Подготовить
Перед портированием мы должны сначала получить официальный исходный код FreeRTOS. Здесь мы предоставляем две ссылки для скачивания:
Один из них — официальный сайт: http://www.freertos.org/
Другой сайт для размещения кода: https://sourceforge.net/projects/freertos/files/FreeRTOS/
Здесь мы демонстрируем, как загрузить код на веб-сайте хостинга. Открыв ссылку на веб-сайт, мы выбираем последнюю версию FreeRTOS V9.0.0 (2016 г.) Хотя версия FreeRTOS была обновлена до V10.0.1, мы по-прежнему выбираем V9.0.0, потому что ядро очень стабильное и в Интернете много Информация. Поскольку версия V10.0.0 вышла после того, как Amazon приобрела FreeRTOS, в нее в основном добавлены некоторые облачные компоненты. FreeRTOS, о которой мы говорим в этой книге, представляет собой ядро реального времени, и версии V9.0.0 достаточно.
Краткое введение в FreeRTOS
FreeRTOS включает демонстрационные подпрограммы и исходный код ядра (что более важно, нам нужно извлечь большинство файлов в этом каталоге).SourceВ папке находится исходный код ядра FreeRTOS, который понадобится, когда мы портируем FreeRTOS;DemoПапка содержит инженерные коды, официально трансплантированные FreeRTOS для каждого микроконтроллера.В целях продвижения себя FreeRTOS напишет полные инженерные программы для оценочных плат различных производителей полупроводников.Эти программы размещены в каталоге Demo.Эта часть Demo Very ценная ссылка.
Исходная папка
Здесь мы сосредоточимся на анализе файлов в папке FreeRTOS/Source.① и ③ содержат общие заголовочные файлы и файлы C FreeRTOS.Эти две части файлов используются для различных компиляторов и процессоров и являются универсальными. Файлы заголовков и файлы C, которые необходимо портировать, помещаются в папку ②portblle.
Папка portblle, относящаяся к компилятору, использует разные вспомогательные файлы в разных компиляторах. KEIL в ① — это компилятор, который мы используем.На самом деле содержимое KEIL совпадает с содержимым в RVDS, поэтому нам нужно только содержимое папки ③ RVDS, которая содержит различные папки, связанные с процессором. папка, мы очень хорошо с ней знакомы. STM32, который мы узнали, имеет различные серии, такие как M0, M3 и M4. FreeRTOS — это программное обеспечение, а микроконтроллер — это аппаратное обеспечение. Если FreeRTOS хочет работать на микроконтроллере, они должны ассоциироваться с «Вместе». Исходные файлы, связанные с управлением памятью, хранятся в папке MemMang.
процесс трансплантации
Извлечь исходный код
- Во-первых, создайте новую папку в корневом каталоге нашего шаблона проекта STM32 на «голом железе» и назовите ее «FreeRTOS», а затем создайте две новые пустые папки в папке FreeRTOS с именами «src» и «port» соответственно. Папка src использует ее. используется для сохранения основных исходных файлов в FreeRTOS, которые мы часто называем «файлами .c». Папка порта используется для сохранения кода, связанного с управлением памятью и архитектурой процессора. Эти коды были официально предоставлены нам FreeRTOS и могут использоваться напрямую. , Как упоминалось ранее, FreeRTOS — это программное обеспечение, наша версия разработки — это аппаратное обеспечение, а программное и аппаратное обеспечение должны быть соединены мостами. Эти коды, связанные с архитектурой процессора, можно назвать уровнями аппаратного интерфейса RTOS, которые расположены в FreeRTOS/Source / Портативная папка.
- Откройте исходный код FreeRTOS V9.0.0, найдите все файлы .c в каталоге «FreeRTOSv9.0.0FreeRTOSSource» и скопируйте их в нашу только что созданную папку src,
- Откройте исходный код FreeRTOS V9.0.0, найдите папку «MemMang» и папку «RVDS» в каталоге «FreeRTOSv9.0.0FreeRTOSSourceportable» и скопируйте их в нашу только что созданную папку порта.
