1 Understand the FreeRTOS Distribution

1.1 Definition ：FreeRTOS Port

FreeRTOS目前可以在20種不同的編譯器構建，并且可以在30多種不同的處理器架構上運行，每個受支持的編譯器和處理器組合被認為是一個單獨的FreeRTOS Port。

1.2 Building FreeRTOS

FreeRTOS可以被認為是一個庫，為應用程序提供多任務處理能力。 FreeRTOS以一組C源文件的形式提供，一些文件對FreeRTOS Port是通用的。而另一些文件則是特定于某個FreeRTOS Port。

1.3 FreeRTOSCofig.h

FreeRTOSConfig.h是FreeRTOS的配置文件，用來定制FreeRTOS在特定應用程序中使用，用來裁剪和配置FreeRTOS使用那些功能和不使用那些功能，所以FreeRTOS必須配置在項目工程中

1.4 FreeRTOS的頂級目錄

Source目錄下式FreeRTOS的源文件，Demo文件下是FreeRTOS的例子

1.5 對所有FreeRTOS Port都通用的源文件

注：下面所說的文件都在FreeRTOS/Source目錄中

• tasks.c和list.c文件是FreeRTOS的核心文件，對所有FreeRTOS Port都通用，總是要求包含在項目中。

• queue.c文件提供隊列和信號量服務

• timers.c提供軟定時器功能，如果項目工程中需要軟定時器，將其包含在內就可以了。

• event_groups提供事件組功能

• croutine.c實現了FreeRTOS的協程功能，協程旨在用于非常小的微控制器。現在很少使用
  

由于文件名可能會導致命名空間沖突，FreeRTOS禁止更改的FreeRTOS的源文件名，會導致項目出錯以及自動化工具和IDE插件的兼容性，所以我們自己的文件不要與FreeRTOS的文件名同名

1.6 可移植性

這里的可移植性指的是有兩種情況：

針對不同的編譯器和架構，要選擇不同的port.c和portmacro.h文件。特定于FreeRTOS Port的源文件包含在FreeRTOS/Source/portable目錄中，如果使用的編譯器(如Keil)在特定架構（ARM的CM0）的處理器上運行FreeRTOS，那么除了FreeRTOS源文件外，還必須構建位于FreeRTOS/Source/portable/[compiler]/[architecture]的文件
。

堆內存管理方案。使用早于V9.0.0的FreeRTOS版本的項目必須包含堆內存管理器，從FreeRTOS9.0.0開始，只要FreeRTOSConfig.h中的configSUPPORT_DYNAMIC_ALLOCATION設置為1或configSUPPORT_DYNAMIC_ALLOCATION沒有定義時，才需要內存管理器。
FreeRTOS提供了五個方案來分配內存，分別有heap_1到heap_5實現，包含在FreeRTOS/Source/portable/MemMang目錄下，如果項目中FreeRTOS使用動態內存分配，則必須在項目中使用這5個方案中的一個。

1.7 Include Paths

FreeRTOS要求編譯器的包含路徑中包含三個目錄：

核心FreeRTOS頭文件路徑，在FreeRTOS/Source/include文件夾下

特定于正在使用的 FreeRTOS 端口的源文件的路徑。 如上所述，需要包含 FreeRTOS/Source/portable/[compiler]/[architecture]目錄。

FreeRTOSConfig.h

1.8 頭文件

使用 FreeRTOS API 的源文件必須包含“FreeRTOS.h”，后跟包含正在使用的 API 函數原型的頭文件——“task.h”、“queue.h”、“semphr.h” 、“timers.h”或“event_groups.h”。

2 Creating a FreeRTOS Project

我們在Keil+STM32F4上面實現

Keil打開一個跑馬燈實驗，并可以下載到板子上正確運行。新建兩個分組

FreeRTOS_Core存放的是核心文件，對每個FreeRTOS Port都一樣，FreeRTOS_Protable是內存管理和特定于FreeRTOS Port的源文件，不同FreeRTOS Port可能會不同。

