第七章：FreeRTOS动态任务创建

Despacito0o

已于 2025-04-12 12:47:33 修改

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分类专栏： FreeRTOS 文章标签： stm32 驱动开发嵌入式硬件

于 2025-04-04 21:41:44 首次发布

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/supershmily/article/details/146960057

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第六章：freertosconfig.h核心函数详解（官方最新版，附FreeRTOSconfig.h归类完的完整中文注释）

STM32上创建简单FreeRTOS程序详解

前言

本文将详细讲解如何在STM32平台上创建一个简单的FreeRTOS程序，并通过一个LED闪烁任务来验证程序的正确运行。整个过程将按照步骤一步一步展开，确保即使是初学者也能轻松上手。

源码获取：本教程相关的工程文件已上传至GitHub，您可以通过以下链接获取完整代码：
https://github.com/Despacito0o/FreeRTOS.git

开发环境准备

Keil MDK 5.42a 或更高版本
STM32F103系列开发板（本教程使用STM32F103C8）
ST-Link调试器（如使用实际硬件）

具体步骤

1. 复制工程模板

首先，我们需要复制之前创建好的工程模板，并命名为003。这样做是为了保留原始工程，同时在新的工程上进行FreeRTOS程序的开发，避免对原有工程造成破坏。使用模板也能确保基础的STM32配置已经完成，省去了从零开始的繁琐步骤。

提示：如果您直接从GitHub克隆了项目，可以在Despacito/002目录中找到基础工程模板。

工程模板复制

2. 清理不必要的头文件

打开工程文件，删除不需要的头文件。这一步是为了精简工程，删除与我们当前FreeRTOS程序开发无关的组件，减少可能的冲突和编译错误。同时，一个干净的工程结构也有助于我们更清晰地理解FreeRTOS的组成部分和我们的程序结构。

删除不需要的头文件

3. 修改FreeRTOS配置文件

接下来，我们需要修改freertosconfig.h文件，添加三个关键中断处理函数的定义。这是FreeRTOS程序开发中的重要一步。FreeRTOS需要使用系统的一些中断处理，包括：

PendSV_Handler：用于任务切换
SVC_Handler：用于系统服务调用
SysTick_Handler：用于系统滴答计时，是FreeRTOS进行任务调度的时间基准

通过这样的定义，我们告诉编译器FreeRTOS的中断处理函数将使用系统默认的同名函数。

#define xPortPendSVHandler 	PendSV_Handler
#define vPortSVCHandler 	SVC_Handler
#define xPortSysTickHandler SysTick_Handler

修改FreeRTOS配置

4. 注释原有中断处理函数

由于上一步中我们已经将三个关键中断交给了FreeRTOS处理，所以需要在STM32的中断文件stm32f10x_it.c中注释掉原本的这三个中断处理函数。如果不注释，将会导致函数重定义错误，因为FreeRTOS和STM32标准库都定义了相同名称的函数。

注释中断处理函数1
注释中断处理函数2

5. 编写测试程序

完成基础配置后，我们需要编写一个测试程序来验证FreeRTOS是否正常工作。在嵌入式系统开发中，LED闪烁通常是最简单且直观的测试方式，也被称为"嵌入式世界的Hello World"。

5.1 定义任务句柄

首先定义一个任务句柄，它是FreeRTOS中用于操作和管理任务的标识符。

TaskHandle_t myTaskHandler;

5.2 创建任务

使用xTaskCreate函数创建一个任务，这个函数有六个参数：

任务函数名称：myTask，指定任务的入口函数
任务名称："myTask"，一个字符串，用于调试识别
堆栈大小：128，指定任务所需的堆栈空间大小
传入参数：NULL，可以传递给任务的参数
优先级：2，任务优先级，数字越大优先级越高
任务句柄：&myTaskHandler，用于返回任务的句柄

xTaskCreate(myTask, "myTask", 128, NULL, 2, &myTaskHandler);

5.3 启动任务调度器

创建任务后，需要启动FreeRTOS的任务调度器，使系统开始运行并根据任务优先级进行调度。

vTaskStartScheduler();

5.4 创建任务函数

定义任务函数，这是任务执行的入口。FreeRTOS任务函数通常是一个无限循环，因为任务终止会导致系统出错。

void myTask(void *arg)
{
    while(1)
    {
        // 任务代码将在这里执行
    }
}

5.5 实现LED闪烁功能

在任务函数中添加LED翻转操作，使LED以固定时间间隔闪烁，这样我们可以直观地观察任务是否正常执行。

void myTask(void *arg)
{
    while(1)
    {
        GPIO_ResetBits(GPIOC, GPIO_Pin_13);  // LED亮
        vTaskDelay(500);                     // 延时500个时钟节拍，相当于500ms
        GPIO_SetBits(GPIOC, GPIO_Pin_13);    // LED灭
        vTaskDelay(500);                     // 再延时500ms
    }
}

这里的vTaskDelay函数是FreeRTOS提供的延时函数，它会使当前任务进入阻塞状态，并允许其他任务运行，实现了真正的多任务操作。

代码说明：与传统的延时函数不同，vTaskDelay不会占用CPU资源。当任务调用此函数后，FreeRTOS会将该任务置于阻塞状态，并切换到其他就绪任务执行，直到指定的延时时间到达。

