【极海APM32F4xx Tiny】学习笔记04-移植FreeRTOS

news2024/7/4 18:48:24

4.移植FreeRTOS

程序移植的代码：

移植方法和stm32一样的哦
模板工程
https://download.csdn.net/download/u010261063/87615750

1. 在工程下建议FreeRTOS文件夹

  • 在FreeRTOS文件夹下建立 src , port include 文件夹 （src用于存放freertos源码，port文件夹存放内存和接口相关的文件,include 存放头文件）

在这里插入图片描述

2. 复制freertos/source文件夹下所有c文件复制到刚刚建立的freertos/src目录下

在这里插入图片描述

3. 复制FreeRTOSv9.0.0\FreeRTOS\Source\portablex下的MemMang和RVDS文件夹复制到刚刚建立的port问价夹下在这里插入图片描述

4. 将FreeRTOSv9.0.0\FreeRTOS\Source文件夹include复制到建立的FreeRTOS文件夹下

在这里插入图片描述

5. 从FreeRTOSv9.0.0\FreeRTOS\Demo\CORTEX_STM32F103_Keil文件下的FreeRTOSConfig.h复制到FreeRTOS文件夹下

在这里插入图片描述

6. 修改原来的FreeRTOSConfig.h文件的内容：替换内容如下（该文件由野火提供，感谢野火）

  • 将该文件放到include文件夹内部
#ifndef FREERTOS_CONFIG_H
#define FREERTOS_CONFIG_H
//不同的芯片这个文件可能不一样哦
#include "stm32f4xx.h"
#include "stdio.h"


//针对不同的编译器调用不同的stdint.h文件
#if defined(__ICCARM__) || defined(__CC_ARM) || defined(__GNUC__)
    #include <stdint.h>
    extern uint32_t SystemCoreClock;
#endif

//断言
#define vAssertCalled(char,int) printf("Error:%s,%d\r\n",char,int)
#define configASSERT(x) if((x)==0) vAssertCalled(__FILE__,__LINE__)

/************************************************************************
 *               FreeRTOS基础配置配置选项 
 *********************************************************************/
/* 置1：RTOS使用抢占式调度器；置0：RTOS使用协作式调度器（时间片）
 * 
 * 注：在多任务管理机制上，操作系统可以分为抢占式和协作式两种。
 * 协作式操作系统是任务主动释放CPU后，切换到下一个任务。
 * 任务切换的时机完全取决于正在运行的任务。
 */
#define configUSE_PREEMPTION					  1

//1使能时间片调度(默认式使能的)
#define configUSE_TIME_SLICING					1		

/* 某些运行FreeRTOS的硬件有两种方法选择下一个要执行的任务：
 * 通用方法和特定于硬件的方法（以下简称“特殊方法”）。
 * 
 * 通用方法：
 *      1.configUSE_PORT_OPTIMISED_TASK_SELECTION 为 0 或者硬件不支持这种特殊方法。
 *      2.可以用于所有FreeRTOS支持的硬件
 *      3.完全用C实现，效率略低于特殊方法。
 *      4.不强制要求限制最大可用优先级数目
 * 特殊方法：
 *      1.必须将configUSE_PORT_OPTIMISED_TASK_SELECTION设置为1。
 *      2.依赖一个或多个特定架构的汇编指令（一般是类似计算前导零[CLZ]指令）。
 *      3.比通用方法更高效
 *      4.一般强制限定最大可用优先级数目为32
 * 一般是硬件计算前导零指令，如果所使用的，MCU没有这些硬件指令的话此宏应该设置为0！
 */
#define configUSE_PORT_OPTIMISED_TASK_SELECTION	        1                       
                                                                        
/* 置1：使能低功耗tickless模式；置0：保持系统节拍（tick）中断一直运行
 * 假设开启低功耗的话可能会导致下载出现问题，因为程序在睡眠中,可用以下办法解决
 * 
 * 下载方法：
 *      1.将开发版正常连接好
 *      2.按住复位按键，点击下载瞬间松开复位按键
 *     
 *      1.通过跳线帽将 BOOT 0 接高电平(3.3V)
 *      2.重新上电，下载
 *    
 * 			1.使用FlyMcu擦除一下芯片，然后进行下载
 *			STMISP -> 清除芯片(z)
 */
#define configUSE_TICKLESS_IDLE													0   

/*
 * 写入实际的CPU内核时钟频率，也就是CPU指令执行频率，通常称为Fclk
 * Fclk为供给CPU内核的时钟信号，我们所说的cpu主频为 XX MHz，
 * 就是指的这个时钟信号，相应的，1/Fclk即为cpu时钟周期；
 */
#define configCPU_CLOCK_HZ						  (SystemCoreClock)

//RTOS系统节拍中断的频率。即一秒中断的次数，每次中断RTOS都会进行任务调度
#define configTICK_RATE_HZ						  (( TickType_t )1000)

//可使用的最大优先级
#define configMAX_PRIORITIES					  (32)