- Откройте исходный код FreeRTOS V9.0.0, найдите папку «include» в каталоге «FreeRTOSv9.0.0 FreeRTOSSource», это несколько файлов заголовков, которые нам нужны для использования FreeRTOS, скопируйте их прямо в нашу недавно созданную папку FreeRTOS, завершите это. шаг, вы можете видеть, что наша недавно созданная папка FreeRTOS уже имеет папки 3. Эти папки содержат основные файлы FreeRTOS. На этом этапе исходный код FreeRTOS извлекается.
добавить в проект
Добавьте файл FreeRTOSConfig.hФайл FreeRTOSConfig.h — это файл инженерной конфигурации FreeRTOS.Поскольку FreeRTOS — это ядро, работающее в реальном времени, которое можно адаптировать и применять к различным процессорным платформам, пользователи могут настраивать функции FreeRTOS, изменяя заголовочный файл конфигурации ядра FreeRTOS. , поэтому ставим его Копируем копию и кладем под папку пользователя. Откройте исходный код FreeRTOSv9.0.0 и найдите «CORTEX» в папке «FreeRTOSv9.0.0FreeRTOSDemo».STM32F103Keil», дважды щелкните, чтобы открыть его, найдите файл «FreeRTOSConfig.h» в его корневом каталоге и скопируйте его в пользовательскую папку нашего проекта. Нам нужно изменить этот файл позже.
Создать проектную группуДалее мы создаем две групповые папки, FreeRTOS/src и FreeRTOS/port, в mdk.FreeRTOS/src используется для хранения содержимого папки src, а FreeRTOS/port используется для хранения содержимого папки portMemMang и папку portRVDSARM_CM3. Затем мы добавляем содержимое FreeRTOS из файла проекта в проект и добавляем исходный код нашего проекта FreeRTOS в соответствии с вновь созданной группой. Чтобы добавить файлы из папки MemMang в группу FreeRTOS/port, просто выберите один из них Мы выбираем «heap_4.c», который является исходным файлом управления памятью FreeRTOS. После добавления:
добавить путь к заголовочному файлуИсходный код FreeRTOS добавлен в групповую папку среды разработки, при компиляции необходимо указать путь заголовочного файла для этих исходных файлов, иначе компиляция сообщит об ошибке. В исходном коде FreeRTOS есть только заголовочные файлы в двух папках, FreeRTOSinclude и FreeRTOSportRVDSARM_CM3.Вам нужно только указать пути к этим двум заголовочным файлам в среде разработки. При этом мы также скопировали заголовочный файл FreeRTOSConfig.h в папку пользователя в корневом каталоге проекта, поэтому путь пользователя также следует добавить в среду разработки.
Изменить FreeRTOSConfig.h
FreeRTOSConfig.h копируется непосредственно из демо-папки.Этот заголовочный файл определяет макросы, необходимые для обрезки всей функции FreeRTOS.Некоторые определения макросов включены, а некоторые определения макросов отключены.В начале мы только Самая простая функция должна быть настроен. Чтобы настроить функции FreeRTOS по своему желанию, мы должны освоить функции этих определений макросов.Давайте кратко представим значение этих определений макросов, а затем изменим эти определения макросов.
