CubeMX生成FreeRTOS项目

原创已于 2025-11-11 15:10:09 修改 · 1k 阅读

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#stm32 #windows #c语言

于 2025-11-10 17:29:51 首次发布

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前置说明

开发环境：CubeMX+CLion，Windows
工具链：CMake + Ninja + arm-none-eabi-gcc + JLink
芯片选择：STM32F103CB（T6）
参考资料来源：b站up主keysking

1.Pinout&Configuration

(1)SystemCore

GPIO设置
SYS设置：
- Debug选Serial Wire
- Timebace Source不使用SysTick，切换成一个未使用的。比如我这里用TIM4。
  Timebase Source（时基来源）是 STM32 HAL 库的 “时间基准” 配置，默认为SysTick。FreeRTOS 作为实时操作系统，必须有一个高精度、稳定的时钟基准来实现核心功能。因此，它会征用SysTick 。既然 Systick 被 FreeRTOS 占用了，就给 HAL 库重新指定一个未使用的通用定时器（比如 TIM4）作为时基来源。两者互不干扰，彻底解决冲突。

（2）Middleware & SoftPacks（中间件与软件）

选中左侧的FreeRTOS

interface勾选CMSIS_V2，启用 CMSIS-OS2 接口规范来适配 FreeRTOS（或其他 RTOS）。

  CMSIS-OS 是 ARM 公司推出的 “Cortex 微控制器软件接口标准（CMSIS）” 中的实时操作系统（RTOS）抽象层与 API 规范，并非独立的 RTOS。
  CMSIS-OS 的核心价值是：定义一套统一的 RTOS 上层 API 规范，要求各 RTOS 厂商（如 FreeRTOS、RTX5）适配该规范。开发者只需基于 CMSIS-OS 接口编程，即可实现 “一次编码，多 RTOS 兼容”—— 更换 RTOS 时无需修改应用层代码，仅需替换底层 RTOS 内核和 CMSIS-OS 适配层。

选中下方出现的Tasks and Queues
- 该页面用于管理任务和任务队列。可以在这里查看当前代码有的任务，双击可查看与修改其属性。
- 新建项目中，会生成一个默认任务

2.ProjectManager

项目命名，路径选择
Toolchain/IDE：选择CMake
点击右上角GenerateCode生成代码

3.CLine中打开项目

第一次打开项目需要配置一下工具链之类的，这里跳过，直接看到代码。我们以点灯测试为例，测试FreeRTOS是否正确安装。

打开main.c查看主要业务代码
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

CMSIS中的Thread和FreeRTOS中的Task是同一概念

点开StartDefaultTask，转到其定义,编写一个小灯闪烁代码


void StartDefaultTask(void *argument)
{
  /* USER CODE BEGIN 5 */
  /* Infinite loop */
  for(;;)
  {
    HAL_GPIO_TogglePin(LED_GPIO_Port, LED_Pin);
    osDelay(500);
  }
  /* USER CODE END 5 */
}

编译下载后，小灯成功闪烁，FreeRTOS移植成功。

3.补充资料

CMSIS-OS 的核心功能模块（基于 V2 规范）

CMSIS-OS2 定义了 7 大核心功能模块，所有接口均以 osXXX() 命名（如 osThreadNew()、osSemaphoreRelease()），开发者无需关注 RTOS 底层实现，仅需调用统一接口即可：

线程管理（核心模块）

功能：创建 / 删除线程、挂起 / 恢复线程、设置线程优先级、获取线程状态
关键接口：
- osThreadNew()：创建并启动线程（替代 FreeRTOS 的 xTaskCreate()）；
- osThreadSuspend()/osThreadResume()：挂起 / 恢复线程；
- osThreadGetState()：获取线程状态（运行 / 就绪 / 阻塞 / 终止）；
特性：支持抢占式调度（高优先级线程打断低优先级）、时间片轮转（同优先级线程轮流执行），适配 STM32 的中断机制（线程可被中断打断，中断服务函数中可调用 CMSIS-OS 安全接口）。

同步与通信机制

解决线程间、线程与中断间的协作问题
核心接口包括：
- 信号量（Semaphore）：osSemaphoreNew()/osSemaphoreAcquire()/osSemaphoreRelease()—— 用于资源共享（如串口、SPI 外设）或线程同步；
- 互斥量（Mutex）：osMutexNew()/osMutexAcquire()/osMutexRelease()—— 专门解决 “资源竞争”，支持优先级继承（避免优先级反转，STM32 外设共享场景必备）；
- 消息队列（Message Queue）：osMessageQueueNew()/osMessageQueuePut()/osMessageQueueGet()—— 线程间传递数据（如传感器数据、指令）；
- 事件标志组（Event Flags）：osEventFlagsNew()/osEventFlagsSet()/osEventFlagsWait()—— 线程等待多个事件触发（如 “按键按下 + 定时器超时”）。

时间管理

延时功能：osDelay()（相对延时，单位：系统滴答周期，默认 1ms）、osDelayUntil()（绝对延时，确保线程执行周期稳定）；
软件定时器：osTimerNew()/osTimerStart()/osTimerStop()—— 基于系统滴答定时器的虚拟定时器，支持单次 / 周期性触发（如定时采集传感器数据）；
系统时间：osKernelGetTickCount()—— 获取系统运行总滴答数（用于计时、日志时间戳）。