FreeRTOS在STM32F4上移植

2023-05-16

本文是《ALIENTEK STM32F429 FreeRTOS 开发教程》第二章学习笔记
第一章笔记–FreeRTOS简介与源码下载

一、移植

1. 准备工程文件

MCU用的是STM32F429的CORE，用keli创建一个基础工程

在工程中创建一个名为FreeRTOS的文件夹
这里写图片描述

2.文件中添加源码

把FreeRTOS的源码复制到FreeRTOS文件夹里
这里写图片描述
portable文件夹中只保留 keli,MemMang,RVDS三个文件夹即可

3.工程分组中添加文件

在工程文件中新建分组FreeRTOS_CORE与FreeRTOS_PORTABLE

把相关内核.c文件添加进分组FreeRTOS_CORE

把RVDS文件夹下的ARM_CM4F中的port.c和MemMang文件夹里的heap_4.c添加进分组FreeRTOS_PORTABLE
这里写图片描述
添加FreeRTOS源码的头文件路径

4.添加FreeRTOSConfig.h文件

在FreeRTOS的官方移植工程Demo文件夹下，找到CORTEX_M4F_STM32F407ZG-SK文件夹，打开找到里面的FreeRTOSConfig.h文件
这里写图片描述
添加到自己创建的工程文件FreeRTOS文件夹下的include文件夹里

更改SystemCoreClock的条件编译条件

#ifdef __ICCARM__
#include <stdint.h>
extern uint32_t SystemCoreClock;
#endif

改为i

#if defined(__ICCARM__) || defined(__CC_ARM) ||defined(__GUNC__)
#include <stdint.h>
extern uint32_t SystemCoreClock;
#endif

5. 注释掉重复定义函数

在port.c和stm32f4xx_it.c两个文件中有重复定义的函数，需要注释掉stm32f4xx_it.c中的PendSV_Handler()、SVC_Handler()和Systick_Handler()三个函数

6.关闭钩子函数

复制过来的FreeRTOSConfig.h文件中默认开启了一些钩子函数，都是以Hook结尾，但并未定义，在FreeRTOSConfig.h中把configUSE_IDLE_HOOK、configUSE_TICK_HOOK、configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW和MALLOC_FAILED_HOOK的宏定义改为0

7. 修改sys.h文件

将SYSTEM文件夹下的sys.h文件修改成使用OS

//0,不支持os
//1,支持os
#define SYSTEM_SUPPORT_OS       1       //定义系统文件夹是否支持OS

8. 修改usart.c文件

打开SYSTEM文件夹下usart.c文件，添加FreeRTOS.h头文件

#if SYSTEM_SUPPORT_OS
#include "FreeRTOS.h"                   //os 使用   
#endif

USART1的中断服务函数在使用UCOS时进出中断添加OSIntEnter()与OSIntExit(),使用FreeRTOS则不需要，故注释掉

//串口1中断服务程序
void USART1_IRQHandler(void)                    
{ 
    u32 timeout=0;
    u32 maxDelay=0x1FFFF;
//#if SYSTEM_SUPPORT_OS     //使用OS
//  OSIntEnter();    
//#endif

    HAL_UART_IRQHandler(&UART1_Handler);    //调用HAL库中断处理公用函数

    timeout=0;
    while (HAL_UART_GetState(&UART1_Handler) != HAL_UART_STATE_READY)//等待就绪
    {
     timeout++;////超时处理
     if(timeout>maxDelay) break;        

    }

    timeout=0;
    while(HAL_UART_Receive_IT(&UART1_Handler, (u8 *)aRxBuffer, RXBUFFERSIZE) != HAL_OK)//一次处理完成之后，重新开启中断并设置RxXferCount为1
    {
     timeout++; //超时处理
     if(timeout>maxDelay) break;    
    }
//#if SYSTEM_SUPPORT_OS     //使用OS
//  OSIntExit();                                             
//#endif
}

