文章目錄

• 教程目錄
• 1.1 FreeRTOS目錄結構
• 1.1 FreeRTOS目錄結構
• 1.2 核心文件
• 1.3 移植時涉及的文件
• 1.4 頭文件相關
• • 1.4.1 頭文件目錄
  • 1.4.2 頭文件
• 1.5 內存管理
• 1.6 Demo
• 1.7 數據類型和編程規范
• • 1.7.1 數據類型
  • 1.7.2 變量名
  • 1.7.3 函數名
  • 1.7.4 宏的名
• 1.8 安裝Keil
• • 1.8.1 下載Keil
  • 1.8.2 安裝Keil
  • 1.8.3 安裝Pack
• 1.9 使用模擬器運行第1個程序
• 1.10 使用邏輯分析儀

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教程目錄

本教程連載中，篇章會比較多，為方便同學們閱讀，點擊這里可以查看文章的 目錄列表，目錄列表頁面地址：https://blog.csdn.net/thisway_diy/article/details/121399484

1.1 FreeRTOS目錄結構

以Keil工具下STM32F103芯片為例，它的FreeRTOS的目錄如下:

1.1 FreeRTOS目錄結構

以Keil工具下STM32F103芯片為例，它的FreeRTOS的目錄如下:

主要涉及2個目錄：

• Demo
  • Demo目錄下是工程文件，以"芯片和編譯器"組合成一個名字
  • 比如：CORTEX_STM32F103_Keil
• Source
  • 根目錄下是核心文件，這些文件是通用的
  • portable目錄下是移植時需要實現的文件
    • 目錄名為：[compiler]/[architecture]
    • 比如：RVDS/ARM_CM3，這表示cortexM3架構在RVDS工具上的移植文件

1.2 核心文件

FreeRTOS的最核心文件只有2個：

• FreeRTOS/Source/tasks.c
• FreeRTOS/Source/list.c

其他文件的作用也一起列表如下：

FreeRTOS/Source/下的文件作用

tasks.c	必需，任務操作
list.c	必須，列表
queue.c	基本必需，提供隊列操作、信號量(semaphore)操作
timer.c	可選，software timer
event_groups.c	可選，提供event group功能
croutine.c	可選，過時了

1.3 移植時涉及的文件

移植FreeRTOS時涉及的文件放在FreeRTOS/Source/portable/[compiler]/[architecture]目錄下，

比如：RVDS/ARM_CM3，這表示cortexM3架構在RVDS或Keil工具上的移植文件。

里面有2個文件：

• port.c
• portmacro.h

1.4 頭文件相關

1.4.1 頭文件目錄

FreeRTOS需要3個頭文件目錄：

• FreeRTOS本身的頭文件：FreeRTOS/Source/include
• 移植時用到的頭文件：FreeRTOS/Source/portable/[compiler]/[architecture]
• 含有配置文件FreeRTOSConfig.h的目錄

1.4.2 頭文件

列表如下：

頭文件作用

FreeRTOSConfig.h	FreeRTOS的配置文件，比如選擇調度算法：configUSE_PREEMPTION 每個demo都必定含有FreeRTOSConfig.h 建議去修改demo中的FreeRTOSConfig.h，而不是從頭寫一個
FreeRTOS.h	使用FreeRTOS API函數時，必須包含此文件。 在FreeRTOS.h之后，再去包含其他頭文件，比如： task.h、queue.h、semphr.h、event_group.h

1.5 內存管理

文件在FreeRTOS/Source/portable/MemMang下，它也是放在portable目錄下，表示你可以提供自己的函數。

源碼中默認提供了5個文件，對應內存管理的5種方法。

參考文章：FreeRTOS說明書吐血整理【適合新手+入門】

后續章節會詳細講解。

文件優點缺點

heap_1.c	分配簡單，時間確定	只分配、不回收
heap_2.c	動態分配、最佳匹配	碎片、時間不定
heap_3.c	調用標準庫函數	速度慢、時間不定
heap_4.c	相鄰空閑內存可合并	可解決碎片問題、時間不定
heap_5.c	在heap_4基礎上支持分隔的內存塊	可解決碎片問題、時間不定

