文章目录
- 一、实验内容
- 二、实验步骤
- （一）基于STM32CubeMX建立工程
- （二）获取uc/OS-III源码
- （三）代码移植
- 三、修改mai.c文件
- 四、实验现象
一、实验内容
学习嵌入式实时操作系统（RTOS）,以uc/OS为例，将其移植到stm32F103上，构建至少3个任务（task）：其中两个task分别以1s和3s周期对LED等进行点亮-熄灭的控制；另外一个task以2s周期通过串口发送“hello uc/OS! 欢迎来到RTOS多任务环境！”。记录详细的移植过程。
二、实验步骤
（一）基于STM32CubeMX建立工程
1.选择芯片
2.配置RCC
3.配置SYS
4.配置PA1和PA5为GPIO_Output
5.配置串口：USART1
6.给工程命名，选择路径，选择keil版本。
7.在Code Generator中勾选这两项
（二）获取uc/OS-III源码
分享文件：UCOS-III.zip
链接：https://pan.xunlei.com/s/VNzqW98xRWobgoeRTH5w6kVgA1#
提取码：5hz3
（三）代码移植
1.在该工程目录下新建一个名为：UCOSIII的文件夹。
2.将下载的原码文件uC-CPU、uC-LIB、uCOS-III复制到该文件夹。
3.在该工程目录的Core——>Src目录下，新建一个文件夹OS。
4.然后打开下载的原码文件uCOS-FONFIG
5.将上述文件复制到新建的OS文件夹。
6.再在该OS文件夹中新建三个文件：app.h、bsp.c、bsp.h。（直新建文本文件改后缀就OK了）
7.打开keil，新建六个组。
8.添加文件到组。
下面列出各组以及对应需要添加的文件。
①bsp组：bsp.c、bsp.h。
②Application/User/Core组:app.c。
③uCOSIII-CPU组：位于UCOSIII——>uC-cpu文件夹中的cpu_core.c、cpu_core.h、cpu_def.h；位于UCOSIII——>uC-cpu——>ARM-Coretex-M4——>RealView文件夹中的cpu.h、cpu_a.asm、cpu_c.c。
④uCOSIII-LIB组：位于UCOSIII——>uC-LIB文件夹中的9个文件：lib_str.h 、lib_ascii.c、 lib_ascii.h、 lib_def.h、lib_math.c、 lib_math.h、 lib_mem.c、lib_mem.h、lib_str.c；位于UCOSIII——>uC-LIB——>Ports——>ARM-Coretex-M4——>RealView文件夹中的：lib_mem_a.asm 。
⑤uCOSIII-Ports组：位于UCOSIII——>uCOS-III——>Ports——>ARM-Cortex-M4——>Generic——>RealView文件夹中的：os_cpu.h 、os_cpu_a.asm 、os_cpu_c.c 。
⑥uCOSIII-Source组：位于UCOSIII——>uCOS-III——>Source文件夹中的："os_stat.c" "os_task.c" "os_tick.c" "os_time.c" "os_tmr.c" "os_type.h" "os_var.c" "os.h" "os_cfg_app.c" "os_core.c" "os_dbg.c" "os_flag.c" "os_int.c" "os_mem.c" "os_msg.c" "os_mutex.c" "os_pend_multi.c" "os_prio.c" "os_q.c" "os_sem.c" 20个文件。
⑦OS_cfg组：位于Core——>Src——>OS文件夹中的："os_cfg_app.h" "app_cfg.h" "cpu_cfg.h" "includes.h" "lib_cfg.h" "os_app_hooks.c" "os_app_hooks.h" "os_cfg.h" 8个文件。
9.添加文件路径。
10.修改文件内容
（1）启动文件startup_stm32f103xb.s。
将该文件的第74、75行的PendSV_Handler、SysTick_Handler分别改为OS_CPU_PendSVHandler、OS_CPU_SysTickHandler。
第173到178行的PendSV_Handler、SysTick_Handler分别改为OS_CPU_PendSVHandler、OS_CPU_SysTickHandler。
（2）OS-cfg文件夹下的app_cfg.h文件
①第42行
②第85行
（3）includes.h文件
（4）bsp.c文件
代码全部写为：
// bsp.c
#include "includes.h"
#define DWT_CR *(CPU_REG32 *)0xE0001000
#define DWT_CYCCNT *(CPU_REG32 *)0xE0001004
#define DEM_CR *(CPU_REG32 *)0xE000EDFC
#define DBGMCU_CR *(CPU_REG32 *)0xE0042004
#define DEM_CR_TRCENA (1 << 24)
#define DWT_CR_CYCCNTENA (1 << 0)
CPU_INT32U BSP_CPU_ClkFreq (void)
{
return HAL_RCC_GetHCLKFreq();
}
void BSP_Tick_Init(void)
{
CPU_INT32U cpu_clk_freq;
CPU_INT32U cnts;
cpu_clk_freq = BSP_CPU_ClkFreq();
#if(OS_VERSION>=3000u)
