FreeRTOS系统移植(以F4举例)

1、准备工作

下载好FreeRTOS源码包,我这里下载的是9.0.0版本

源码下载地址:https://github.com/FreeRTOS/FreeRTOS-Kernel,打开上面的地址,点击main——Tags,然后拖动下拉条找到需要移植的版本,点击Code——Downlaod ZIP即可下载源码包。

基础工程代码

2、源码包裁剪

首先是只保留Demo和Source这两个文件夹

Demo文件夹:

        将CORTEX_M4F_STM32F407ZG-SK文件夹中的“FreeRTOSConfig.h”文件拷贝到Source/include文件夹内,其余文件都不要。(如果是F1则复制“CORTEX_STM32F103_Keil”文件夹,如果是F7/H7则复制“CORTEX_M7_STM32F7_STM32756G-EVAL_IAR_Keil“文件夹中的“FreeRTOSConfig.h”文件)

Source文件夹:

        1、portable文件夹:只保留MemMang和RVDS两个文件夹,其余删除。

        2、portable文件夹内的RVDS文件夹:只保留ARM_CM3、ARM_CM4F、ARM_CM7文件夹。 

        3、将Source文件夹重命名为FreeRTOS。

3、移植过程

1、将FreeRTOS源码文件夹拷贝至工程目录

2、打开基础工程,打开工程树,新建FreeRTOS/src。

3、将FreeRTOS文件夹根目录的C文件、portable/MemMang/heap_4.c、portable/RVDS、ARM_CMX/port.c添加到FreeRTOS-src文件夹(根据单片机型号选择port.c文件)。

4、添加编译路径。

5、FreeRTOSConfig.h文件修改

        将开头的“#ifdef __ICCARM__”删除(别忘了它对应的#endif);

        将 configUSE_IDLE_HOOK、configUSE_TICK_HOOK、 configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW、 configUSE_MALLOC_FAILED_HOOK这4个钩子函数的定义值改为0;

        注销以下语句:“#define xPortSysTickHandler SysTick_Handler”

        注意:如果不注销“#define xPortSysTickHandler SysTick_Handler”语句,就需要注销tm32h7xx_it.c文件中的“SysTick_Handler”函数,此时需要注意,不能使用HAL库自带的延时函数“HAL_Delay”否则程序会进入HardFault_Handler。

        将vAssertCalled的声明删除

6、stm32h7xx_it.c文件修改

        注释掉:PendSV_Handler()与、SVC_Handler()这两个函数(stm32h7xx_it.h文件同步注销)

        加入以下语句:“extern void xPortSysTickHandler(void);”

        在SysTick_Handlerhan'sh内增加以下语句:“if (xTaskGetSchedulerState() != taskSCHEDULER_NOT_STARTED)  xPortSysTickHandler(); /* OS开始跑了,才执行正常的调度处理 */”

7、在"stm32f4xx_hal_msp.c"的“HAL_MspInit”函数中增加“HAL_NVIC_SetPriority(PendSV_IRQn, 15, 0);”。此处修改可加可不加

8、新建freertos_task.c、freertos_task.h文件,并将其添加到工程中。

/*freertos_task.c文件*/
#include	"freertos_task.h"

TaskHandle_t	AppTaskCreate_Handle	=	NULL;/*	创建任务句柄 */
TaskHandle_t	Test1_Task_Handle	=	NULL;/*	LED任务句柄 */
TaskHandle_t	Test2_Task_Handle	=	NULL;/*	KEY任务句柄 */

void	FreeRTOS_Start(void)
{
	xTaskCreate((TaskFunction_t	)AppTaskCreate,		/*	任务入口函数 */
						(const	char*				)"AppTaskCreate",/*	任务名字 */
						(uint16_t							)512,		/*	任务栈大小 */
						(void*										)NULL,/*	任务入口函数参数 */
						(UBaseType_t				)1,	/*	任务的优先级 */
						(TaskHandle_t*		)&AppTaskCreate_Handle);/*AppTaskCreate_Handle	任务控制块指针 */	
	/*	启动任务调度 */											
	vTaskStartScheduler();			/*	启动任务,开启调度 */
}

void	AppTaskCreate(void)
{		
	taskENTER_CRITICAL();											//进入临界区
	/*	创建Test1_Task任务 */
	xTaskCreate((TaskFunction_t	)Test1_Task,	/*	任务入口函数 */
							(const	char*				)"Test1_Task",/*	任务名字 */
							(uint16_t							)128,			/*	任务栈大小 */
							(void*										)NULL, /*	任务入口函数参数 */
							(UBaseType_t				)1, 				/*	任务的优先级 */
							(TaskHandle_t*		)&Test1_Task_Handle);/*Test1_Task_Handle	任务控制块指针 */
	
	/*	创建Test2_Task任务 */
	xTaskCreate((TaskFunction_t	)Test2_Task,		/*	任务入口函数 */
							(const	char*				)"Test2_Task",/*	任务名字 */
							(uint16_t							)128,		/*	任务栈大小 */
							(void*										)NULL,/*	任务入口函数参数 */
							(UBaseType_t				)1,	/*	任务的优先级 */
							(TaskHandle_t*		)&Test2_Task_Handle);/*Test2_Task_Handle	任务控制块指针 */	
	
	vTaskDelete(AppTaskCreate_Handle);	//AppTaskCreate_Handle	删除AppTaskCreate任务
	
	taskEXIT_CRITICAL();												//退出临界区
}

void	Test1_Task(void*	parameter)
{
	while	(1)
	{
		HAL_GPIO_TogglePin(LED0_GPIO_Port,LED0_Pin);
		vTaskDelay(500);/*	延时1000个tick	*/
	} 
}

void	Test2_Task(void*	parameter)
{
	while	(1)
	{
		HAL_GPIO_TogglePin(LED1_GPIO_Port,LED1_Pin);
		vTaskDelay(250);
	} 
}
/*freertos_task.h文件*/
#ifndef	__FREERTOS_TASK_H_H
#define	__FREERTOS_TASK_H_H
#include	"main.h"

void	FreeRTOS_Start(void);
void	AppTaskCreate(void);
void	Test1_Task(void*	parameter);
void	Test2_Task(void*	parameter);
#endif	/*	__FREERTOS_TASK_H	*/