1.6 Demo

Demo目錄下是預先配置好的、沒有編譯錯誤的工程。目的是讓你可以基于它進行修改，以適配你的單板。

這些Demo還可以繼續精簡：

• Demo/Common中的文件可以完全刪除
• main函數中只需要保留2個函數：
  • prvSetupHardware()
  • vTaskStartScheduler()
  • 如下圖所示

1.7 數據類型和編程規范

1.7.1 數據類型

每個移植的版本都含有自己的portmacro.h頭文件，里面定義了2個數據類型：

• TickType_t：
  • FreeRTOS配置了一個周期性的時鐘中斷：Tick Interrupt
  • 每發生一次中斷，中斷次數累加，這被稱為tick count
  • tick count這個變量的類型就是TickType_t
  • TickType_t可以是16位的，也可以是32位的
  • FreeRTOSConfig.h中定義configUSE_16_BIT_TICKS時，TickType_t就是uint16_t
  • 否則TickType_t就是uint32_t
  • 對于32位架構，建議把TickType_t配置為uint32_t
• BaseType_t：
  • 這是該架構最高效的數據類型
  • 32位架構中，它就是uint32_t
  • 16位架構中，它就是uint16_t
  • 8位架構中，它就是uint8_t
  • BaseType_t通常用作簡單的返回值的類型，還有邏輯值，比如pdTRUE/pdFALSE

1.7.2 變量名

變量名有前綴：

變量名前綴含義

c	char
s	int16_t，short
l	int32_t，long
x	BaseType_t， 其他非標準的類型：結構體、task handle、queue handle等
u	unsigned
p	指針
uc	uint8_t，unsigned char
pc	char指針

1.7.3 函數名

函數名的前綴有2部分：返回值類型、在哪個文件定義。

函數名前綴含義

vTaskPrioritySet	返回值類型：void 在task.c中定義
xQueueReceive	返回值類型：BaseType_t 在queue.c中定義
pvTimerGetTimerID	返回值類型：pointer to void 在tmer.c中定義

1.7.4 宏的名

宏的名字是大小，可以添加小寫的前綴。前綴是用來表示：宏在哪個文件中定義。

宏的前綴含義：在哪個文件里定義

port (比如portMAX_DELAY)	portable.h或portmacro.h
task (比如taskENTER_CRITICAL())	task.h
pd (比如pdTRUE)	projdefs.h
config (比如configUSE_PREEMPTION)	FreeRTOSConfig.h
err (比如errQUEUE_FULL)	projdefs.h

通用的宏定義如下：

宏值

pdTRUE	1
pdFALSE	0
pdPASS	1
pdFAIL	0

1.8 安裝Keil

本教程的所有程序，都是使用Keil開發，運行在Keil的模擬器上。

1.8.1 下載Keil

Keil-MDK（Keil ARM Microcontroller Development Kit）前生是德國Keil公司，后被ARM收購，是ARM官方的集成開發環境。

