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为什么学FreeRTOS？FreeRTOS的移植步骤是怎样的？

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2021-11-30 07:52:25　　评论淘帖0 邀请回答您可以邀请以下用户，快速回答问题 × heks 该类别下有 50 个回答。邀请回答 hgimtk 该类别下有 44 个回答。邀请回答新星之火12138 该类别下有 42 个回答。邀请回答 wang21cj 该类别下有 41 个回答。邀请回答 chm5 该类别下有 40 个回答。邀请回答 hjfjsdgfjdsf 该类别下有 37 个回答。邀请回答 fdjslkjd 该类别下有 35 个回答。邀请回答 uvysdfydad 该类别下有 35 个回答。邀请回答 werywer 该类别下有 35 个回答。邀请回答 h1654155957.9520 该类别下有 35 个回答。邀请回答 jenny042 该类别下有 34 个回答。邀请回答 dfzvzs 该类别下有 34 个回答。邀请回答维生素B2 该类别下有 34 个回答。邀请回答凤毛麟角该类别下有 34 个回答。邀请回答 hfgdzc 该类别下有 33 个回答。邀请回答 ggfvxv 该类别下有 33 个回答。邀请回答刘洋该类别下有 33 个回答。邀请回答 meihuacg 该类别下有 33 个回答。邀请回答储蓄叛逆该类别下有 32 个回答。邀请回答尼克wo 该类别下有 32 个回答。邀请回答举报独当一面相关推荐 • 怎样将FreeRTOS移植到裸机工程中 1356 • STM32F429是如何移植FreeRTOS的 1485 • FreeRTOS系统在STM32单片机上是怎样去移植的 921 • 怎样去移植基于stm32f1的FreeRTOS呢 960 • 教你怎样一步一步移植FreeRTOS系统呢 1274 • 怎样将FreeRTOS移植到STM32上去呢 1180 • 怎样将FreeRTOS源码移植到IAR上呢 1479 • 怎样移植FreeRTOS到STM32上去呢 1289 • 怎样在STM32F103C8上去移植FreeRTOS操作系统呢 1556 • FreeRTOS实时操作系统是如何进行移植的呢 1316 1个回答

答案对人有帮助，有参考价值 0 1.1 前后台系统：早期嵌入式开发没有嵌入式操作系统的概念，直接操作裸机，在裸机上写程序，比如用51单片机基本就没有操作系统的概念。通常把程序分为两部分：前台系统和后台系统。简单的小系统通常是前后台系统，这样的程序包括一个死循环和若干个中断服务程序：应用程序是一个无限循环，循环中调用API函数完成所需的操作，这个大循环就叫做后台系统。中断服务程序用于处理系统的异步事件，也就是前台系统。前台是中断级，后台是任务级。 1.2 RTOS系统： RTOS全称为：Real Time OS，就是实时操作系统，强调的是：实时性。实时操作系统又分为硬实时和软实时。硬实时要求在规定的时间内必须完成操作，硬实时系统不允许超时，在软实时里面处理过程超时的后果就没有那么严格。在实时操作系统中，我们可以把要实现的功能划分为多个任务，每个任务负责实现其中的一部分，每个任务都是一个很简单的程序，通常是一个死循环。 RTOS操作系统：FreeRTOS，UCOS，RTX，RT-Thread，DJYOS等。 RTOS操作系统的核心内容在于：实时内核。可剥夺型内核： RTOS的内核负责管理所有的任务，内核决定了运行哪个任务，何时停止当前任务切换到其他任务，这个是内核的多任务管理能力。多任务管理给人的感觉就好像芯片有多个CPU，多任务管理实现了CPU资源的最大化利用，多任务管理有助于实现程序的模块化开发，能够实现复杂的实时应用。 RTOS中的经典代表作：FreeRTOS，而FreeOS的内核是可剥夺型的，所以我们简单提一下什么是可剥夺型内核，关于FreeRTOS内核的详细内容我们会在后续的视频中专门讲解的。可剥夺内核顾名思义就是可以剥夺其他任务的CPU使用权，它总是运行就绪任务中的优先级最高的那个任务。 2.1 FreeRTOS系统简介： FreeRTOS是一个可裁剪、可剥夺型的多任务内核，而且没有任务数限制。FreeRTOS提供了实时操作系统所需的所有功能，包括资源管理、同步、任务通信等。 FreeRTOS是用C和汇编来写的，其中绝大部分都是用C语言编写的，只有极少数的与处理器密切相关的部分代码才是用汇编写的，FreeRTOS结构简洁，可读性很强！最主要的是非常适合初次接触嵌入式实时操作系统学生、嵌入式系统开发人员和爱好者学习。为什么学FreeRTOS 1、因为FreeROTS开源。 2、FreeRTOS免费 3、FreeRTOS是很多第三方组件钦定的系统！ 2.2 FreeRTOS相关资料查找： 1、FreeRTOS官网：http://www.freertos.org/。 2、开源电子网：www.openedv.com。 3、其他论坛。 FreeRTOS 移植 2.2.1 向工程中添加相应文件 1、添加FreeRTOS 源码在基础工程中新建一个名为FreeRTOS 的文件夹，如图2.2.1.1 所示：创建FreeRTOS 文件夹以后就可以将FreeRTOS 的源码添加到这个文件夹中，添加完以后如图2.2.1.2 所示：在1.3.2 小节中详细的讲解过portable 文件夹，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，完成以后如图2.2.1.3 所示： 2、向工程分组中添加文件打开基础工程，新建分组FreeRTOS_CORE 和FreeRTOS_PORTABLE，然后向这两个分组中添加文件，如图2.2.1.4 所示：分组FreeRTOS_CORE 中的文件在什么地方就不说了，打开FreeRTOS 源码一目了然。