6. 配置调试环境

为了验证我们的程序，需要正确配置调试环境。点击IDE中的"魔法棒"（Debug按钮），选择"use Simulator"，并设置适合STM32F103C8芯片的调试参数：

Dialog DLL：DARMSTM.DLL
Parameter：-PSTM32F103C8

这些设置告诉调试器使用STM32设备模拟器，并指定了正确的芯片型号，确保仿真环境与实际硬件一致。

配置调试环境

7. 开始调试

配置完成后，点击调试按钮开始调试过程。此时，调试器会加载程序到虚拟的STM32芯片中，并准备执行。

启动调试

8. 打开逻辑分析仪

为了直观地观察LED的状态变化，我们需要打开IDE中的逻辑分析仪工具。逻辑分析仪可以实时显示GPIO引脚状态的变化，帮助我们确认任务是否按预期执行。

打开逻辑分析仪

9. 配置逻辑分析仪

点击逻辑分析仪左上角的"Setup…"按钮，开始配置要监视的引脚。

配置逻辑分析仪

10. 添加监视变量

在弹出的配置窗口中，添加要监视的GPIO引脚。在本例中，我们使用的是PC13引脚（GPIOC的第13号引脚），这通常是STM32F103C8板载LED的控制引脚。输入"portc.13"后点击空白处确认添加。

添加监视变量

12. 设置显示类型

继续点击刚刚添加的变量（PC13），将显示类型（Display Type）改为"bit"，这样可以更清晰地看到引脚的高低电平变化。完成设置后点击"Close"关闭配置窗口。

设置显示类型

13. 运行程序

配置完成后，点击"Run"按钮开始运行程序。此时，FreeRTOS调度器会启动，并开始执行我们创建的LED闪烁任务。

运行程序

14. 观察结果

如果一切正常，我们应该能在逻辑分析仪中观察到PC13引脚的电平状态按照500ms的间隔周期性变化，这表明我们的FreeRTOS任务已经成功创建并正常执行。这也证明了我们的简单FreeRTOS程序已经成功运行。

观察结果

常见问题与解决方案

1. 编译报错：函数重定义

问题：编译时出现PendSV_Handler、SVC_Handler或SysTick_Handler函数重定义错误。
解决方案：检查是否正确注释了stm32f10x_it.c中的对应函数。

2. LED不闪烁

问题：程序运行后，LED没有按预期闪烁。
解决方案：

检查GPIO配置是否正确
确认延时时间是否合适
检查任务是否成功创建（可以使用任务状态查看函数）

3. 堆栈溢出

问题：运行时出现堆栈溢出错误。
解决方案：增加任务堆栈大小，修改xTaskCreate中的堆栈参数（第三个参数）。

本节课main.c代码

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"

TaskHandle_t myTaskHandler;

void myTask(void *arg)
{
		while(1)
		{
		  GPIO_ResetBits(GPIOC, GPIO_Pin_13);
			vTaskDelay(500);
			GPIO_SetBits(GPIOC, GPIO_Pin_13);
			vTaskDelay(500);
		}
}

int main(void)
{
	/*开启时钟*/
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE);	//开启GPIOC的时钟
															//使用各个外设前必须开启时钟，否则对外设的操作无效
	
	/*GPIO初始化*/
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;					//定义结构体变量
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;		//GPIO模式，赋值为推挽输出模式
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13;				//GPIO引脚，赋值为第13号引脚
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;		//GPIO速度，赋值为50MHz
	
	GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);					//将赋值后的构体变量传递给GPIO_Init函数
															//函数内部会自动根据结构体的参数配置相应寄存器
															//实现GPIOC的初始化
	
	/*设置GPIO引脚的高低电平*/
	/*若不设置GPIO引脚的电平，则在GPIO初始化为推挽输出后，指定引脚默认输出低电平*/
//	GPIO_SetBits(GPIOC, GPIO_Pin_13);						//将PC13引脚设置为高电平
	GPIO_ResetBits(GPIOC, GPIO_Pin_13);						//将PC13引脚设置为低电平
	
	xTaskCreate(myTask,"myTask",128,NULL,2,&myTaskHandler);
	vTaskStartScheduler();
	while (1)
	{
		
	}
}

进阶拓展

多任务示例

以下是一个创建两个任务的示例，一个控制LED闪烁，另一个在串口输出信息：

TaskHandle_t ledTaskHandler;
TaskHandle_t uartTaskHandler;

void ledTask(void *arg)
{
    while(1)
    {
        GPIO_ResetBits(GPIOC, GPIO_Pin_13);
        vTaskDelay(500);
        GPIO_SetBits(GPIOC, GPIO_Pin_13);
        vTaskDelay(500);
    }
}

void uartTask(void *arg)
{
    while(1)
    {
        printf("FreeRTOS running...\r\n");
        vTaskDelay(1000);
    }
}

int main(void)
{
    // 初始化外设...
    
    // 创建任务
    xTaskCreate(ledTask, "LED", 128, NULL, 2, &ledTaskHandler);
    xTaskCreate(uartTask, "UART", 128, NULL, 1, &uartTaskHandler);
    
    // 启动调度器
    vTaskStartScheduler();
    
    // 正常情况下不会执行到这里
    while(1);
}