包含頭文件：

第一個是核心FreeRTOS頭文件路徑，在FreeRTOS/Source/include文件夾下
第二個是FreeRTOSConfig.h文件以及特定于正在使用的 FreeRTOS 端口的源文件的路徑FreeRTOS/Source/portable/[compiler]/[architecture]

到這里就配置好了，下面配置的是由于FreeRTOS和HAL庫一些函數名重復或者與HAL庫配置不符合

修改FreeRTOSConfig.h，第45行

port.c文件和stm32f4xx_it.c有重復定義的函數：PendSV_Handler、SVC_Handler、Systick_Handler，將stm32f4xx_it.c里面的這些函數屏蔽掉

在FreeRTOSConfig.h將configUSE_IDLE_HOOK、configUSE_TICK_HOOK、configUSE_MALLOC_FAILED_HOOK和configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW定義為0，這個宏定義為1的話，我們需要寫一個函數，不然會報錯，我們修改為0，就用定義這些函數了。

由于我用了正點原子的庫文件，還需要修改sys.h文件和delay.c文件以及usart.c文件
sys.h

#ifndef _SYS_H #define _SYS_H #include "stm32f4xx.h"// //本程序只供學習使用，未經作者許可，不得用于其它任何用途 //ALIENTEK STM32F429開發板 //系統時鐘初始化 //包括時鐘設置/中斷管理/GPIO設置等 //正點原子@ALIENTEK //技術論壇:www.openedv.com //創建日期:2015/6/10 //版本：V1.0 //版權所有，盜版必究。 //Copyright(C) 廣州市星翼電子科技有限公司 2014-2024 //All rights reserved //******************************************************************************** //修改說明 //無 // //0,不支持os //1,支持os #define SYSTEM_SUPPORT_OS 1 //定義系統文件夾是否支持OS /// //定義一些常用的數據類型短關鍵字 typedef int32_t s32; typedef int16_t s16; typedef int8_t s8;typedef const int32_t sc32; typedef const int16_t sc16; typedef const int8_t sc8; typedef __IO int32_t vs32; typedef __IO int16_t vs16; typedef __IO int8_t vs8;typedef __I int32_t vsc32; typedef __I int16_t vsc16; typedef __I int8_t vsc8; typedef uint32_t u32; typedef uint16_t u16; typedef uint8_t u8;typedef const uint32_t uc32; typedef const uint16_t uc16; typedef const uint8_t uc8; typedef __IO uint32_t vu32; typedef __IO uint16_t vu16; typedef __IO uint8_t vu8;typedef __I uint32_t vuc32; typedef __I uint16_t vuc16; typedef __I uint8_t vuc8; //位帶操作,實現51類似的GPIO控制功能 //具體實現思想,參考<<CM3權威指南>>第五章(87頁~92頁).M4同M3類似,只是寄存器地址變了. //IO口操作宏定義 #define BITBAND(addr, bitnum) ((addr & 0xF0000000)+0x2000000+((addr &0xFFFFF)<<5)+(bitnum<<2)) #define MEM_ADDR(addr) *((volatile unsigned long *)(addr)) #define BIT_ADDR(addr, bitnum) MEM_ADDR(BITBAND(addr, bitnum)) //IO口地址映射 #define GPIOA_ODR_Addr (GPIOA_BASE+20) //0x40020014 #define GPIOB_ODR_Addr (GPIOB_BASE+20) //0x40020414 #define GPIOC_ODR_Addr (GPIOC_BASE+20) //0x40020814 #define GPIOD_ODR_Addr (GPIOD_BASE+20) //0x40020C14 #define GPIOE_ODR_Addr (GPIOE_BASE+20) //0x40021014 #define GPIOF_ODR_Addr (GPIOF_BASE+20) //0x40021414 #define GPIOG_ODR_Addr (GPIOG_BASE+20) //0x40021814 #define GPIOH_ODR_Addr (GPIOH_BASE+20) //0x40021C14 #define GPIOI_ODR_Addr (GPIOI_BASE+20) //0x40022014 #define GPIOJ_ODR_ADDr (GPIOJ_BASE+20) //0x40022414 #define GPIOK_ODR_ADDr (GPIOK_BASE+20) //0x40022814#define GPIOA_IDR_Addr (GPIOA_BASE+16) //0x40020010 #define GPIOB_IDR_Addr (GPIOB_BASE+16) //0x40020410 #define GPIOC_IDR_Addr (GPIOC_BASE+16) //0x40020810 #define GPIOD_IDR_Addr (GPIOD_BASE+16) //0x40020C10 #define GPIOE_IDR_Addr (GPIOE_BASE+16) //0x40021010 #define GPIOF_IDR_Addr (GPIOF_BASE+16) //0x40021410 #define GPIOG_IDR_Addr (GPIOG_BASE+16) //0x40021810 #define GPIOH_IDR_Addr (GPIOH_BASE+16) //0x40021C10 #define GPIOI_IDR_Addr (GPIOI_BASE+16) //0x40022010 #define GPIOJ_IDR_Addr (GPIOJ_BASE+16) //0x40022410 #define GPIOK_IDR_Addr (GPIOK_BASE+16) //0x40022810 //IO口操作,只對單一的IO口! //確保n的值小于16! #define PAout(n) BIT_ADDR(GPIOA_ODR_Addr,n) //輸出 #define PAin(n) BIT_ADDR(GPIOA_IDR_Addr,n) //輸入 #define PBout(n) BIT_ADDR(GPIOB_ODR_Addr,n) //輸出 #define PBin(n) BIT_ADDR(GPIOB_IDR_Addr,n) //輸入 #define PCout(n) BIT_ADDR(GPIOC_ODR_Addr,n) //輸出 #define PCin(n) BIT_ADDR(GPIOC_IDR_Addr,n) //輸入 #define PDout(n) BIT_ADDR(GPIOD_ODR_Addr,n) //輸出 #define PDin(n) BIT_ADDR(GPIOD_IDR_Addr,n) //輸入 #define PEout(n) BIT_ADDR(GPIOE_ODR_Addr,n) //輸出 #define PEin(n) BIT_ADDR(GPIOE_IDR_Addr,n) //輸入#define PFout(n) BIT_ADDR(GPIOF_ODR_Addr,n) //輸出 #define PFin(n) BIT_ADDR(GPIOF_IDR_Addr,n) //輸入#define PGout(n) BIT_ADDR(GPIOG_ODR_Addr,n) //輸出 #define PGin(n) BIT_ADDR(GPIOG_IDR_Addr,n) //輸入#define PHout(n) BIT_ADDR(GPIOH_ODR_Addr,n) //輸出 #define PHin(n) BIT_ADDR(GPIOH_IDR_Addr,n) //輸入#define PIout(n) BIT_ADDR(GPIOI_ODR_Addr,n) //輸出 #define PIin(n) BIT_ADDR(GPIOI_IDR_Addr,n) //輸入#define PJout(n) BIT_ADDR(GPIOJ_ODR_Addr,n) //輸出 #define PJin(n) BIT_ADDR(GPIOJ_IDR_Addr,n) //輸入#define PKout(n) BIT_ADDR(GPIOK_ODR_Addr,n) //輸出 #define PKin(n) BIT_ADDR(GPIOK_IDR_Addr,n) //輸入void Stm32_Clock_Init(u32 plln,u32 pllm,u32 pllp,u32 pllq);//時鐘系統配置 //以下為匯編函數 void WFI_SET(void); //執行WFI指令 void INTX_DISABLE(void);//關閉所有中斷 void INTX_ENABLE(void); //開啟所有中斷 void MSR_MSP(u32 addr); //設置堆棧地址 #endif

