STM32Cubemx HAL库 移植FreeRTOS源码

news2024/9/25 20:37:33

本篇文章主要是使用STM32Cubemx生成Keil工程，然后在移植FreeRTOS源码，最后测试使用。

一、FreeRTOS简介

       Free 和 RTOS，Free 就是免费的、自由的、不受约束的意思，RTOS 全称是 Real Time Operating System，中文名就是实时操作系统。可以看出 FreeROTS 就是一个免费的 RTOS 类系统，FreeRTOS 是 RTOS 系统的一种，FreeRTOS 十分的小巧，可以在资源有限的微控制器中运行，当然了，FreeRTOS 不仅局限于在微控制器中使用。但从文件数量上来看 FreeRTOS 要比UCOSII 和 UCOSIII 小的多。

1、FreeRTOS特点

FreeRTOS是一个可裁剪、可固化到 ROM 的抢占式实时内核，并且可管理任务的数量不受限制，具有以下几个重要的特性：

        ■免费、开源且小巧：FreeRTOS 免费！这是最重要的一点，UCOS 是要收费的， 并且FreeRTOS 系统简单、小巧、易用，通常情况下内核占用 4k-9k 字节的空间。
        ■支持多种不同架构的不同型号的处理器： ARM架构系列，例如STM32和GD32的 F1、 F4、 F7 和 H7 等型号的 MCU 都可支持，已经在超过 30 种架构的芯片上进行了移植。，非常方便
        ■资料齐全：文档相对齐全，在 FreeRTOS 的官网:https://www.freertos.org/zh-cn-cmn-s/上可以找到所需的文档和源码，但是所有的文档都是英文版本的，而且下载 pdf 文档的时候是要收费的。
        ■应用范围广：高可移植性，代码主要 C 语言编写，因此许多软件厂商也使用 FreeRTOS 做本公司软件的操作系统，比如著名的 TouchGFX，其所有的例程都是基于 FreeRTOS 操作系统的。ST 公司的所有要使用到 RTOS 系统的例程也均采用了 FreeRTOS，由此可见免费的力量啊！
        ■内部资源丰富：持抢占式、合作式、时间片调度三种工作模式，任务数量不限、任务优先级不限、软件定时器、创新的事件组(或者事件标志)、消息队列、多种信号量、任务通知、内存管理、时间戳等；还包括强大的跟踪执行功能和堆栈溢出检测功能

2、FreeRTOS源码获取

        在移植FreeRTOS 时候还需要用到FreeRTOS官方提供的两个额外的库源码文件，中文官方地址：FreeRTOS - Market leading RTOS (Real Time Operating System) for embedded systems with Internet of Things extensions

提供了大量的 µC/OS-III 相关的资料和不同版本的源代码，现在的目标就是要获取 FreeRTOS的源代码，打开后如下图所示：

点击下载FreeRTOS即可，如下图所示：

最后下载的是一个exe文件，运行exe即可得到源码，打开的源码如下：

二、STM32Cubemx工程生成

1、芯片选型

2、下载模式以及基准时钟配置

3、时钟配置

4、串口配置

5、工程输出

以上是最基本的工程配置。

三、RTOS源码移植到工程

需要移植的文件

上上述文件全部复制到，keil工程的FreeRTOS（创建的文件夹）

将portable文件夹多余文件删除，只留Keil、MemMang、RVDS三个就行

还需在Demo里面将对应keil工程中的FreeRTOSConfig.h复制到工程中的include中  

到这里，文件的移植就基本完毕，剩下的是将文件添加至工程中。

添加文件的.h文件目录

在stm32f1xx_it.c中加入以下代码

extern void vPortSVCHandler( void );
extern void xPortPendSVHandler( void );
extern void xPortSysTickHandler( void );

然后再对应的函数下，将代码运行加入其中

一一对应的函数当中，相当于把启动文件加入其中。到这里就完成了90%了，剩下就是验证。

四、FreeRTOS验证

1、重写fputc（）函数

int fputc(int ch, FILE *f)                             //串口重定向
 {	 
	 HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&ch, 1, 0xffff);
   return ch;
 }

到这里我们就可以使用printf来进行打印输出了。

main.c文件如下

/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h"
#include "usart.h"
#include "gpio.h"

/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */

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

/* USER CODE END Includes */

/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PTD */

/* USER CODE END PTD */

/* Private define ------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PD */