重点来说说FreeRTOS_PORTABLE 分组中的port.c 和heap_4.c 是怎么来的，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，就像从北京到上海你可以坐火车、坐飞机，如果心情好的话也可以走路，反正有很多种方法，只要能到上海就行。这里也一样的，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，至于原因，后面会有一章节专门来讲解FreeRTOS 的内存管理，到时候大家就知道原因了。这里就先选择heap_4.c，毕竟本章的重点是FreeRTOS 的移植。 3、添加相应的头文件路径添加完FreeRTOS 源码中的C 文件以后还要添加FreeRTOS 源码的头文件路径，头文件路径如图2.2.1.5 所示：头文件路径添加完成以后编译一下，看看有没有什么错误，结果会发现提示打不开“FreeRTOSConfig.h”这个文件，如图2.2.1.6 所示：这是因为缺少FreeRTOSConfig.h 文件，这个文件在哪里找呢？你可以自己创建，显然这不是一个明智的做法。我们可以找找FreeRTOS 的官方移植工程中会不会有这个文件，打开FreeRTOS 针对STM32F103 的移植工程文件，文件夹是CORTEX_STM32F103_Keil，打开以后如图2.2.1.7 所示：果然！官方的移植工程中有这个文件，我们可以使用这个文件，但是建议大家使用我们例程中的FreeRTOSConf.h 文件，这个文件是FreeRTOS 的系统配置文件，不同的平台其配置不同，但是我们提供的例程中的这个文件肯定是针对ALIENTEK 开发板配置正确的。这个文件复制到什么地方大家可以自行决定，这里我为了方便放到了FreeRTOS 源码中的include 文件夹下。FreeRTOSConfig.h 是何方神圣？看名字就知道，他是FreeRTOS 的配置文件，一般的操作系统都有裁剪、配置功能，而这些裁剪及配置都是通过一个文件来完成的，基本都是通过宏定义来完成对系统的配置和裁剪的，关于FreeRTOS 的配置文件FreeRTOSConfig.h 后面也会有一章节来详细的讲解。到这里我们再编译一次，没有错误！如图2.2.1.8 所示：如果还有错误的话大家自行根据错误类型查找和修改错误！ 2.2.2 修改SYSTEM 文件 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。本来打算让SYSTEM 文件夹也支持FreeRTOS，但是这样的话会导致SYSTEM 里面的文件太过于复杂，这样非常不利于初学者学习，所以这里就专门针对FreeRTOS修改了SYSTEM 里面的文件。 1、修改sys.h 文件 sys.h 文件修改很简单，在sys.h 文件里面用宏SYSTEM_SUPPORT_OS 来定义是否使用OS，我们使用了FreeRTOS，所以应该将宏SYSTEM_SUPPORT_OS 改为1。 //0,不支持os //1,支持os #define SYSTEM_SUPPORT_OS 1 //定义系统文件夹是否支持OS 2、修改usart.c 文件 usart.c 文件修改也很简单，usart.c 文件有两部分要修改，一个是添加FreeRTOS.h 头文件，默认是添加的UCOS 中的includes.h 头文件，修改以后如下： //如果使用os,则包括下面的头文件即可. #if SYSTEM_SUPPORT_OS #include "FreeRTOS.h" //os 使用 #endif 另外一个就是USART1 的中断服务函数，在使用UCOS 的时候进出中断的时候需要添加OSIntEnter()和OSIntExit()，使用FreeRTOS 的话就不需要了，所以将这两行代码删除掉，修改以后如下： void USART1_IRQHandler(void) //串口1 中断服务程序 { u8 Res; if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET) { Res =USART_ReceiveData(USART1); //读取接收到的数据 if((USART_RX_STA&0x8000)==0) //接收未完成 { if(USART_RX_STA&0x4000) //接收到了0x0d { if(Res!=0x0a)USART_RX_STA=0; //接收错误,重新开始 else USART_RX_STA\|=0x8000; //接收完成了 } else //还没收到0X0D { if(Res==0x0d)USART_RX_STA\|=0x4000; else { USART_RX_BUF[USART_RX_STA&0X3FFF]=Res ; USART_RX_STA++; if(USART_RX_STA>(USART_REC_LEN-1))USART_RX_STA=0; } } } } } 3、修改delay.c 文件 delay.c 文件修改的就比较大了，因为涉及到FreeRTOS 的系统时钟，delay.c 文件里面有4个函数，先来看一下函数SysTick_Handler()，此函数是滴答定时器的中断服务函数，代码如下： 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(); } } FreeRTOS 的心跳就是由滴答定时器产生的，根据FreeRTOS 的系统时钟节拍设置好滴答定时器的周期，这样就会周期触发滴答定时器中断了。在滴答定时器中断服务函数中调用FreeRTOS 的API 函数xPortSysTickHandler()。