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STM32移植FreeRTOS————STM32F103C8T6实现

目录

前言

一、FreeRTOS

二、下载FreeRTOS

1.进入官网

2.点击下载

3.下载FreeRTOS202212.01

三、移植FreeRTOS

1.解压

2.新建FreeRTOS

3.在FreeRTOS下新建inc、src、port

4.移植FreeRTOS头文件

5.移植配置文件

6.移植源文件

7.移植内存管理单元 

8.移植port.c和portmacro.h

四、keil工程添加FreeRTOS

1.新建分组“FreeRTOS”

2.添加头文件路径

五、运行FreeRTOS

1.添加宏

2.注释SVC_Handler、PendSV_Handler、SysTick_Handler        

3.勾选C99 Mode

4. 代码编写

标准库FreeRTOS工程下载链接

补充

总结

前言

        本文是教你如何将FreeRTOS移植到自己搭建的标准库工程当中。你需要准备一块STM32系列的板子一块（ 本文使用的是STM32F103c8t6 ）和已经搭建好的标准库工程一个，然后就只需要跟着本文做就可以了。

        文章末尾附有源工程（2024.11.11更新后）

一、FreeRTOS

        在移植FreeRTOS前，先来认识认识FreeRTOS。

        FreeRTOS是一个迷你的实时操作系统内核。作为一个轻量级的操作系统，功能包括：任务管理、时间管理、信号量、消息队列、内存管理、记录功能、软件定时器、协程等，可基本满足较小系统的需要。

        由于RTOS需占用一定的系统资源(尤其是RAM资源)，只有μC/OS-II、embOS、salvo、FreeRTOS等少数实时操作系统能在小RAM单片机上运行。相对μC/OS-II、embOS等商业操作系统，FreeRTOS操作系统是完全免费的操作系统，具有源码公开、可移植、可裁减、调度策略灵活的特点，可以方便地移植到各种单片机上运行，其最新版本为11.0.0版。

        在此就不再过多的介绍FreeRTOS，感兴趣的朋友可以自行百科。

二、下载FreeRTOS

        你可以直接通过下方链接下载也可以根据后面的步骤去官网下载

        百度网盘链接FreeRTOS202212.01

1.进入官网

        点击下面的链接进入FreeRTOS官网

        FreeRTOS官网网址

2.点击下载

        在官网首页点击 “Download” 进入下载选项

图2-1

3.下载FreeRTOS202212.01

        选择并且点击下载202212.01版本的FreeRTOS

图2-2

三、移植FreeRTOS

        在移植FreeRTOS前还需要准备一个标准库搭建的工程，你可以通过下方第一个链接直接下载一个标准库工程，也可以跟着第二个链接自己搭建一个标准库工程。

        工程链接

        标准库工程（阿里云盘）

        搭建链接

        标准库搭建工程链接

1.解压

        首先解压FreeRTOS202212.01压缩包，里面的文件如下图所示

图3-1

        我们只关注FreeRTOS文件，因为这个FreeRTOS文件里面包含了移植FreeRTOS实时操作系统所需要的所有文件。

        接下来开始移植FreeRTOS。

2.新建FreeRTOS

        在搭建好的工程中新建FreeRTOS文件

图3-2

3.在FreeRTOS下新建inc、src、port

        然后在FreeRTOS文件中新建inc、src、port三个文件

图3-3

inc 头文件

src源文件

port移植层

4.移植FreeRTOS头文件

        将解压后的FreeRTOS的

…\FreeRTOSv202212.01\FreeRTOS\Source\include

路径下的所有文件复制到工程的FreeRTOS的inc

图3-4

5.移植配置文件

        移植对应芯片的配置文件

将解压后的FreeRTOS的

…\FreeRTOSv202212.01\FreeRTOS\Demo\CORTEX_STM32F103_Keil

路径下的FreeRTOSConfig.h复制到工程的FreeRTOS的inc

图3-5

于是工程的FreeRTOS的inc文件内容如下（未截取完整）

图3-6

6.移植源文件

        移植FreeRTOS源文件

将解压后的FreeRTOS的

…\FreeRTOSv202212.01\FreeRTOS\Source

路径下的所有.c文件复制到工程的FreeRTOS的src

图3-7

于是工程的FreeRTOS的src内容如下

图3-8

7.移植内存管理单元 

        移植内存管理单元(Memory Management Unit)

将解压后的FreeRTOS的

…\FreeRTOSv202212.01\FreeRTOS\Source\portable

路径下的MemMang复制到工程的FreeRTOS的portable

图3-9

8.移植port.c和portmacro.h

        将对应芯片的port.c和portmacro.h移植到工程的port中

将解压后的FreeRTOS的

…\FreeRTOSv202212.01\FreeRTOS\Source\portable\RVDS\ARM_CM3

路径下的所有文件复制到工程的FreeRTOS的portable

图3-10

于是工程的FreeRTOS的port内容如下

图3-11

四、keil工程添加FreeRTOS

1.新建分组“FreeRTOS”

        在工程树中新建分组“FreeRTOS”

        首先将工程中的FreeRTOS下的src中的所有文件加入FreeRTOS分组中

        再将工程中的FreeRTOS下的port中的port.c文件加入FreeRTOS分组中

        最后将工程中的FreeRTOS下的port中的MenMang文件下的heap_4.c加入FreeRTOS分组中（为什么选择heap_4.c,你可以搜索 “ FreeRTOS内存管理 ”）

