STM32移植FreeRTOS

最新推荐文章于 2025-04-18 04:00:00 发布

对error说不

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文章标签： stm32 嵌入式硬件单片机

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一、引言

FreeRTOS 是一个开源的、轻量级的实时操作系统内核，广泛应用于嵌入式系统开发中。STM32 系列微控制器以其高性能、低功耗和丰富的外设资源而受到开发者的青睐。将 FreeRTOS 移植到 STM32 上，可以充分发挥 STM32 的性能，实现多任务处理，提高系统的可靠性和可维护性。本文将详细介绍如何将 FreeRTOS 移植到 STM32 上，并给出相应的代码示例。

二、移植前的准备工作

2.1 硬件平台

选择一款合适的 STM32 开发板，本文以 STM32F103C8T6 为例。

2.2 软件工具

Keil MDK：用于编写、编译和调试代码。
FreeRTOS 源码：可以从 FreeRTOS 官方网站（https://www.freertos.org/）下载最新版本的源码。

三、移植步骤

3.1 下载并解压 FreeRTOS 源码

将下载的 FreeRTOS 源码解压到本地，其中与移植相关的主要文件夹有：

FreeRTOS\Source：包含 FreeRTOS 内核的源文件。
FreeRTOS\Source\portable：包含不同平台的移植文件。

3.2 创建 Keil 工程

在 Keil MDK 中创建一个新的 STM32 工程，选择对应的芯片型号（如 STM32F103C8T6）。

3.3 添加 FreeRTOS 源码到工程

复制文件：将 FreeRTOS\Source 文件夹下的所有 .c 文件复制到工程目录下的 FreeRTOS\Source 文件夹中。
添加到工程：在 Keil 工程中添加这些 .c 文件到相应的分组中。

3.4 选择移植文件

在 FreeRTOS\Source\portable 文件夹中，选择适合 STM32 的移植文件：

对于 ARM Cortex-M3 内核的 STM32F103 系列，选择 RVDS\ARM_CM3 文件夹。将该文件夹下的 port.c 和 portmacro.h 文件复制到工程目录下的 FreeRTOS\Source\portable 文件夹中，并添加到工程中。
复制 MemMang 文件夹下的 heap_4.c 文件到工程目录下的 FreeRTOS\Source\portable 文件夹中，并添加到工程中。heap_4.c 是 FreeRTOS 的内存管理文件。

3.5 配置 FreeRTOS 头文件

将 FreeRTOS\Source\include 文件夹下的所有 .h 文件复制到工程目录下的 FreeRTOS\include 文件夹中。同时，将 FreeRTOS\Source\portable\RVDS\ARM_CM3 文件夹下的 portmacro.h 文件复制到 FreeRTOS\include 文件夹中。

3.6 创建 FreeRTOS 配置文件

在工程目录下创建 FreeRTOSConfig.h 文件，该文件用于配置 FreeRTOS 的参数。以下是一个简单的 FreeRTOSConfig.h 示例：

#ifndef FREERTOS_CONFIG_H
#define FREERTOS_CONFIG_H

#include "stm32f10x.h"

/* 定义内核时钟频率 */
#define configCPU_CLOCK_HZ            (SystemCoreClock)
/* 定义滴答定时器频率 */
#define configTICK_RATE_HZ            ((TickType_t)1000)
/* 定义最大任务优先级 */
#define configMAX_PRIORITIES          (5)
/* 定义空闲任务栈大小 */
#define configMINIMAL_STACK_SIZE      ((unsigned short)128)
/* 定义堆大小 */
#define configTOTAL_HEAP_SIZE         ((size_t)(10 * 1024))
/* 使能抢占式调度器 */
#define configUSE_PREEMPTION          1
/* 使能时间片调度 */
#define configUSE_TIME_SLICING        1
/* 使能空闲任务钩子函数 */
#define configUSE_IDLE_HOOK           0
/* 使能滴答定时器钩子函数 */
#define configUSE_TICK_HOOK           0
/* 定义中断优先级分组 */
#define configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY         ((UBaseType_t)configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY << (8 - configPRIO_BITS))
#define configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY    ((UBaseType_t)configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY << (8 - configPRIO_BITS))

/* 定义中断优先级位数 */
#define configPRIO_BITS               4
#define configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY 0x0f
#define configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY 0x05

#endif /* FREERTOS_CONFIG_H */

3.7 修改系统时钟和滴答定时器配置

在 stm32f10x_it.c 文件中，修改 SysTick_Handler 函数为：

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 */
}

同时，在 main.c 文件中配置系统时钟和滴答定时器：

#include "stm32f10x.h"
#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"

// 任务句柄
TaskHandle_t Task1Handle = NULL;

// 任务 1 函数
void Task1(void *pvParameters)
{
    while (1)
    {
        // 任务 1 的代码
        vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(1000));
    }
}

int main(void)
{
    // 配置系统时钟
    SystemInit();

    // 配置滴答定时器
    if (SysTick_Config(SystemCoreClock / configTICK_RATE_HZ))
    {
        while (1);
    }

    // 创建任务
    xTaskCreate(Task1, "Task1", 128, NULL, 1, &Task1Handle);

    // 启动调度器
    vTaskStartScheduler();

    // 如果调度器启动失败，程序会执行到这里
    while (1);
}