/* USER CODE END PD */

/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PM */

/* USER CODE END PM */

/* Private variables ---------------------------------------------------------*/

/* USER CODE BEGIN PV */

/* USER CODE END PV */

/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
void SystemClock_Config(void);
/* USER CODE BEGIN PFP */

/* USER CODE END PFP */

/* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 */
//任务优先级
#define START_TASK_PRIO        1
//任务堆栈大小    
#define START_STK_SIZE         128 
//任务句柄
TaskHandle_t StartTask_Handler;
//任务函数
void start_task(void *pvParameters);

//任务优先级
#define LED0_TASK_PRIO        2
//任务堆栈大小    
#define LED0_STK_SIZE         128  
//任务句柄
TaskHandle_t LED0Task_Handler;
//任务函数
void led0_task(void *pvParameters);

//任务优先级
#define LED1_TASK_PRIO        3
//任务堆栈大小    
#define LED1_STK_SIZE         128  
//任务句柄
TaskHandle_t LED1Task_Handler;
//任务函数
void led1_task(void *pvParameters);

void start_task(void *pvParameters)
{
    taskENTER_CRITICAL();           //进入临界区
    //创建LED0任务
    xTaskCreate((TaskFunction_t )led0_task,         
                (const char*    )"led0_task",       
                (uint16_t       )LED0_STK_SIZE, 
                (void*          )NULL,                
                (UBaseType_t    )LED0_TASK_PRIO,    
                (TaskHandle_t*  )&LED0Task_Handler);   
    //创建LED1任务
    xTaskCreate((TaskFunction_t )led1_task,     
                (const char*    )"led1_task",   
                (uint16_t       )LED1_STK_SIZE, 
                (void*          )NULL,
                (UBaseType_t    )LED1_TASK_PRIO,
                (TaskHandle_t*  )&LED1Task_Handler);   
                            
    vTaskDelete(StartTask_Handler); //删除开始任务
    taskEXIT_CRITICAL();            //退出临界区
}

//LED0任务函数 
void led0_task(void *pvParameters)
{     
    while(1)
    {
        printf("任务1 每隔1S进行工作\r\n");
        vTaskDelay(1000);
    }
}   

//LED1任务函数
void led1_task(void *pvParameters)
{
    while(1)
    {
       printf("任务2 每隔2S进行工作\r\n");
       vTaskDelay(2000);
    }
}

/* USER CODE END 0 */

/**
  * @brief  The application entry point.
  * @retval int
  */
int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */

  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
	 xTaskCreate((TaskFunction_t )start_task,            //任务函数
                (const char*    )"start_task",          //任务名称
                (uint16_t       )START_STK_SIZE,        //任务堆栈大小
                (void*          )NULL,                  //传递给任务函数的参数
                (UBaseType_t    )START_TASK_PRIO,       //任务优先级
                (TaskHandle_t*  )&StartTask_Handler);   //任务句柄              
    vTaskStartScheduler();          //开启任务调度

  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

/**
  * @brief System Clock Configuration
  * @retval None
  */
void SystemClock_Config(void)
{
  RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
  RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};

  /** Initializes the RCC Oscillators according to the specified parameters
  * in the RCC_OscInitTypeDef structure.
  */
  RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;
  RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;
  RCC_OscInitStruct.HSEPredivValue = RCC_HSE_PREDIV_DIV1;
  RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLMUL = RCC_PLL_MUL9;
  if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }

  /** Initializes the CPU, AHB and APB buses clocks
  */
  RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
                              |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
  RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
  RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;
  RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

  if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_2) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
}

/* USER CODE BEGIN 4 */

/* USER CODE END 4 */

/**
  * @brief  Period elapsed callback in non blocking mode
  * @note   This function is called  when TIM4 interrupt took place, inside
  * HAL_TIM_IRQHandler(). It makes a direct call to HAL_IncTick() to increment
  * a global variable "uwTick" used as application time base.
  * @param  htim : TIM handle
  * @retval None
  */
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
  /* USER CODE BEGIN Callback 0 */

  /* USER CODE END Callback 0 */
  if (htim->Instance == TIM4) {
    HAL_IncTick();
  }
  /* USER CODE BEGIN Callback 1 */

  /* USER CODE END Callback 1 */
}

然后编译下来就是0错误0警告就算成功了，查看输出结果

测试结果：

四、总结

        在本次移植时，遇见一个问题，就是任务只运行一下就不运行了，最终排查问题则是任务开辟空间小了，也就是LED0_STK_SIZE，最开始是20，发现log只打印一次就不打印了，然后改成128就可以了

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