#ifndef FREERTOS_CONFIG_H
#define FREERTOS_CONFIG_H
#include "stm32f10x.h"
#include "bsp_usart.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
*********************************************************************/
/* 置1：RTOS使用抢占式调度器；置0：RTOS使用协作式调度器（时间片）
*
* 注：在多任务管理机制上，操作系统可以分为抢占式和协作式两种。
* 协作式操作系统是任务主动释放CPU后，切换到下一个任务。
* 任务切换的时机完全取决于正在运行的任务。
*/
#define configUSE_PREEMPTION 1
//1使能时间片调度(默认式使能的)
#define configUSE_TIME_SLICING 1
/* 某些运行FreeRTOS的硬件有两种方法选择下一个要执行的任务：
* 通用方法和特定于硬件的方法（以下简称“特殊方法”）。
*
* 通用方法：
* 1.configUSE_PORT_OPTIMISED_TASK_SELECTION 为 0 或者硬件不支持这种特殊方法。
* 2.可以用于所有FreeRTOS支持的硬件
* 3.完全用C实现，效率略低于特殊方法。
* 4.不强制要求限制最大可用优先级数目
* 特殊方法：
* 1.必须将configUSE_PORT_OPTIMISED_TASK_SELECTION设置为1。
* 2.依赖一个或多个特定架构的汇编指令（一般是类似计算前导零[CLZ]指令）。
* 3.比通用方法更高效
* 4.一般强制限定最大可用优先级数目为32
* 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_PORT_OPTIMISED_TASK_SELECTION 1
/* 置1：使能低功耗tickless模式；置0：保持系统节拍（tick）中断一直运行
* 假设开启低功耗的话可能会导致下载出现问题，因为程序在睡眠中,可用以下办法解决
*
* 下载方法：
* 1.将开发版正常连接好
* 2.按住复位按键，点击下载瞬间松开复位按键
*
* 1.通过跳线帽将 BOOT 0 接高电平(3.3V)
* 2.重新上电，下载
*
* 1.使用FlyMcu擦除一下芯片，然后进行下载
* STMISP -> 清除芯片(z)
*/
#define configUSE_TICKLESS_IDLE 0
/*
* 写入实际的CPU内核时钟频率，也就是CPU指令执行频率，通常称为Fclk
* Fclk为供给CPU内核的时钟信号，我们所说的cpu主频为 XX MHz，
* 就是指的这个时钟信号，相应的，1/Fclk即为cpu时钟周期；
*/
#define configCPU_CLOCK_HZ (SystemCoreClock)
//RTOS系统节拍中断的频率。即一秒中断的次数，每次中断RTOS都会进行任务调度
#define configTICK_RATE_HZ (( TickType_t )1000)
//可使用的最大优先级
#define configMAX_PRIORITIES (32)
//空闲任务使用的堆栈大小
#define configMINIMAL_STACK_SIZE ((unsigned short)128)
//任务名字字符串长度
#define configMAX_TASK_NAME_LEN (16)
//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 configUSE_16_BIT_TICKS 0
//空闲任务放弃CPU使用权给其他同优先级的用户任务
#define configIDLE_SHOULD_YIELD 1
//启用队列
#define configUSE_QUEUE_SETS 1
//开启任务通知功能，默认开启
#define configUSE_TASK_NOTIFICATIONS 1
//使用互斥信号量
#define configUSE_MUTEXES 1
//使用递归互斥信号量
#define configUSE_RECURSIVE_MUTEXES 1
//为1时使用计数信号量
#define configUSE_COUNTING_SEMAPHORES 1
/* 设置可以注册的信号量和消息队列个数 */
#define configQUEUE_REGISTRY_SIZE 10
#define configUSE_APPLICATION_TASK_TAG 0
/*****************************************************************
FreeRTOS与内存申请有关配置选项
*****************************************************************/
//支持动态内存申请
#define configSUPPORT_DYNAMIC_ALLOCATION 1
//支持静态内存
#define configSUPPORT_STATIC_ALLOCATION 0
//系统所有总的堆大小
#define configTOTAL_HEAP_SIZE ((size_t)(36*1024))
/***************************************************************
FreeRTOS与钩子函数有关的配置选项
**************************************************************/
/* 置1：使用空闲钩子（Idle Hook类似于回调函数）；置0：忽略空闲钩子
*
* 空闲任务钩子是一个函数，这个函数由用户来实现，
* FreeRTOS规定了函数的名字和参数：void vApplicationIdleHook(void )，
* 这个函数在每个空闲任务周期都会被调用
* 对于已经删除的RTOS任务，空闲任务可以释放分配给它们的堆栈内存。
* 因此必须保证空闲任务可以被CPU执行
* 使用空闲钩子函数设置CPU进入省电模式是很常见的
* 不可以调用会引起空闲任务阻塞的API函数
*/
#define configUSE_IDLE_HOOK 0
/* 置1：使用时间片钩子（Tick Hook）；置0：忽略时间片钩子
*
*
* 时间片钩子是一个函数，这个函数由用户来实现，
* FreeRTOS规定了函数的名字和参数：void vApplicationTickHook(void )
* 时间片中断可以周期性的调用
* 函数必须非常短小，不能大量使用堆栈，
* 不能调用以”FromISR" 或 "FROM_ISR”结尾的API函数
*/