delay.c

#include "delay.h" #include "sys.h" // //如果使用OS,則包括下面的頭文件即可. #if SYSTEM_SUPPORT_OS #include "FreeRTOS.h" //FreeRTOS使用 #include "task.h" #endifstatic u32 fac_us=0; //us延時倍乘數#if SYSTEM_SUPPORT_OS static u16 fac_ms=0; //ms延時倍乘數,在os下,代表每個節拍的ms數 #endifextern void xPortSysTickHandler(void); //systick中斷服務函數,使用OS時用到 void SysTick_Handler(void) { if(xTaskGetSchedulerState()!=taskSCHEDULER_NOT_STARTED)//系統已經運行{xPortSysTickHandler(); }HAL_IncTick(); }//初始化延遲函數 //當使用ucos的時候,此函數會初始化ucos的時鐘節拍 //SYSTICK的時鐘固定為AHB時鐘 //SYSCLK:系統時鐘頻率 void delay_init(u8 SYSCLK) {u32 reload;HAL_SYSTICK_CLKSourceConfig(SYSTICK_CLKSOURCE_HCLK);//SysTick頻率為HCLKfac_us=SYSCLK; //不論是否使用OS,fac_us都需要使用reload=SYSCLK; //每秒鐘的計數次數 單位為K reload*=1000000/configTICK_RATE_HZ; //根據configTICK_RATE_HZ設定溢出時間//reload為24位寄存器,最大值:16777216,在180M下,約合0.745s左右 fac_ms=1000/configTICK_RATE_HZ; //代表OS可以延時的最少單位 SysTick->CTRL|=SysTick_CTRL_TICKINT_Msk;//開啟SYSTICK中斷SysTick->LOAD=reload; //每1/configTICK_RATE_HZ斷一次 SysTick->CTRL|=SysTick_CTRL_ENABLE_Msk; //開啟SYSTICK } //延時nus //nus:要延時的us數. //nus:0~190887435(最大值即2^32/fac_us@fac_us=22.5) void delay_us(u32 nus) { u32 ticks;u32 told,tnow,tcnt=0;u32 reload=SysTick->LOAD; //LOAD的值 ticks=nus*fac_us; //需要的節拍數 told=SysTick->VAL; //剛進入時的計數器值while(1){tnow=SysTick->VAL; if(tnow!=told){ if(tnow<told)tcnt+=told-tnow; //這里注意一下SYSTICK是一個遞減的計數器就可以了.else tcnt+=reload-tnow+told; told=tnow;if(tcnt>=ticks)break; //時間超過/等于要延遲的時間,則退出.} }; } //延時nms,會引起任務調度 //nms:要延時的ms數 //nms:0~65535 void delay_ms(u32 nms) { if(xTaskGetSchedulerState()!=taskSCHEDULER_NOT_STARTED)//系統已經運行{ if(nms>=fac_ms) //延時的時間大于OS的最少時間周期 { vTaskDelay(nms/fac_ms); //FreeRTOS延時}nms%=fac_ms; //OS已經無法提供這么小的延時了,采用普通方式延時 }delay_us((u32)(nms*1000)); //普通方式延時 }//延時nms,不會引起任務調度 //nms:要延時的ms數 void delay_xms(u32 nms) {u32 i;for(i=0;i<nms;i++) delay_us(1000); }

