STM32CubeMX+FreeRTOS学习笔记(一)

嵌入式实时操作系统FreeRTOS

基本概述

在嵌入式领域当中，实时操作系统的应用越来越广泛了，目前嵌入式操作系统种类很多，例如：μClinux、μC／OS-II、μC／OS-III、FreeRTOS、RT-Thread等等。这篇文章所记录的就是我在学习FreeRTOS的过程中所记录的心得体会。
FreeRTOS是RTOS系统的一种，FreeRTOS十分的小巧，可以在资源有限的微控制器中运 行，当然了，FreeRTOS 不仅局限于在微控制器中使用。但从文件数量上来看FreeRTOS要比μC／OS-II和 μC／OS-III 小的多。
作为一个轻量级的操作系统，FreeRTOS提供的功能包括：任务管理、时间管理、信号量、消息队列、内存管理、记录功能等，可基本满足较小系统的需要。FreeRTOS内核支持优先级调度算法，每个任务可根据重要程度的不同被赋予一定的优先级，CPU总是让处于就绪态的、优先级最高的任务先运行。FreeRTOS内核同时支持轮换调度算法，系统允许不同的任务使用相同的优先级，在没有更高优先级任务就绪的情况下，同一优先级的任务共享CPU的使用时间。

为什么学习FreeRTOS?

1. FreeRTOS开源且免费，这是比较重要的一点，μC／OS是需要收费的，如果想把自己的作品变为产品的话，节约成本也是一件重要的事情，显而易见，FreeRTOS是一个不错的选择。当然也可以选择其他的免费嵌入式实时操作系统。
2. 学习时可以参考的文档较为丰富，不过文档多为英文版且下载收费，但是可以在网页上免费观看和学习。顺便可以提高英语文献和文档的阅读能力。
3. FreeRTOS文件数量少，且相对于μC／OS来说移植更加简单。
4. 社会占有量很高，FreeRTOS可以很容易地移植到多个平台，例如：MSP430、STM32、PIC等等。许多软件厂商也使用FreeRTOS做本公司软件的操作系统，比如著名的 TouchGFX，其 所有的例程都是基于FreeRTOS操作系统的。ST 公司的所有要使用到 RTOS 系统的例程也均采 用了FreeRTOS。

FreeRTOS的特点

FreeRTOS是一个可裁剪的小型 RTOS 系统，其特点包括：

• 其内核支持抢占式、合作式和时间片调度。
• 提供了用于低功耗的Tickless模式。
• 在创建任务、信号量、消息队列等系统组件时，内存分配方式可采用动态或静态分配。
• FreeRTOS-MPU支持Cortex-M系列的内存保护单元(MPU)。
• 强大的执行跟踪功能。
• 堆栈溢出检测。
• 没有限制的任务数量。
• 没有限制的任务优先级。
• 具有优先级继承特性的互斥信号量。
• 任务与任务、任务与中断之间可以使用任务通知、消息队列、二值信号量、数值型信
  号量、递归互斥信号量和互斥信号量进行通信和同步。
• 多个任务可以分配相同的优先权。

试着来创建一个基本的工程文件

选择自己所用的单片机型号，这里我使用的是STM32F103ZET6。

Timebase Source要选TIM1，因为FreeRTOS需要占用Systick来作为系统的时钟源。

选择板载的LED。

创建一个LED任务。

配置时钟

最后配置完成，点击GENERATE CODE直接生成工程文件。

我们打开工程，找到并打开freertos.c文件，找到void led_task(void const * argument)这个函数，如图所示。并在for(;;)中加入自己的代码来实现功能。

// 例如
void led_task(void const * argument)
{
  /* USER CODE BEGIN led_task */
  /* Infinite loop */
  for(;;)
  {
		HAL_GPIO_TogglePin(LED_GPIO_Port,LED_Pin);
		vTaskDelay(500);
  }
  /* USER CODE END led_task */
}

编译完成后，把程序下载到板子上就可以看到LED灯闪烁的的效果了，闪烁的间隔是0.5s。

结尾

由于学习过程中的FreeRTOS工程文件是通过STM32CubeMX软件配置好后直接创建出来的，所以本学习笔记的内容不包括FreeRTOS的移植过程。如果想自己动手移植，请参考正点原子的FreeRTOS开发手册。