8、main.c文件修改:

        添加:#include "freertos_task.h"

        在while(1)前添加函数:FreeRTOS_Start();(注意:此时while(1)里的内容正常情况下将不再执行)

9、main.h文件添加头文件:

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

至此FreeRTOS的移植就结束了,可以通过“FreeRTOSConfig.h”文件进行裁剪。此次移植的对比工程链接在这:https://blog.youkuaiyun.com/qq_44712722/article/details/146316632?fromshare=blogdetail&sharetype=blogdetail&sharerId=146316632&sharerefer=PC&sharesource=qq_44712722&sharefrom=from_link

<think>嗯,用户想学习FreeRTOS相关内容,需要资料和学习路径。从引用内容看,用户可能已经接触过一些基础概念,但需要系统性的指导。 用户提到"学习资料和相关内容",说明需要从入门到进阶的全套资源。引用[1]提到FreeRTOS的市场地位和开发者规模,这可以作为背景介绍;引用[2]强调了portable文件夹的桥梁作用,这是理解移植的关键;引用[3][4]则涉及具体API使用,适合进阶学习。 考虑到用户是初学者,应该优先推荐官方文档和经典教程。引用中提到的"FreeRTOS官方文档"和"百万级开发者"都是有力背书。学习路径需要分层设计: 1. 基础理论(RTOS概念/任务调度) 2. 实践操作(移植/任务创建) 3. 高级特性(事件组/软件定时器) 要特别注意避免直接抛出复杂术语。比如引用[4]提到的xEventGroupClearBitsFromISR函数,在入门阶段只需说明"中断安全操作"即可,具体实现机制可以放到后期。 用户没有指定硬件平台,所以推荐资料需保持通用性。实验环节建议用常见开发板(如STM32举例,这样普适性更强。最后设置的问题要覆盖知识盲区,特别是引用[3]提到的静态任务创建这种容易忽略的细节。</think>以下是为您整理的FreeRTOS学习资料和系统学习路径,结合官方资源和实践指导: ### 一、核心学习资料 1. **官方文档** - [FreeRTOS官网](https://www.freertos.org/):提供最新API文档、移植指南和社区支持 - 《Mastering the FreeRTOS™ Real Time Kernel》官方手册(PDF):深入讲解内核机制[^1] *示例代码片段:* ```c // 任务创建示例 xTaskCreate( vTaskFunction, "Task1", 128, NULL, 1, NULL ); ``` 2. **经典教程** - 野火/正点原子开发板配套教程:包含移植实战(如STM32系列)[^2] - 《FreeRTOS实时内核使用指南》中文译本(电子工业出版社) 3. **视频课程** - B站"韦东山FreeRTOS系列教程":从任务调度到内存管理全覆盖 - Coursera《Embedded Software Essentials》:含FreeRTOS项目实战 --- ### 二、学习路径规划 #### 阶段1:基础概念 1. **RTOS核心机制** - 任务调度(`vTaskDelay()` vs `vTaskDelayUntil()`) - 同步机制:信号量(`xSemaphoreCreateBinary()`)、队列(`xQueueCreate()`) - 内存管理:`heap_4.c` 碎片处理策略 2. **移植实践** - 重点研究`portable`目录下的MCU适配层[^2] - 时钟配置(`configTICK_RATE_HZ`) *移植关键点:* ```c // 在port.c中实现上下文切换 void xPortPendSVHandler(void) { __asm volatile ( /* 汇编保存寄存器 */ ); } ``` #### 阶段2:进阶应用 1. **任务管理** - 静态任务创建(`xTaskCreateStatic()`)的内存分配[^3] - 任务状态监控:`uxTaskGetSystemState()` 2. **中断与事件** - 中断安全API(`xSemaphoreGiveFromISR()`) - 事件组位操作技巧(`xEventGroupSetBits()`)[^4] 3. **调试技巧** - Tracealyzer可视化跟踪工具 - `configASSERT()`宏定义错误捕获 --- ### 三、实验环境搭建 | 硬件平台 | 推荐开发环境 | 调试工具 | |----------------|--------------------|-------------------| | STM32F4 Discovery | Keil MDK + ST-Link | SystemView | | ESP32-C3 | VS Code + IDF插件 | FreeRTOS+Trace | | NXP FRDM-K64F | IAR EWARM | Segger J-Link | > **注**:初学者建议从STM32CubeMX生成FreeRTOS工程入手,可自动配置时钟和任务框架 --- ### 四、常见问题解决方案 1. **栈溢出检测** 启用`configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW=2` + 实现`vApplicationStackOverflowHook` 2. **优先级反转处理** 使用互斥信号量优先级继承: ```c xSemaphore = xSemaphoreCreateMutex(); xSemaphoreTake(xSemaphore, portMAX_DELAY); ``` 3. **低功耗优化** - 启用`configUSE_TICKLESS_IDLE=1` - 实现`vPortSuppressTicksAndSleep()` ---
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