cnts = cpu_clk_freq/(CPU_INT32U)OSCfg_TickRate_Hz;
#else
cnts = cpu_clk_freq/(CPU_INT32U)OS_TICKS_PER_SEC;
#endif
OS_CPU_SysTickInit(cnts);
}
void BSP_Init(void)
{
BSP_Tick_Init();
MX_GPIO_Init();
}
#if (CPU_CFG_TS_TMR_EN == DEF_ENABLED)
void CPU_TS_TmrInit (void)
{
CPU_INT32U cpu_clk_freq_hz;
DEM_CR |= (CPU_INT32U)DEM_CR_TRCENA; /* Enable Cortex-M3's DWT CYCCNT reg. */
DWT_CYCCNT = (CPU_INT32U)0u;
DWT_CR |= (CPU_INT32U)DWT_CR_CYCCNTENA;
cpu_clk_freq_hz = BSP_CPU_ClkFreq();
CPU_TS_TmrFreqSet(cpu_clk_freq_hz);
}
#endif
#if (CPU_CFG_TS_TMR_EN == DEF_ENABLED)
CPU_TS_TMR CPU_TS_TmrRd (void)
{
return ((CPU_TS_TMR)DWT_CYCCNT);
}
#endif
#if (CPU_CFG_TS_32_EN == DEF_ENABLED)
CPU_INT64U CPU_TS32_to_uSec (CPU_TS32 ts_cnts)
{
CPU_INT64U ts_us;
CPU_INT64U fclk_freq;
fclk_freq = BSP_CPU_ClkFreq();
ts_us = ts_cnts / (fclk_freq / DEF_TIME_NBR_uS_PER_SEC);
return (ts_us);
}
#endif
#if (CPU_CFG_TS_64_EN == DEF_ENABLED)
CPU_INT64U CPU_TS64_to_uSec (CPU_TS64 ts_cnts)
{
CPU_INT64U ts_us;
CPU_INT64U fclk_freq;
fclk_freq = BSP_CPU_ClkFreq();
ts_us = ts_cnts / (fclk_freq / DEF_TIME_NBR_uS_PER_SEC);
return (ts_us);
}
#endif
（5）bsp.h文件
// bsp.h
#ifndef __BSP_H__
#define __BSP_H__
#include "stm32f1xx_hal.h"
void BSP_Init(void);
#endif
（6）我们使用了printf函数，需要在usart.c文件中添加以下代码完成printf的重定向。
//添加头文件#include "stdio.h"
/* USER CODE BEGIN 1 */
int fputc(int ch,FILE *f){
HAL_UART_Transmit(&huart1,(uint8_t *)&ch,1,0xffff);
return ch;
}
/* USER CODE END 1 */
（7）lib_cfg.h文件
加入宏定义
#define LIB_MEM_CFG_HEAP_SIZE 10u * 1024u
三、修改mai.c文件
构建三个任务
（1）PA1的LED灯1S周期性亮灭。
（2）PA5的LED灯3S周期性亮灭。
（3）串口每两秒发送“hello uc/OS! 欢迎来到RTOS多任务环境！”
#include "main.h"
#include "usart.h"
#include "gpio.h"
#include <includes.h>
/* 任务优先级 */
#define START_TASK_PRIO 2
#define LED0_TASK_PRIO 3
#define LED1_TASK_PRIO 3
#define MSG_TASK_PRIO 4
/* 任务堆栈大小 */
#define START_STK_SIZE 96
#define LED0_STK_SIZE 64
#define LED1_STK_SIZE 64
#define MSG_STK_SIZE 64
/*定义任务控制块*/
static OS_TCB StartTaskTCB;
static OS_TCB Led0TaskTCB;
static OS_TCB Led1TaskTCB;
static OS_TCB MsgTaskTCB;
/*定义任务堆栈*/
static CPU_STK START_TASK_STK[START_STK_SIZE];
static CPU_STK LED0_TASK_STK[LED0_STK_SIZE];
static CPU_STK LED1_TASK_STK[LED1_STK_SIZE];
static CPU_STK MSG_TASK_STK[MSG_STK_SIZE];
void SystemClock_Config(void);
/*声明用户任务*/
void start_task(void *p_arg);
static void led_PA1(void *p_arg);
static void send_msg(void *p_arg);
static void led_PA5(void *p_arg);
/*主函数*/
int main(void)
{
OS_ERR err;
OSInit(&err);
HAL_Init();