//空闲任务使用的堆栈大小
#define configMINIMAL_STACK_SIZE				((unsigned short)128)
  
//任务名字字符串长度
#define configMAX_TASK_NAME_LEN					(16)

 //系统节拍计数器变量数据类型，1表示为16位无符号整形，0表示为32位无符号整形
#define configUSE_16_BIT_TICKS					0                      

//空闲任务放弃CPU使用权给其他同优先级的用户任务
#define configIDLE_SHOULD_YIELD					1           

//启用队列
#define configUSE_QUEUE_SETS					  0    

//开启任务通知功能，默认开启
#define configUSE_TASK_NOTIFICATIONS    1   

//使用互斥信号量
#define configUSE_MUTEXES						    0    

//使用递归互斥信号量                                            
#define configUSE_RECURSIVE_MUTEXES			0   

//为1时使用计数信号量
#define configUSE_COUNTING_SEMAPHORES		0

/* 设置可以注册的信号量和消息队列个数 */
#define configQUEUE_REGISTRY_SIZE				10                                 
                                                                       
#define configUSE_APPLICATION_TASK_TAG		  0                       
                      

/*****************************************************************
              FreeRTOS与内存申请有关配置选项                                               
*****************************************************************/
//支持动态内存申请
#define configSUPPORT_DYNAMIC_ALLOCATION        1    
//支持静态内存
#define configSUPPORT_STATIC_ALLOCATION					0					
//系统所有总的堆大小
#define configTOTAL_HEAP_SIZE					((size_t)(36*1024))    


/***************************************************************
             FreeRTOS与钩子函数有关的配置选项                                            
**************************************************************/
/* 置1：使用空闲钩子（Idle Hook类似于回调函数）；置0：忽略空闲钩子
 * 
 * 空闲任务钩子是一个函数，这个函数由用户来实现，
 * FreeRTOS规定了函数的名字和参数：void vApplicationIdleHook(void )，
 * 这个函数在每个空闲任务周期都会被调用
 * 对于已经删除的RTOS任务，空闲任务可以释放分配给它们的堆栈内存。
 * 因此必须保证空闲任务可以被CPU执行
 * 使用空闲钩子函数设置CPU进入省电模式是很常见的
 * 不可以调用会引起空闲任务阻塞的API函数
 */
#define configUSE_IDLE_HOOK						0      

/* 置1：使用时间片钩子（Tick Hook）；置0：忽略时间片钩子
 * 
 * 
 * 时间片钩子是一个函数，这个函数由用户来实现，
 * FreeRTOS规定了函数的名字和参数：void vApplicationTickHook(void )
 * 时间片中断可以周期性的调用
 * 函数必须非常短小，不能大量使用堆栈，
 * 不能调用以”FromISR" 或 "FROM_ISR”结尾的API函数
 */
 /*xTaskIncrementTick函数是在xPortSysTickHandler中断函数中被调用的。因此，vApplicationTickHook()函数执行的时间必须很短才行*/
#define configUSE_TICK_HOOK						0           

//使用内存申请失败钩子函数
#define configUSE_MALLOC_FAILED_HOOK			0 

/*
 * 大于0时启用堆栈溢出检测功能，如果使用此功能 
 * 用户必须提供一个栈溢出钩子函数，如果使用的话
 * 此值可以为1或者2，因为有两种栈溢出检测方法 */
#define configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW			0   


/********************************************************************
          FreeRTOS与运行时间和任务状态收集有关的配置选项   
**********************************************************************/
//启用运行时间统计功能
#define configGENERATE_RUN_TIME_STATS	        0             
 //启用可视化跟踪调试
#define configUSE_TRACE_FACILITY				      0    
/* 与宏configUSE_TRACE_FACILITY同时为1时会编译下面3个函数
 * prvWriteNameToBuffer()
 * vTaskList(),
 * vTaskGetRunTimeStats()
*/
#define configUSE_STATS_FORMATTING_FUNCTIONS	1                       
                                                                        
                                                                        
/********************************************************************
                FreeRTOS与协程有关的配置选项                                                
*********************************************************************/
//启用协程，启用协程以后必须添加文件croutine.c
#define configUSE_CO_ROUTINES 			          0                 
//协程的有效优先级数目
#define configMAX_CO_ROUTINE_PRIORITIES       ( 2 )                   


/***********************************************************************
                FreeRTOS与软件定时器有关的配置选项      
**********************************************************************/
 //启用软件定时器
#define configUSE_TIMERS				            0                              
//软件定时器优先级
#define configTIMER_TASK_PRIORITY		        (configMAX_PRIORITIES-1)        
//软件定时器队列长度
#define configTIMER_QUEUE_LENGTH		        10                               
//软件定时器任务堆栈大小
#define configTIMER_TASK_STACK_DEPTH	      (configMINIMAL_STACK_SIZE*2)    