/*xTaskIncrementTick函数是在xPortSysTickHandler中断函数中被调用的。因此，vApplicationTickHook()函数执行的时间必须很短才行*/
#define configUSE_TICK_HOOK 0
//使用内存申请失败钩子函数
#define configUSE_MALLOC_FAILED_HOOK 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 configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW 0
/********************************************************************
FreeRTOS与运行时间和任务状态收集有关的配置选项
**********************************************************************/
//启用运行时间统计功能
#define configGENERATE_RUN_TIME_STATS 0
//启用可视化跟踪调试
#define configUSE_TRACE_FACILITY 0
/* 与宏configUSE_TRACE_FACILITY同时为1时会编译下面3个函数
* prvWriteNameToBuffer()
* vTaskList(),
* vTaskGetRunTimeStats()
*/
#define configUSE_STATS_FORMATTING_FUNCTIONS 1
/********************************************************************
FreeRTOS与协程有关的配置选项
*********************************************************************/
//启用协程，启用协程以后必须添加文件croutine.c
#define configUSE_CO_ROUTINES 0
//协程的有效优先级数目
#define configMAX_CO_ROUTINE_PRIORITIES ( 2 )
/***********************************************************************
FreeRTOS与软件定时器有关的配置选项
**********************************************************************/
//启用软件定时器
#define configUSE_TIMERS 1
//软件定时器优先级
#define configTIMER_TASK_PRIORITY (configMAX_PRIORITIES-1)
//软件定时器队列长度
#define configTIMER_QUEUE_LENGTH 10
//软件定时器任务堆栈大小
#define configTIMER_TASK_STACK_DEPTH (configMINIMAL_STACK_SIZE*2)
/************************************************************
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 1
#define INCLUDE_vTaskDelay 1
#define INCLUDE_eTaskGetState 1
#define INCLUDE_xTimerPendFunctionCall 1
//#define INCLUDE_xTaskGetCurrentTaskHandle 1
//#define INCLUDE_uxTaskGetStackHighWaterMark 0
//#define INCLUDE_xTaskGetIdleTaskHandle 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
//中断最低优先级
#define configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY 15
//系统可管理的最高中断优先级
#define configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY 5
#define configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY ( configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY << (8 - configPRIO_BITS) ) /* 240 */
#define configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY ( configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY << (8 - configPRIO_BITS) )
/****************************************************************
FreeRTOS与中断服务函数有关的配置选项
****************************************************************/
#define xPortPendSVHandler PendSV_Handler
#define vPortSVCHandler SVC_Handler
/* 以下为使用Percepio Tracealyzer需要的东西，不需要时将 configUSE_TRACE_FACILITY 定义为 0 */
#if ( configUSE_TRACE_FACILITY == 1 )
#include "trcRecorder.h"
#define INCLUDE_xTaskGetCurrentTaskHandle 1 // 启用一个可选函数（该函数被 Trace源码使用，默认该值为0 表示不用）
#endif
#endif /* FREERTOS_CONFIG_H */Изменить stm32f10x_it.c
