investing in training allows your team to
- be as productive as possible as early as possible. Now you can receive
- FreeRTOS training directly from Richard Barry, CEO of Real Time Engineers
- Ltd, and the world's leading authority on the world's leading RTOS.
- http://www.FreeRTOS.org/plus - A selection of FreeRTOS ecosystem products,
- including FreeRTOS+Trace - an indispensable productivity tool, a DOS
- compatible FAT file system, and our tiny thread aware UDP/IP stack.
- http://www.FreeRTOS.org/labs - Where new FreeRTOS products go to incubate.
- Come and try FreeRTOS+TCP, our new open source TCP/IP stack for FreeRTOS.
- http://www.OpenRTOS.com - Real Time Engineers ltd. license FreeRTOS to High
- Integrity Systems ltd. to sell under the OpenRTOS brand. Low cost OpenRTOS
- licenses offer ticketed support, indemnification and commercial middleware.
- http://www.SafeRTOS.com - High Integrity Systems also provide a safety
- engineered and independently SIL3 certified version for use in safety and
- mission critical applications that require provable dependability.
- 1 tab == 4 spaces!
- */
-
-
- #ifndef FREERTOS_CONFIG_H
- #define FREERTOS_CONFIG_H
-
- #include "sys.h"
- #include "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 */
- /***************************************************************************************************************/
- #define configUSE_PREEMPTION 1 //1使用抢占式内核,0使用协程
- #define configUSE_TIME_SLICING 1 //1使能时间片调度(默认式使能的)
- #define configUSE_PORT_OPTIMISED_TASK_SELECTION 1 //1启用特殊方法来选择下一个要运行的任务
- //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_TICKLESS_IDLE 0 //1启用低功耗tickless模式
- #define configUSE_QUEUE_SETS 1 //为1时启用队列
- #define configCPU_CLOCK_HZ (SystemCoreClock) //CPU频率
- #define configTICK_RATE_HZ (1000) //时钟节拍频率,这里设置为1000,周期就是1ms
- #define configMAX_PRIORITIES (32) //可使用的最大优先级
- #define configMINIMAL_STACK_SIZE ((unsigned short)130) //空闲任务使用的堆栈大小
- #define configMAX_TASK_NAME_LEN (16) //任务名字字符串长度
-
- #define configUSE_16_BIT_TICKS 0 //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 configIDLE_SHOULD_YIELD 1 //为1时空闲任务放弃CPU使用权给其他同优先级的用户任务
- #define configUSE_TASK_NOTIFICATIONS 1 //为1时开启任务通知功能,默认开启
- #define configUSE_MUTEXES 1 //为1时使用互斥信号量
- #define configQUEUE_REGISTRY_SIZE 8 //不为0时表示启用队列记录,具体的值是可以
- //记录的队列和信号量最大数目。
- #define configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW 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 configUSE_RECURSIVE_MUTEXES 1 //为1时使用递归互斥信号量
- #define configUSE_MALLOC_FAILED_HOOK 0 //1使用内存申请失败钩子函数
- #define configUSE_APPLICATION_TASK_TAG 0
- #define configUSE_COUNTING_SEMAPHORES 1 //为1时使用计数信号量
-
- /***************************************************************************************************************/
- /* FreeRTOS与内存申请有关配置选项 */
- /***************************************************************************************************************/
- #define configSUPPORT_DYNAMIC_ALLOCATION 1 //支持动态内存申请
- #define configTOTAL_HEAP_SIZE ((size_t)(20*1024)) //系统所有总的堆大小
-
- /***************************************************************************************************************/
- /* FreeRTOS与钩子函数有关的配置选项 */
- /***************************************************************************************************************/
- #define configUSE_IDLE_HOOK 0 //1,使用空闲钩子;0,不使用
- #define configUSE_TICK_HOOK 0 //1,使用时间片钩子;0,不使用
-
- /***************************************************************************************************************/
- /* FreeRTOS与运行时间和任务状态收集有关的配置选项 */
- /***************************************************************************************************************/
- #define configGENERATE_RUN_TIME_STATS 0 //为1时启用运行时间统计功能
- #define configUSE_TRACE_FACILITY 1 //为1启用可视化跟踪调试
- #define configUSE_STATS_FORMATTING_FUNCTIONS 1 //与宏configUSE_TRACE_FACILITY同时为1时会编译下面3个函数
- //prvWriteNameToBuffer(),vTaskList(),
- //vTaskGetRunTimeStats()
-
- /***************************************************************************************************************/