SystemClock_Config();
//MX_GPIO_Init(); 这个在BSP的初始化里也会初始化
MX_USART1_UART_Init();
/* 创建任务 */
OSTaskCreate((OS_TCB *)&StartTaskTCB, /* Create the start task */
(CPU_CHAR *)"start task",
(OS_TASK_PTR ) start_task,
(void *) 0,
(OS_PRIO ) START_TASK_PRIO,
(CPU_STK *)&START_TASK_STK[0],
(CPU_STK_SIZE) START_STK_SIZE/10,
(CPU_STK_SIZE) START_STK_SIZE,
(OS_MSG_QTY ) 0,
(OS_TICK ) 0,
(void *) 0,
(OS_OPT )(OS_OPT_TASK_STK_CHK | OS_OPT_TASK_STK_CLR),
(OS_ERR *)&err);
/* 启动多任务系统，控制权交给uC/OS-III */
OSStart(&err); /* Start multitasking (i.e. give control to uC/OS-III). */
}
void start_task(void *p_arg)
{
OS_ERR err;
CPU_SR_ALLOC();
p_arg = p_arg;
/* YangJie add 2021.05.20*/
BSP_Init(); /* Initialize BSP functions */
//CPU_Init();
//Mem_Init(); /* Initialize Memory Management Module */
#if OS_CFG_STAT_TASK_EN > 0u
OSStatTaskCPUUsageInit(&err); //统计任务
#endif
#ifdef CPU_CFG_INT_DIS_MEAS_EN //如果使能了测量中断关闭时间
CPU_IntDisMeasMaxCurReset();
#endif
#if OS_CFG_SCHED_ROUND_ROBIN_EN //当使用时间片轮转的时候
//使能时间片轮转调度功能,时间片长度为1个系统时钟节拍，既1*5=5ms
OSSchedRoundRobinCfg(DEF_ENABLED,1,&err);
#endif
OS_CRITICAL_ENTER(); //进入临界区
/* 创建LED0任务 */
OSTaskCreate((OS_TCB * )&Led0TaskTCB,
(CPU_CHAR * )"led_PA1",
(OS_TASK_PTR )led_PA1,
(void * )0,
(OS_PRIO )LED0_TASK_PRIO,
(CPU_STK * )&LED0_TASK_STK[0],
(CPU_STK_SIZE)LED0_STK_SIZE/10,
(CPU_STK_SIZE)LED0_STK_SIZE,
(OS_MSG_QTY )0,
(OS_TICK )0,
(void * )0,
(OS_OPT )OS_OPT_TASK_STK_CHK|OS_OPT_TASK_STK_CLR,
(OS_ERR * )&err);
/* 创建LED1任务 */
OSTaskCreate((OS_TCB * )&Led1TaskTCB,
(CPU_CHAR * )"led_PA5",
(OS_TASK_PTR )led_PA5,
(void * )0,
(OS_PRIO )LED1_TASK_PRIO,
(CPU_STK * )&LED1_TASK_STK[0],
(CPU_STK_SIZE)LED1_STK_SIZE/10,
(CPU_STK_SIZE)LED1_STK_SIZE,
(OS_MSG_QTY )0,
(OS_TICK )0,
(void * )0,
(OS_OPT )OS_OPT_TASK_STK_CHK|OS_OPT_TASK_STK_CLR,
(OS_ERR * )&err);
/* 创建MSG任务 */
OSTaskCreate((OS_TCB * )&MsgTaskTCB,
(CPU_CHAR * )"send_msg",
(OS_TASK_PTR )send_msg,
(void * )0,
(OS_PRIO )MSG_TASK_PRIO,
(CPU_STK * )&MSG_TASK_STK[0],
(CPU_STK_SIZE)MSG_STK_SIZE/10,
(CPU_STK_SIZE)MSG_STK_SIZE,
(OS_MSG_QTY )0,
(OS_TICK )0,
(void * )0,
(OS_OPT )OS_OPT_TASK_STK_CHK|OS_OPT_TASK_STK_CLR,
(OS_ERR * )&err);
OS_TaskSuspend((OS_TCB*)&StartTaskTCB,&err); //挂起开始任务
OS_CRITICAL_EXIT(); //进入临界区
}
static void led_PA1 (void *p_arg)
{
OS_ERR err;
(void)p_arg;
BSP_Init(); /* Initialize BSP functions */
CPU_Init();
Mem_Init(); /* Initialize Memory Management Module */
#if OS_CFG_STAT_TASK_EN > 0u
OSStatTaskCPUUsageInit(&err); /* Compute CPU capacity with no task running */
#endif
