FreeRTOS源码概述
1 FreeRTOS目录结构
使用 STM32CubeMX 创建的 FreeRTOS 工程中，FreeRTOS 相关的源码如下：
主要涉及2个目录：
- Core
- Inc 目录下的 FreeRTOSConfig.h 是配置文件
- Src 目录下的 freertos.c 是 STM32CubeMX 创建的默认任务
- Middlewares\Third_Party\FreeRTOS\Source
- 根目录下是核心文件，这些文件是通用的
- portable 目录下是移植时需要实现的文件
2 核心文件
FreeRTOS的最核心文件只有2个：
- FreeRTOS/Source/tasks.c
- FreeRTOS/Source/list.c
将其他的文件以及作用也一并列出如下：
| FreeRTOS/Source/下的文件 | 作用 |
|---|---|
| tasks.c | 必需，任务操作 |
| list.c | 必须，列表 |
| queue.c | 基本必需，提供队列操作、信号量操作 |
| timer.c | 可选，software timer |
| event_groups.c | 可选，提供 event group 功能 |
| croutine.c | 可选，过时了 |
3 移植时涉及的文件
移植FreeRTOS时涉及的文件放在FreeRTOS/Source/portable/[compiler]/[architecture]目录下，比如：RVDS/ARM_CM3，这表示cortexM3架构在RVDS或Keil工具上的移植文件。
里面有2个文件：
- port.c
- portmacro.h
4 头文件相关
4.1 头文件目录
FreeRTOS需要3个头文件目录：
-
FreeRTOS 本身的头文件：
Middlewares\Third_Party\FreeRTOS\Source\include -
移植时用到的头文件：
Middlewares\Third_Party\FreeRTOS\Source\portable[compiler][architecture] -
含有配置文件 FreeRTOSConfig.h 的目录：Core\Inc
4.2 头文件
| 头文件 | 作用 |
|---|---|
| FreeRTOSConfig.h | FreeRTOS 的配置文件，比如选择调度算法： configUSE_PREEMPTION每个 demo 都必定含有FreeRTOSConfig.h 建议去修改 demo 中的 FreeRTOSConfig.h，而不是从头写一个 |
| FreeRTOS.h | 使用 FreeRTOS API 函数时，必须包含此文件。 在 FreeRTOS.h 之后，再去包含其他头文件，比如： task.h、queue.h、semphr.h、event_group.h |
5 内存管理
文件在 Middlewares\Third_Party\FreeRTOS\Source\portable\MemMang 下，它也是放在“portable”目录下，表示你可以提供自己的函数。
| 文件 | 优点 | 缺点 |
|---|---|---|
| heap_1.c | 分配简单，时间确定 | 只分配、不回收 |
| heap_2.c | 动态分配、最佳匹配 | 碎片、时间不定 |
| heap_3.c | 调用标准库函数 | 速度慢、时间不定 |
| heap_4.c | 相邻空闲内存可合并 | 可解决碎片问题、时间不定 |
| heap_5.c | 在 heap_4 基础上支持分隔的内存块 | 可解决碎片问题、时间不定 |
6 入口函数
在 Core\Src\main.c 的 main 函数里，初始化了 FreeRTOS 环境、创建了任务，然后启动调度器。源码如下：
/* Init scheduler */
osKernelInitialize(); /* 初始化FreeRTOS运行环境 */
MX_FREERTOS_Init(); /* 创建任务 */
/* Start scheduler */
osKernelStart(); /* 启动调度器 */
7 数据类型和编码规范
7.1 数据类型
每个移植的版本都含有自己的portmacro.h头文件，里面定义了2个数据类型：
-
TickType_t：
- FreeRTOS 配置了一个周期性的时钟中断：Tick Interrupt
- 每发生一次中断，中断次数累加，这被称为 tick count
- tick count 这个变量的类型就是 TickType_t
- TickType_t 可以是 16 位的，也可以是 32 位的
- FreeRTOSConfig.h 中定义 configUSE_16_BIT_TICKS 时，TickType_t 就是 uint16_t
- 否则 TickType_t 就是 uint32_2
- 对于 32 位架构，建议把 TickType_t 配置为 uint32_t
-
BaseType_t：
- 这是该架构最高效的数据类型
- 32 位架构中，它就是 uint32_t
- 16 位架构中，它就是 uint16_t
- 8 位架构中，它就是 uint8_t
- BaseType_t 通常用作简单的返回值的类型 ,还有逻辑值 ，比 如 pdTRUE/pdFALSE
7.2 变量名
| 变量名前缀 | 含义 |
|---|---|
| c | char |
| s | int16_t，short |
| l | int32_t，long |
| x | BaseType_t，其他非标准的类型：结构体、task handle、queue handle等 |
| u | unsigned |
| p | 指针 |
| uc | uint8_t，unsigned char |
| pc | char 指针 |
7.3 函数名
函数名的前缀有2部分：返回值类型、在哪个文件定义。
| 函数名前缀 | 含义 |
|---|---|
| vTaskPrioritySet | 返回值类型：void 在 task.c 中定义 |
| xQueueReceive | 返回值类型：BaseType_t 在 queue.c 中定义 |
| pvTimerGetTimerID | 返回值类型：pointer to void 在 tmer.c 中定义 |
7.4 宏
宏的名字是大写，可以添加小写的前缀。前缀是用来表示：宏在哪个文件中定义。
| 宏的前缀 | 含义：在哪个文件里定义 |
|---|---|
| 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 |
通用的宏定义如下：
| 宏 | 值 |
|---|---|
| pdTRUE | 1 |
| pdFALSE | 0 |
| pdPASS | 1 |
| pdFAIL | 0 |