Функция обслуживания прерываний SysTick — очень важная функция. В ней обрабатываются все вещи, связанные со временем в FreeRTOS. SysTick — это пульсирующие часы FreeRTOS, которые управляют работой FreeRTOS, точно так же, как сердцебиение человека. мы будем Это эквивалентно «мертвому». Точно так же FreeRTOS не имеет пульса, тогда он где-то застрянет, не может планировать задачи, не может ничего запускать, поэтому нам нужно реализовать часы пульса FreeRTOS, FreeRTOS помогает нам Реализовано конфигурация запуска SysTick: в файле port.c реализована функция vPortSetupTimerInterrupt(), а также реализована общая для FreeRTOS функция обслуживания прерывания SysTick: в файле port.c реализована функция xPortSysTickHandler(), так что при портировании просто нужен нам stm32f10xРеализуйте SysTick на нашей соответствующей платформе (STM32) в файле it.c.Достаточно функции Handler(). FreeRTOS много думает о разработчиках, PendSVОбработчик() и SVCHandler() Эти две очень важные функции были реализованы за нас. Функции xPortPendSVHandler() и vPortSVCHandler() были реализованы в файле port.c, чтобы мы не могли реализовать их самостоятельно. Затем в stm32f10xВ it.c нам нужно закомментировать PendSVHandler() и SVC_Handler() — это две функции.
//void SVC_Handler(void)
//{
//}
//void PendSV_Handler(void)
//{
//}
extern void xPortSysTickHandler(void);
//systick中断服务函数
void SysTick_Handler(void)
{
#if (INCLUDE_xTaskGetSchedulerState == 1 )
if (xTaskGetSchedulerState() != taskSCHEDULER_NOT_STARTED)
{
#endif /* INCLUDE_xTaskGetSchedulerState */
xPortSysTickHandler();
#if (INCLUDE_xTaskGetSchedulerState == 1 )
}
#endif /* INCLUDE_xTaskGetSchedulerState */
}Создать задачу
Здесь мы создаем одну задачу, стек и блоки управления задачей, используемые задачей, динамически распределяются FreeRTOS при создании задачи. Задача должна быть в бесконечном цикле, иначе задача вернется через LR.Если LR указывает на недопустимую память, будет сгенерирован HardFault_Handler, а FreeRTOS указывает на бесконечный цикл, то после возврата задача будет выполняться в бесконечном цикле. задача не является безопасной, поэтому избегайте этой ситуации, задачи обычно представляют собой бесконечные циклы и не возвращают значения.И в теле каждого цикла задач должна быть функция, которая блокирует задачу, иначе она будет морить задачи с более низким приоритетом, чем она! ! !
/* FreeRTOS头文件 */
#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"
/* 开发板硬件bsp头文件 */
#include "bsp_led.h"
static void AppTaskCreate(void);/* AppTask任务 */
/* 创建任务句柄 */
static TaskHandle_t AppTask_Handle = NULL;
int main(void)
{
BaseType_t xReturn = pdPASS;/* 定义一个创建信息返回值，默认为pdPASS */
/* 开发板硬件初始化 */
BSP_Init();
/* 创建AppTaskCreate任务 */
xReturn = xTaskCreate((TaskFunction_t )AppTask, /* 任务入口函数 */
(const char* )"AppTask",/* 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* )&AppTask_Handle);/* 任务控制块指针 */
/* 启动任务调度 */
if(pdPASS == xReturn)
vTaskStartScheduler(); /* 启动任务，开启调度 */
else
return -1;
while(1); /* 正常不会执行到这里 */
}
static void AppTask(void* parameter)
{
while (1)
{
LED1_ON;
vTaskDelay(500); /* 延时500个tick */
LED1_OFF;
vTaskDelay(500); /* 延时500个tick */
}
}Подписывайтесь на меня
Добро пожаловать в публичный аккаунт «Развития Интернета вещей IoT»