FreeRTOS学习(一)配置文件

1.配置文件

1.1 配置文件概述

  FreeRTOS 提供了一个配置文件FreeRTOSConfig.h用来对系统内核进行裁剪配置,这个头文件在Source源码文件中并没有,可以在Demo对应例程中找到。
  FreeRTOSConfig.h主要包含以下几部分内容:
(1)INCLUDE_开头的宏
  这部分宏主要用来使能/失能对应的内核函数,如task相关的辅助函数。

(2)config开头的宏
  这部分宏主要用来定义内核的属性,使能/失能内核的特征,包括CPU时钟频率、信号量、软件定时器、堆栈设置、中断等。
(3)其他宏和映射
  主要是内部中断函数的映射,如SCVPendSVSysTick的中断服务函数。

1.2 配置文件内容
#ifndef FREERTOS_CONFIG_H
#define FREERTOS_CONFIG_H

#include "sys.h"
#include "usart.h"
#include "timer.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					(20)                    //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	        1                       //为1时启用运行时间统计功能
#define portCONFIGURE_TIMER_FOR_RUN_TIME_STATS()  ConfigureTimeForRunTimeStats()//定时器3提供时间统计的时基,频率为10K,即周期为100us
#define portGET_RUN_TIME_COUNTER_VALUE()		FreeRTOSRunTimeTicks	//获取时间统计时间值

#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			        0
#define INCLUDE_vTaskDelay				        1
#define INCLUDE_eTaskGetState			        0
#define INCLUDE_xTimerPendFunctionCall	        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

#define configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY			15                      //可设置的最低中断优先级
#define configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY	5                       //系统可管理的最高中断优先级,即阈值优先级
#define configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY 		( configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY << (8 - configPRIO_BITS) )  //可设置最低中断优先级的寄存器值
#define configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY 	( configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY << (8 - configPRIO_BITS) )  //系统可管理的最高中断优先级的寄存器值
 
/***************************************************************************************************************/
/*                                FreeRTOS与中断服务函数有关的配置选项                                          */
/***************************************************************************************************************/
#define xPortPendSVHandler 	PendSV_Handler		//任务切换
#define vPortSVCHandler 	SVC_Handler			//开启第一个任务
#define xPortSysTickHandler SysTick_Handler		//时间片调度任务切换
#endif /* FREERTOS_CONFIG_H */

  FreeRTOSConfig.h头文件被包含在FreeRTOS.h头文件中,在FreeRTOS.h头文件中先上来对INCLUDE_config开始的宏进行判断,以确定相关函数是否编译。
  若要使用时间片调度,configUSE_PREEMPTIONconfigUSE_TIME_SLICING 宏都要置位,时间片的长度由configTICK_RATE_HZ决定,一个时间片的长度就是滴答定时器的中断周期,比如本教程中configTICK_RATE_HZ1000,时间片长度就是 1ms

2.FreeRTOS源码

STM32的手动移植教程
  下载好的FreeRTOS源码包含两个文件夹FreeRTOSFreeRTOS-Plus,两者源码相同,只不过后者在FreeRTOS基础上增加了另外的功能代码,如CLI、FAT、TRACE等。
  FreeRTOS的文件架构如下,主要是Source文件夹,除了源码和头文件外,另外两个重要的内容

  • MemMang:内存管理相关文件
  • RVSD:FreeRTOS与硬件之间的桥梁,适配不同的开发环境和不同的内核

在这里插入图片描述

### FreeRTOS 学习教程和资料 #### 官方文档与指南 官方文档是最权威的学习资源之一。FreeRTOS官方网站提供了详细的API参考手册以及配置选项说明[^1]。 对于初学者而言,《FreeRTOS基础》系列文章是一个很好的起点,该系列介绍了如何安装并运行第一个FreeRTOS项目,包括环境搭建的具体步骤,例如将`FreeRTOSv202212.00\FreeRTOS\Source\portable\RVDS\ARM_CM4F`目录下的文件复制到指定位置,并引入内存管理模块heap_4.c[^2]。 #### 实践案例分析 通过实际项目的解析来加深理解是非常有效的学习方式。可以从研究简单的例子开始,比如利用HAL库实现的任务间通信机制,这有助于掌握基本概念和技术细节。 此外,深入探讨不同操作系统的特点及其适用场景也有助于更好地理解和应用FreeRTOS。虽然没有一款操作系统能够适用于所有领域,但是通过对VxWorks、FreeRTOS及Linux等开源或商业产品的对比学习,可以获得更全面的知识体系[^3]。 #### 社区支持与其他资源 积极参与在线论坛讨论也是获取帮助和支持的好途径。许多开发者会在遇到问题时分享经验教训,在解决问题的同时也能促进个人技能的成长。 最后,建议定期关注FreeRTOS社区动态,因为这里经常会发布最新的版本更新信息和技术博客等内容。 ```python # 示例:创建一个简单的FreeRTOS任务 import freertos def task_function(): while True: print('Task is running') freertos.delay(1000) freertos.create_task(task_function, 'example_task', stack_size=256) ```
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