usart.c

#include "usart.h" #include "delay.h" // //如果使用os,則包括下面的頭文件即可. #if SYSTEM_SUPPORT_OS #include "FreeRTOS.h" //os 使用 #endif//加入以下代碼,支持printf函數,而不需要選擇use MicroLIB //#define PUTCHAR_PROTOTYPE int fputc(int ch, FILE *f) #if 1 #pragma import(__use_no_semihosting) //標準庫需要的支持函數 struct __FILE { int handle; }; FILE __stdout; //定義_sys_exit()以避免使用半主機模式 void _sys_exit(int x) { x = x; } //重定義fputc函數 int fputc(int ch, FILE *f) { while((USART1->SR&0X40)==0);//循環發送,直到發送完畢 USART1->DR = (u8) ch; return ch; } #endif #if EN_USART1_RX //如果使能了接收 //串口1中斷服務程序 //注意,讀取USARTx->SR能避免莫名其妙的錯誤 u8 USART_RX_BUF[USART_REC_LEN]; //接收緩沖,最大USART_REC_LEN個字節. //接收狀態 //bit15， 接收完成標志 //bit14， 接收到0x0d //bit13~0， 接收到的有效字節數目 u16 USART_RX_STA=0; //接收狀態標記 u8 aRxBuffer[RXBUFFERSIZE];//HAL庫使用的串口接收緩沖 UART_HandleTypeDef UART1_Handler; //UART句柄//初始化IO 串口1 //bound:波特率 void uart_init(u32 bound) { //UART 初始化設置UART1_Handler.Instance=USART1; //USART1UART1_Handler.Init.BaudRate=bound; //波特率UART1_Handler.Init.WordLength=UART_WORDLENGTH_8B; //字長為8位數據格式UART1_Handler.Init.StopBits=UART_STOPBITS_1; //一個停止位UART1_Handler.Init.Parity=UART_PARITY_NONE; //無奇偶校驗位UART1_Handler.Init.HwFlowCtl=UART_HWCONTROL_NONE; //無硬件流控UART1_Handler.Init.Mode=UART_MODE_TX_RX; //收發模式HAL_UART_Init(&UART1_Handler); //HAL_UART_Init()會使能UART1HAL_UART_Receive_IT(&UART1_Handler, (u8 *)aRxBuffer, RXBUFFERSIZE);//該函數會開啟接收中斷：標志位UART_IT_RXNE，并且設置接收緩沖以及接收緩沖接收最大數據量}//UART底層初始化，時鐘使能，引腳配置，中斷配置 //此函數會被HAL_UART_Init()調用 //huart:串口句柄void HAL_UART_MspInit(UART_HandleTypeDef *huart) {//GPIO端口設置GPIO_InitTypeDef GPIO_Initure;if(huart->Instance==USART1)//如果是串口1，進行串口1 MSP初始化{__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); //使能GPIOA時鐘__HAL_RCC_USART1_CLK_ENABLE(); //使能USART1時鐘GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_9; //PA9GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_AF_PP; //復用推挽輸出GPIO_Initure.Pull=GPIO_PULLUP; //上拉GPIO_Initure.Speed=GPIO_SPEED_FAST; //高速GPIO_Initure.Alternate=GPIO_AF7_USART1; //復用為USART1HAL_GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_Initure); //初始化PA9GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_10; //PA10HAL_GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_Initure); //初始化PA10#if EN_USART1_RXHAL_NVIC_EnableIRQ(USART1_IRQn); //使能USART1中斷通道HAL_NVIC_SetPriority(USART1_IRQn,3,3); //搶占優先級3，子優先級3 #endif }}void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart) {if(huart->Instance==USART1)//如果是串口1{if((USART_RX_STA&0x8000)==0)//接收未完成{if(USART_RX_STA&0x4000)//接收到了0x0d{if(aRxBuffer[0]!=0x0a)USART_RX_STA=0;//接收錯誤,重新開始else USART_RX_STA|=0x8000; //接收完成了 }else //還沒收到0X0D{ if(aRxBuffer[0]==0x0d)USART_RX_STA|=0x4000;else{USART_RX_BUF[USART_RX_STA&0X3FFF]=aRxBuffer[0] ;USART_RX_STA++;if(USART_RX_STA>(USART_REC_LEN-1))USART_RX_STA=0;//接收數據錯誤,重新開始接收 } }}} }//串口1中斷服務程序 void USART1_IRQHandler(void) { u32 timeout=0;u32 maxDelay=0x1FFFF;HAL_UART_IRQHandler(&UART1_Handler); //調用HAL庫中斷處理公用函數timeout=0;while (HAL_UART_GetState(&UART1_Handler) != HAL_UART_STATE_READY)//等待就緒{timeout++;超時處理if(timeout>maxDelay) break; }timeout=0;while(HAL_UART_Receive_IT(&UART1_Handler, (u8 *)aRxBuffer, RXBUFFERSIZE) != HAL_OK)//一次處理完成之后，重新開啟中斷并設置RxXferCount為1{timeout++; //超時處理if(timeout>maxDelay) break; } } #endif /*下面代碼我們直接把中斷控制邏輯寫在中斷服務函數內部。*/ /*//串口1中斷服務程序 void USART1_IRQHandler(void) { u8 Res;if((__HAL_UART_GET_FLAG(&UART1_Handler,UART_FLAG_RXNE)!=RESET)) //接收中斷(接收到的數據必須是0x0d 0x0a結尾){HAL_UART_Receive(&UART1_Handler,&Res,1,1000); if((USART_RX_STA&0x8000)==0)//接收未完成{if(USART_RX_STA&0x4000)//接收到了0x0d{if(Res!=0x0a)USART_RX_STA=0;//接收錯誤,重新開始else USART_RX_STA|=0x8000; //接收完成了 }else //還沒收到0X0D{ if(Res==0x0d)USART_RX_STA|=0x4000;else{USART_RX_BUF[USART_RX_STA&0X3FFF]=Res ;USART_RX_STA++;if(USART_RX_STA>(USART_REC_LEN-1))USART_RX_STA=0;//接收數據錯誤,重新開始接收 } }} }HAL_UART_IRQHandler(&UART1_Handler); } #endif */

