基于STM32F103系统的FreeRTOS程序移植

发布时间: 2024-09-03
来源: 电子工程世界

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FreeRTOS移植及配置


在程序中,移植了正点原子的基于STM32的FreeRTOS程序,编写了自己的内存管理程序malloc.c,程序主要结构如下:

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FreeRTOS_CORE中是FreeRTOS的核心文件,包括与协程有关的croutine.c,与事件组有关的event_groups.c,与列表有关的list.c,与队列有关的queue.c,与任务有关的tasks.c,与定时器时钟有关的timers.c。


FreeRTOS_PORTABLE中是与FreeRTOS内存管理有关的文件,包括port.c和heap_4.c,port.c中主要包含一些与中断有关的函数,heap_4.c上一篇文章有详细介绍,与内存分配释放有关。


在FreeRTOSConfig.h文件中,对FreeRTOS的很多参数进行了配置,用户可以修改其中的文件对程序参量进行配置并对程序功能进行选择使用。


先声明了一个断言,方便提示用户,当程序出错时在FreeRTOS的那个程序哪一行出错。


//断言

#define vAssertCalled(char,int) printf('Error:%s,%drn',char,int)

#define configASSERT(x) if((x)==0) vAssertCalled(__FILE__,__LINE__)

然后是与任务调度算法相关的配置选项,主要的是configUSE_PREEMPTION和configUSE_TIME_SLICING,不过一般都开启,置1就行。


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/*                                           调度算法配置选项                                                  */

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#define configUSE_PREEMPTION          1                       //1使用抢占式内核,0使用协程

#define configUSE_TIME_SLICING          1            //1使能时间片调度(默认是使能的),同等优先级是否交替执行

#define configUSE_PORT_OPTIMISED_TASK_SELECTION  1                       //1启用特殊方法(使用硬件方法)来选择下一个要运行的任务

                                                                        //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_TICKLESS_IDLE          0                       //1启用低功耗tickless模式

然后是基础配置选项,重要的几个是configUSE_QUEUE_SETS、configCPU_CLOCK_HZ、configTICK_RATE_HZ、configMAX_TASK_NAME_LEN、configUSE_16_BIT_TICKS,其他保持默认,configCPU_CLOCK_HZ要改成我们单片机的时钟频率,这里使用了代码定义的量SystemCoreClock,configTICK_RATE_HZ时钟节拍频率设置为1000,也就是周期为1ms,任务名字字符串长度configMAX_TASK_NAME_LEN如果你创建任务时的命名很长,需要改一下,configUSE_16_BIT_TICKS使用的时钟位数,需要和单片机一致,STM32为32位,这里需要将这个宏定义为0。


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/*                                        FreeRTOS基础配置配置选项                                               */

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#define configUSE_QUEUE_SETS          1                       //为1时启用队列

#define configCPU_CLOCK_HZ            (SystemCoreClock)       //CPU频率

#define configTICK_RATE_HZ            (1000)                  //时钟节拍频率,这里设置为1000,周期就是1ms

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

#define configMINIMAL_STACK_SIZE        ((unsigned short)130)   //空闲任务使用的堆栈大小

#define configMAX_TASK_NAME_LEN          (20)                    //任务名字字符串长度


#define configUSE_16_BIT_TICKS          0                       //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 configIDLE_SHOULD_YIELD          1                       //为1时空闲任务放弃CPU使用权给其他同优先级的用户任务

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

#define configUSE_MUTEXES            1                       //为1时使用互斥信号量

#define configQUEUE_REGISTRY_SIZE        8                       //不为0时表示启用队列记录,具体的值是可以

                                                                        //记录的队列和信号量最大数目。

#define configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW      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 configUSE_RECURSIVE_MUTEXES        1                       //为1时使用递归互斥信号量

#define configUSE_MALLOC_FAILED_HOOK      0                       //1使用内存申请失败钩子函数

#define configUSE_APPLICATION_TASK_TAG      0                       //1为每个任务分配一个“标签”值,标签钩子函数

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

然后是与内存申请有关配置选项,一般保持默认就行,系统总堆大小可能需要微调。


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#define configSUPPORT_DYNAMIC_ALLOCATION        1                       //支持动态内存申请

#define configTOTAL_HEAP_SIZE          ((size_t)(20*1024))     //系统所有总的堆大小

然后是与钩子函数有关的配置选项,我们不需要使用钩子函数,也不建议初学者用,因为空闲任务的钩子函数需要写的很高效率尽量不阻塞。


#define configUSE_IDLE_HOOK            0                       //1,使用空闲钩子;0,不使用

#define configUSE_TICK_HOOK            0                       //1,使用时间片钩子;0,不使用

与运行时间和任务状态收集有关的配置选项 ,这部分主要与调试代码有关,测一下代码运行时间,观察效率等。


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/*                                FreeRTOS与运行时间和任务状态收集有关的配置选项                                 */

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#define configGENERATE_RUN_TIME_STATS                  0                               //为1时启用运行时间统计功能

#define portCONFIGURE_TIMER_FOR_RUN_TIME_STATS()        ConfigureTimeForRunTimeStats()  //定时器3提供时间统计的时基,频率为10K,即周期为100us

#define portGET_RUN_TIME_COUNTER_VALUE()            FreeRTOSRunTimeTicks          //获取时间统计时间值


#define configUSE_TRACE_FACILITY                1                       //为1启用可视化跟踪调试

#define configUSE_STATS_FORMATTING_FUNCTIONS          1                       //与宏configUSE_TRACE_FACILITY同时为1时会编译下面3个函数

与协程有关的配置选项,保持默认,我们用不到协程。


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/*                                FreeRTOS与协程有关的配置选项                                                  */

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#define configUSE_CO_ROUTINES               0                       //为1时启用协程,启用协程以后必须添加文件croutine.c

#define configMAX_CO_ROUTINE_PRIORITIES         ( 2 )                   //协程的有效优先级数目

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