/************************************************************
            FreeRTOS可选函数配置选项                                                     
************************************************************/
#define INCLUDE_xTaskGetSchedulerState       1                       
#define INCLUDE_vTaskPrioritySet		         1
#define INCLUDE_uxTaskPriorityGet		         1
#define INCLUDE_vTaskDelete				           1
#define INCLUDE_vTaskCleanUpResources	       1
#define INCLUDE_vTaskSuspend			           1
#define INCLUDE_vTaskDelayUntil			         1
#define INCLUDE_vTaskDelay				           1
#define INCLUDE_eTaskGetState			           1
#define INCLUDE_xTimerPendFunctionCall	     0
//#define INCLUDE_xTaskGetCurrentTaskHandle       1
//#define INCLUDE_uxTaskGetStackHighWaterMark     0
//#define INCLUDE_xTaskGetIdleTaskHandle          0


/******************************************************************
            FreeRTOS与中断有关的配置选项                                                 
******************************************************************/
#ifdef __NVIC_PRIO_BITS
	#define configPRIO_BITS       		__NVIC_PRIO_BITS
#else
	#define configPRIO_BITS       		4                  
#endif
//中断最低优先级
#define configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY			15     

//系统可管理的最高中断优先级
#define configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY	5 

#define configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY 		( configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY << (8 - configPRIO_BITS) )	/* 240 */

#define configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY 	( configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY << (8 - configPRIO_BITS) )


/****************************************************************
            FreeRTOS与中断服务函数有关的配置选项                         
****************************************************************/
#define xPortPendSVHandler 	PendSV_Handler
#define vPortSVCHandler 	SVC_Handler


/* 以下为使用Percepio Tracealyzer需要的东西，不需要时将 configUSE_TRACE_FACILITY 定义为 0 */
#if ( configUSE_TRACE_FACILITY == 1 )
#include "trcRecorder.h"
#define INCLUDE_xTaskGetCurrentTaskHandle               1   // 启用一个可选函数（该函数被 Trace源码使用，默认该值为0 表示不用）
#endif


#endif /* FREERTOS_CONFIG_H */

7. MDK开发环境里面新建 FreeRTOS/src 和 FreeRTOS/port 两个组文件夹

在这里插入图片描述

8. 在src文件下添加FreeRTOS/src文件夹所c文件，port文件夹下添加内存分配文件heap_4.c文件和对应内核的port.c文件

  • 本次使用的mcu是M4的内核并且带有浮点运算单元

3

内核文件路径单片机
Context-M0ARM_CM0下的port.c文件
Context-M3ARM_CM3下的port.c文件STM32F103
Context-M4ARM_CM4F下的port.c文件STM32F407/STM32F429
Context-M7ARM_CM7下的port.c文件

因为N32G430 是基于M4的内核所以选择
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

9. 添加头文件路径

..\FreeRTOS
..\FreeRTOS\include
..\FreeRTOS\port\RVDS\ARM_CM3

在这里插入图片描述

10. 在中断处理文件 xxx_it.c 中就需要我们注释掉PendSV_Handler()与 SVC_Handler()这两个函数

在这里插入图片描述

11. 修改SysTick_Handler函数内容如下

主要是为freertos提供一个时间戳，为系统调度提供时基

中断集中处理文件***it.c文件头部添加

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

SysTick_Handler 修改如下

void SysTick_Handler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN SysTick_IRQn 0 */
    #if (INCLUDE_xTaskGetSchedulerState  == 1 )
      if (xTaskGetSchedulerState() != taskSCHEDULER_NOT_STARTED)
      {
    #endif  /* INCLUDE_xTaskGetSchedulerState */  
    		void xPortSysTickHandler( void );
        xPortSysTickHandler();
    #if (INCLUDE_xTaskGetSchedulerState  == 1 )
      }
    #endif  /* INCLUDE_xTaskGetSchedulerState */
  /* USER CODE END SysTick_IRQn 0 */
  HAL_IncTick();
  /* USER CODE BEGIN SysTick_IRQn 1 */

  /* USER CODE END SysTick_IRQn 1 */
}

在这里插入图片描述

12. 接下来就是创建一个任务启动调度器

  1. 包含头文件
#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"
  1. 任务函数
static TaskHandle_t  ledtaskHandle=NULL;
void LedTask1(void* parm)
{
	for(;;)
	{
		//闪灯代码
		 led_toggle(LED0);
		
		vTaskDelay(100);
	}
}
static TaskHandle_t  ledtaskHandle2=NULL;
void LedTask2(void* parm)
{
	for(;;)
	{
		//闪灯代码
		 led_toggle(LED1);
		
		vTaskDelay(1000);
	}
}
  1. 创建并调度
	void test_freertos(void)
{
	xTaskCreate(LedTask1,"led0",128,NULL,10,ledtaskHandle);
	xTaskCreate(LedTask2,"led1",128,NULL,10,ledtaskHandle2);
	vTaskStartScheduler();
}

在这里插入图片描述

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