打開Keil官網（https://www.keil.com/download/product/），點擊“MDK-Arm”進行下載。

隨后進入個人信息完善頁面，按提示填寫所有的信息，如下圖所示，填寫完后，點擊“Submit”提交。

隨后進入下載頁面，點擊“MDK532.EXE”即可下載。

1.8.2 安裝Keil

下載完后，點擊運行該文件，進入安裝界面，選擇“Next >>”。

接著進入用戶協議界面，勾選同意協議，點擊“Next >>”。

然后設置安裝路徑，如下圖所示：

• 第一個“Core”是軟件的安裝路徑，

• 第二個“Pack”是芯片的硬件支持包的安裝路徑，

保持默認路徑或者設置為如下圖所示一樣的即可。

如果是自定義設置，建議為全英文路徑，不建議為包含有中文的路徑。

選擇好之后點擊“Next >>”。

隨后需要設置個人信息，隨便填寫即可，如下圖所示。

之后便進入安裝進度界面，等待安裝完成。

安裝過程中，回彈出驅動安裝界面，勾選“始終信任來自‘ARM Ltd’的軟件”，然后點擊“安裝”，如下圖。

之后會自動進入“Pack Installer”界面，這里會檢查安裝的編譯器、CMSIS等是否是最新的，由于我們安裝的是官網提供的最新的MDK，所以這里一般情況下都是不需要更新的。

1.8.3 安裝Pack

一個Keil的開發環境，除了Keil軟件，還需要安裝對應的Pack。

比如這里目標機的MCU是STM32F103ZET6，就需要下載該系列的的Pack，如果是STM32F4系列，就需要下其它系列Pack。

使用“Pack Installer”可以方便的對Pack安裝和管理。

在左上角搜索框輸入“STM32F103”，展開搜索結果，可以看到STM32F103ZE，點擊右邊的簡介鏈接即可跳轉到Pack下載頁面。

下載完成得到“Keil.STM32F1xx_DFP.2.3.0.pack”。

直接雙擊該文件，隨后彈出如下圖所示界面，點擊“Next”進行安裝。

至此，Keil和Pack就安裝完成了。

1.9 使用模擬器運行第1個程序

先獲取配套示例代碼。

雙擊"FreeRTOS_01_create_task\FreeRTOS\Demo\CORTEX_STM32F103_Keil\RTOSDemo.uvprojx"打開第一個示例。

打開之后，首先要編譯工程，才能使用模擬器運行，點擊"Build"圖標進行編譯，如下圖所示：

編譯完成后，點擊"Debug"按鈕進行仿真，如下圖所示：

第一個程序里面創建了兩個任務，兩個任務一直打印各自的信息。

這里需要打開串口顯示模擬窗口，顯示任務的打印內容。

點擊左上角菜單的“View”，然后選擇“Serial Windows”，點擊“UART #1”，如下圖所示：

最后，點擊“Run”運行程序，右下角串口顯示窗口將打印兩個任務的信息。

如果想退出模擬器仿真，再次"Debug"按鈕退出，如下圖所示：

1.10 使用邏輯分析儀

本課程的程序有兩種輸出方式：

• 串口：查看打印信息
• 邏輯分析儀：觀察全局變量的波形，根據波形解析任務調度情況

下面舉例說明邏輯分析儀的用法。

雙擊"FreeRTOS_06_taskdelay\FreeRTOS\Demo\CORTEX_STM32F103_Keil\RTOSDemo.uvprojx"打開該示例。

打開之后，首先要編譯工程，點擊"Build"圖標進行編譯。

編譯完成后，點擊"Debug"按鈕進行仿真。

本實例使用模擬器的邏輯分析儀觀察現象。

首先在“main.c”的主函數加入斷點，在代碼行前的灰色處，點擊一下就會有一個紅色小點，就是設置的“斷點”。

然后點擊“Run”運行，程序運行到斷點位置，就會停下來等待下一步操作：

• 在代碼中找到全局變量flag

• 鼠標選中flag，然后點擊鼠標右鍵，在彈出的菜單里選擇"Add ‘flag’ to…"，選擇“Analyzer”，

  如下圖所示：
  
  此時在代碼框上面，就會出現邏輯分析儀“Logic Analyzer”顯示窗口，里面分析的就是變量flag。

點擊這個flag，然后右鍵，選擇“Bit”，以便觀察，如下圖所示：

再點擊一下“Run”，繼續運行，此時邏輯分析儀窗口顯示變量flag的bit值變化，如下圖所示：

在邏輯分析儀窗口，可以使用鼠標滾輪放大、縮小波形。

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的韦东山freeRTOS系列教程之【第一章】FreeRTOS概述与体验的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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