- /* FreeRTOS与协程有关的配置选项 */
- /***************************************************************************************************************/
- #define configUSE_CO_ROUTINES 0 //为1时启用协程,启用协程以后必须添加文件croutine.c
- #define configMAX_CO_ROUTINE_PRIORITIES ( 2 ) //协程的有效优先级数目
-
- /***************************************************************************************************************/
- /* FreeRTOS与软件定时器有关的配置选项 */
- /***************************************************************************************************************/
- #define configUSE_TIMERS 1 //为1时启用软件定时器
- #define configTIMER_TASK_PRIORITY (configMAX_PRIORITIES-1) //软件定时器优先级
- #define configTIMER_QUEUE_LENGTH 5 //软件定时器队列长度
- #define configTIMER_TASK_STACK_DEPTH (configMINIMAL_STACK_SIZE*2) //软件定时器任务堆栈大小
-
- /***************************************************************************************************************/
- /* 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 1
-
- /***************************************************************************************************************/
- /* 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
-
- #define configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY 15 //中断最低优先级
- #define configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY 5 //系统可管理的最高中断优先级
- #define configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY ( configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY << (8 - configPRIO_BITS) )
- #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
-
- #endif /* FREERTOS_CONFIG_H */
-
用该代码替换 main.c 代码即可
- #include "sys.h"
- #include "delay.h"
- #include "usart.h"
- #include "led.h"
- #include "FreeRTOS.h"
- #include "task.h"
- /************************************************
- ALIENTEK 战舰STM32F103开发板 FreeRTOS实验2-1
- FreeRTOS移植实验-库函数版本
- 技术支持:www.openedv.com
- 淘宝店铺:http://eboard.taobao.com
- 关注微信公众平台微信号:"正点原子",免费获取STM32资料。
- 广州市星翼电子科技有限公司
- 作者:正点原子 @ALIENTEK
- ************************************************/
-
- //任务优先级
- #define START_TASK_PRIO 1
- //任务堆栈大小
- #define START_STK_SIZE 128
- //任务句柄
- TaskHandle_t StartTask_Handler;
- //任务函数
- void start_task(void *pvParameters);
-
- //任务优先级
- #define LED0_TASK_PRIO 2
- //任务堆栈大小
- #define LED0_STK_SIZE 50
- //任务句柄
- TaskHandle_t LED0Task_Handler;
- //任务函数
- void led0_task(void *pvParameters);
-
- //任务优先级
- #define LED1_TASK_PRIO 3
- //任务堆栈大小
- #define LED1_STK_SIZE 50
- //任务句柄
- TaskHandle_t LED1Task_Handler;
- //任务函数
- void led1_task(void *pvParameters);
-
- int main(void)
- {
- NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_4);//设置系统中断优先级分组4
- delay_init(); //延时函数初始化
- uart_init(115200); //初始化串口
- LED_Init(); //初始化LED
-
- //创建开始任务
- xTaskCreate((TaskFunction_t )start_task, //任务函数
- (const char* )"start_task", //任务名称
- (uint16_t )START_STK_SIZE, //任务堆栈大小
- (void* )NULL, //传递给任务函数的参数
- (UBaseType_t )START_TASK_PRIO, //任务优先级
- (TaskHandle_t* )&StartTask_Handler); //任务句柄
- vTaskStartScheduler(); //开启任务调度
- }
-
- //开始任务任务函数
- void start_task(void *pvParameters)
- {
- taskENTER_CRITICAL(); //进入临界区
- //创建LED0任务
- xTaskCreate((TaskFunction_t )led0_task,
- (const char* )"led0_task",
- (uint16_t )LED0_STK_SIZE,
- (void* )NULL,
- (UBaseType_t )LED0_TASK_PRIO,
- (TaskHandle_t* )&LED0Task_Handler);
- //创建LED1任务
- xTaskCreate((TaskFunction_t )led1_task,
- (const char* )"led1_task",
- (uint16_t )LED1_STK_SIZE,
- (void* )NULL,
- (UBaseType_t )LED1_TASK_PRIO,
- (TaskHandle_t* )&LED1Task_Handler);
- vTaskDelete(StartTask_Handler); //删除开始任务
- taskEXIT_CRITICAL(); //退出临界区
- }
-
- //LED0任务函数
- void led0_task(void *pvParameters)
- {
- static float float_num=0.01;
- while(1)
- {
- float_num+=0.01f;
- taskENTER_CRITICAL(); //进入临界区
- printf("float_num的值为: %.4f\r\n",float_num); /*串口打印结果*/
- taskEXIT_CRITICAL(); //退出临界区
- vTaskDelay(1000);
- }
- }
-
- //LED1任务函数
- void led1_task(void *pvParameters)
- {
- while(1)
- {
- LED1=0;
- vTaskDelay(200);
- LED1=1;
- vTaskDelay(800);
- }
- }
至此,基于STM32F103的FreeRTOS移植就算完成了。学海无涯,大家一起加油!!!
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