delay_init()是用来初始化滴答定时器和延时函数，代码如下： //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 } 前面我们说了FreeRTOS 的系统时钟是由滴答定时器提供的，那么肯定要根据FreeRTOS 的系统时钟节拍来初始化滴答定时器了，delay_init()就是来完成这个功能的。FreeRTOS 的系统时钟节拍由宏configTICK_RATE_HZ 来设置，这个值我们可以自由设置，但是一旦设置好以后我们就要根据这个值来初始化滴答定时器，其实就是设置滴答定时器的中断周期。在基础例程中滴答定时器的时钟频率设置的是AHB 的1/8，这里为了兼容FreeRTOS 将滴答定时器的时钟频率改为了AHB，也就是72MHz！这一点一定要注意！接下来的三个函数都是延时的，代码如下： //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=nusfac_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 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)(nms1000)); //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 } delay_us()是us 级延时函数，delay_ms 和delay_xms()都是ms 级的延时函数，delay_us()和delay_xms()不会导致任务切换。delay_ms()其实就是对FreeRTOS 中的延时函数vTaskDelay()的简单封装，所以在使用delay_ms()的时候就会导致任务切换。delay.c 修改完成以后编译一下，会提示如图2.2.2.1 所示错误：图2.2.2.1 的错误提示表示在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，如图2.2.2.2 所示：再次编译代码，应该没有错误了，如果还是错误的话自行根据错误类型修改！至此，SYSTEM文件夹就修改完成了。 2.3 移植验证实验 2.3.1 实验程序设计 1、实验目的编写简单的FreeRTOS 应用代码，测试FreeRTOS 的移植是否成功。鉴于大家还没正式学习FreeRTOS，可以直接将本实验代码复制粘贴到自己的移植工程中。 2、实验设计本实验设计四个任务：start_task()、led0_task ()、led1_task ()和float_task()，这四个任务的任务功能如下： start_task()：用来创建其他三个任务。 led0_task ()：控制LED0 的闪烁，提示系统正在运行。 led1_task ()：控制LED1 的闪烁。 float_task()：简单的浮点测试任务，用于测试STM32F4 的FPU 是否工作正常。 3、实验工程 FreeRTOS 实验2-1 FreeRTOS 移植实验。 4、实验程序与分析任务设置 #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 *********************************************/ #define START_TASK_PRIO 1 //任务优先级 #define START_STK_SIZE 128 //任务堆栈大小 TaskHandle_t StartTask_Handler; //任务句柄 void start_task(void pvParameters); //任务函数 #define LED0_TASK_PRIO 2 //任务优先级 #define LED0_STK_SIZE 50 //任务堆栈大小 TaskHandle_t LED0Task_Handler; //任务句柄 void led0_task(void p_arg); //任务函数 #define LED1_TASK_PRIO 3 //任务优先级 #define LED1_STK_SIZE 50 //任务堆栈大小 TaskHandle_t LED1Task_Handler; //任务句柄 void led1_task(void p_arg); //任务函数 ● main()函数 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 } ● 任务函数 //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) { while(1) { LED0=~LED0; vTaskDelay(500); } } //LED1 任务函数 void led1_task(void pvParameters) { while(1) { LED1=0; vTaskDelay(200); LED1=1; vTaskDelay(800); } } 测试代码中创建了3 个任务：LED0 测试任务、LED1 测试任务和浮点测试任务，它们的任务函数分别为：led0_task()、led1_task()。led0_task()和led1_task()任务很简单，就是让LED0 和LED1 周期性闪烁。由于我们只是用测试代码来测试FreeRTOS 是否移植成功的，所以关于具体的函数的调用方法这些不要深究，后面会有详细的讲解！ 2.3.2 实验程序运行结果分析编译并下载代码到STM32F103 开发板中，下载进去以后会看到LED0 和LED1 开始闪烁， LED0 均匀闪烁，那是因为我们在LED0 的任务代码中设置好的LED0 亮500ms，灭500ms。 LED1 亮的时间短，灭的时间长，这是因为在LED1 的任务代码中设置好的亮200ms，灭800ms。

2021-11-30 11:20:53 评论举报黄彩萍