CPU_IntDisMeasMaxCurReset();
/* Create Application Objects */
while (DEF_TRUE)
{
HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_6,GPIO_PIN_RESET);
OSTimeDlyHMSM(0, 0, 1, 0,OS_OPT_TIME_HMSM_STRICT,&err);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_6,GPIO_PIN_SET);
OSTimeDlyHMSM(0, 0, 1, 0,OS_OPT_TIME_HMSM_STRICT,&err);
/* USER CODE END WHILE */
/* USER CODE BEGIN 3 */
}
/* USER CODE END 3 */
}
static void led_PA5 (void *p_arg)
{
OS_ERR err;
(void)p_arg;
BSP_Init(); /* Initialize BSP functions */
CPU_Init();
Mem_Init(); /* Initialize Memory Management Module */
#if OS_CFG_STAT_TASK_EN > 0u
OSStatTaskCPUUsageInit(&err); /* Compute CPU capacity with no task running */
#endif
CPU_IntDisMeasMaxCurReset();
while (DEF_TRUE)
{
HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_10,GPIO_PIN_RESET);
OSTimeDlyHMSM(0, 0, 3, 0,OS_OPT_TIME_HMSM_STRICT,&err);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_10,GPIO_PIN_SET);
OSTimeDlyHMSM(0, 0, 3, 0,OS_OPT_TIME_HMSM_STRICT,&err);
/* USER CODE END WHILE */
/* USER CODE BEGIN 3 */
}
/* USER CODE END 3 */
}
static void send_msg (void *p_arg)
{
OS_ERR err;
(void)p_arg;
BSP_Init(); /* Initialize BSP functions */
CPU_Init();
Mem_Init(); /* Initialize Memory Management Module */
#if OS_CFG_STAT_TASK_EN > 0u
OSStatTaskCPUUsageInit(&err); /* Compute CPU capacity with no task running */
#endif
CPU_IntDisMeasMaxCurReset();
/* Create Application Objects */
while (DEF_TRUE)
{
printf("hello uc/OS! 欢迎来到RTOS多任务环境！ \r\n");
OSTimeDlyHMSM(0, 0, 2, 0,OS_OPT_TIME_HMSM_STRICT,&err);
/* USER CODE END WHILE */
/* USER CODE BEGIN 3 */
}
/* USER CODE END 3 */
}
void SystemClock_Config(void)
{
RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};
RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSI;
RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;
RCC_OscInitStruct.HSICalibrationValue = RCC_HSICALIBRATION_DEFAULT;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSI_DIV2;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLMUL = RCC_PLL_MUL2;
if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
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_DIV1;
RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_0) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
}
void Error_Handler(void)
{
__disable_irq();
while (1)
{
}
}
#ifdef USE_FULL_ASSERT
void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line)
{
}
#endif
四、实验现象
1.PA1的LED灯间隔1S周期性闪烁,PA5的LED灯间隔3S周期性闪烁。
20240608——003
2.串口发送数据