图4-1

2.添加头文件路径

图4-2

五、运行FreeRTOS

1.添加宏

        为了让FreeRTOS正常工作还需在FreeRTOSConfig.h和stm32f10x_it.c两个文件中添加如下

3行宏定义

//code 01
#define xPortPendSVHandler  PendSV_Handler
#define vPortSVCHandler     SVC_Handler
#define xPortSysTickHandler SysTick_Handler

图5-1

图5-2

2.注释SVC_Handler、PendSV_Handler、SysTick_Handler        

        注释掉stm32f10x_it.c下的SVC_Handler、PendSV_Handler、SysTick_Handler这3个函数。

图5-3

        为什么要添加那3个宏呢？为什么又要注释掉stm32f10x_it.c下的SVC_Handler、PendSV_Handler、SysTick_Handler这3个函数？

        首先解释第二个问题，stm32f10x_it.c文件中，SVC_Handler、PendSV_Handler和SysTick_Handler是标准库中三个关键的内核级中断服务例程

        SVC_Handler通常处理来自操作系统的系统调用或异常情况

        PendSV_Handler处理任务切换请求，即任务上下文的保存和恢复

        SysTick_Handler是系统定时器的中断，用于时间管理，如调度周期性的任务

        在FreeRTOS中已经重新声明和定义，如下图

图5-4

因此注释掉stm32f10x_it.c文件中，SVC_Handler、PendSV_Handler和SysTick_Handler三个中断服务例程是为了避免FreeRTOS与STM32标准库中的定义冲突。

        其次在FreeRTOS的配置文件FreeRTOSconfig.h中，通过宏定义将FreeRTOS的中断服务函数映射到标准库的中断向量表中。例如，vProtSVC_Handler被映射到SVC_Handler，xProtPendSVHandler被映射到PendSV_Handler，xProtSysTickHandler被映射到SysTick_Handler。 因此现在对于第一个问题就显而易见了。

        因此不注释掉这些函数，编译器会检测到重复定义的错误，导致编译失败。通过注释掉这些函数，可以避免编译错误，并确保FreeRTOS的中断服务函数能够正确执行。

3.勾选C99 Mode

        Options for Target ——>C/C++——>C99 Mode

图5-5

4. 代码编写

        最后用下面的代码直接替换main.c中的所有代码，代码如下

//code 02
#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"
 
TaskHandle_t app_task1_handle = NULL;
TaskHandle_t app_task2_handle = NULL;

void App_Task1(void* pvParamenters);
void App_Task2(void* pvParamenters);

int main(void)
{
	//将全部优先级设为抢占优先级
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_4);
	
  //创建任务
	xTaskCreate((TaskFunction_t)App_Task1,          //任务入口函数
	            (const char *)"App_Task1",          //任务名字
							(uint16_t)configMINIMAL_STACK_SIZE, //任务栈大小
							(void*)NULL,                        //任务入口函数参数
							(UBaseType_t)1,                     //任务优先级
							(TaskHandle_t*)&app_task1_handle);  //任务句柄
	//创建任务
	xTaskCreate((TaskFunction_t)App_Task2,          //任务入口函数
	            (const char *)"App_Task2",          //任务名字
							(uint16_t)configMINIMAL_STACK_SIZE, //任务栈大小
							(void*)NULL,                        //任务入口函数参数
							(UBaseType_t)1,                     //任务优先级
							(TaskHandle_t*)&app_task2_handle);  //任务句柄
								
	//开启任务调度器						
	vTaskStartScheduler();
}

void LED_Init()
{
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC,ENABLE);//使能C端口时钟
	
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;  //推挽输出
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //速度50Mhz
	GPIO_Init(GPIOC,&GPIO_InitStructure);             //初始化GPIOC
}


void App_Task1(void *pvParameters)
{
	LED_Init();
  for(;;)
	{
		GPIO_WriteBit(GPIOC,GPIO_Pin_13,Bit_RESET);
		vTaskDelay(500);
		GPIO_WriteBit(GPIOC,GPIO_Pin_13,Bit_SET);
		vTaskDelay(500);
	}
}
 
void App_Task2(void *pvParameters)
{
   for(;;)
	{
		
	}
}

        调试下载后现象是LED灯闪亮。为了验证任务2也可以执行，还需要将任务1中的内容和任务2中的内容交换。交换后LED灯依旧闪亮，则移植成功。

标准库FreeRTOS工程下载链接

        标准库FreeRTOS工程模板

补充

        有个小问题，我的一位朋友在复制main.c代码的时候，使用手机阅读的，于是用手机复制的，再传到电脑上使用，会报错。可能是文本的转换出了问题，因此推荐大家使用电脑复制

总结

        关于将FreeRTOS的移植到自己的标准库工程中

        首先，需要在工程中创建FreeRTOS文件，并在FreeRTOS文件中新建inc、src、port三个子文件

        其次，就是将官方给出的FreeRTOS移植到自己的工程中

        最后，就是将FreeRTOS添加进自己的keil工程中，并在FreeRTOSConfig.h和stm32f10x_it.c这2个文件中添加宏定义和注释掉stm32f10x_it.c文件中的SVC_Handler、PendSV_Handler、SysTick_Handler这3个函数

作者：落魄理想

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