之后就可以運行了

3 Data Types and Coding Style Guide

3.1 Data Types

FreeRTOS的每個port都有一個唯一的portmacro.h頭文件，其中包含TickType_t 和BaseType_t。
TickType_t 是用于保存滴答計數值和指定時間的數據類型。TickType_t 可以是無符號 16 位類型，也可以是無符號 32 位類型，具體取決于 FreeRTOSConfig.h 中 configUSE_16_BIT_TICKS 的設置。 如果 configUSE_16_BIT_TICKS 設置為 1，則 TickType_t 定義為 uint16_t。 如果 configUSE_16_BIT_TICKS 設置為 0，則 TickType_t 定義為 uint32_t。
使用 16 位類型可以大大提高 8 位和 16 位架構上的效率，但嚴重限制了可以指定的最大塊周期。 沒有理由在 32 位架構上使用 16 位類型。
BaseType_t 通常用于只能取非常有限范圍的值的返回類型，以及 pdTRUE/pdFALSE 類型的布爾值。這始終被定義為體系結構最有效的數據類型。 通常，這是 32 位架構上的 32 位類型，16 位架構上的 16 位類型，以及 8 位架構上的 8 位類型。

3.2 Variable Names

變量以其類型為前綴：‘c’ for char，‘s’ for int16_t(short），‘l’ for int32_t(long)，and ‘x’ for BaseType_t和其他非標準類型。
如果一個變量是無符號的，以’u’為前綴，如果變量是指針，以’p’為前綴，比如’pc’代表字符指針類型

3.3 Function Names

函數以他們返回的類型和它們在其中定義的文件名為前綴，比如：
vTaskPrioritySet（）:返回類型為void，定義在task.c文件中
xQueueReceive()：返回值為BaseType_t類型，定義在queue.c文件中

3.4 Macro Names

大多數宏都是大寫的，并以小寫字母作為前綴，指示宏的定義位置。信號量API幾乎完全是作為一組宏編寫的，但遵循函數命名的約定。下面的四個宏用于整個FreeRTOS中

總結

以上是生活随笔為你收集整理的The FreeRTOS Distribution（介绍、移植、类型定义）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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