9. 修改delay.c文件

打开SYSTEM文件夹里delay.c文件，重新写入所需代码

#include "delay.h"
#include "sys.h"
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////   
//如果使用OS,则包括下面的头文件即可.
#if SYSTEM_SUPPORT_OS
#include "FreeRTOS.h"                   //FreeRTOS使用     
#include "task.h"
#endif
static u32 fac_us=0;                            //us延时倍乘数

#if SYSTEM_SUPPORT_OS       
    static u16 fac_ms=0;                        //ms延时倍乘数,在os下,代表每个节拍的ms数
#endif


extern void xPortSysTickHandler(void);
//systick中断服务函数,使用OS时用到
void SysTick_Handler(void)
{  
    if(xTaskGetSchedulerState()!=taskSCHEDULER_NOT_STARTED)//系统已经运行
    {
        xPortSysTickHandler();  
    }
    HAL_IncTick();
}

//初始化延迟函数
//当使用ucos的时候,此函数会初始化ucos的时钟节拍
//SYSTICK的时钟固定为AHB时钟
//SYSCLK:系统时钟频率
void delay_init(u8 SYSCLK)
{
    u32 reload;
    HAL_SYSTICK_CLKSourceConfig(SYSTICK_CLKSOURCE_HCLK);//SysTick频率为HCLK
    fac_us=SYSCLK;                          //不论是否使用OS,fac_us都需要使用
    reload=SYSCLK;                          //每秒钟的计数次数 单位为K    
    reload*=1000000/configTICK_RATE_HZ;     //根据configTICK_RATE_HZ设定溢出时间
                                            //reload为24位寄存器,最大值:16777216,在180M下,约合0.745s左右  
    fac_ms=1000/configTICK_RATE_HZ;         //代表OS可以延时的最少单位     
    SysTick->CTRL|=SysTick_CTRL_TICKINT_Msk;//开启SYSTICK中断
    SysTick->LOAD=reload;                   //每1/configTICK_RATE_HZ断一次  
    SysTick->CTRL|=SysTick_CTRL_ENABLE_Msk; //开启SYSTICK
}                                   

//延时nus
//nus:要延时的us数.  
//nus:0~190887435(最大值即2^32/fac_us@fac_us=22.5)                                        
void delay_us(u32 nus)
{       
    u32 ticks;
    u32 told,tnow,tcnt=0;
    u32 reload=SysTick->LOAD;               //LOAD的值             
    ticks=nus*fac_us;                       //需要的节拍数 
    told=SysTick->VAL;                      //刚进入时的计数器值
    while(1)
    {
        tnow=SysTick->VAL;  
        if(tnow!=told)
        {       
            if(tnow<told)tcnt+=told-tnow;   //这里注意一下SYSTICK是一个递减的计数器就可以了.
            else tcnt+=reload-tnow+told;        
            told=tnow;
            if(tcnt>=ticks)break;           //时间超过/等于要延迟的时间,则退出.
        }  
    };                                      
}  

//延时nms,会引起任务调度
//nms:要延时的ms数
//nms:0~65535
void delay_ms(u32 nms)
{   
    if(xTaskGetSchedulerState()!=taskSCHEDULER_NOT_STARTED)//系统已经运行
    {       
        if(nms>=fac_ms)                     //延时的时间大于OS的最少时间周期 
        { 
            vTaskDelay(nms/fac_ms);         //FreeRTOS延时
        }
        nms%=fac_ms;                        //OS已经无法提供这么小的延时了,采用普通方式延时    
    }
    delay_us((u32)(nms*1000));              //普通方式延时
}

//延时nms,不会引起任务调度
//nms:要延时的ms数
void delay_xms(u32 nms)
{
    u32 i;
    for(i=0;i<nms;i++) delay_us(1000);
}

由一个初始化滴答定时器和三个延时函数组成

delay_init()完成初始化滴答定时器。FreeRTOS的系统时钟节拍由宏configTICK_RATE_HZ来设置，由于使用HAL库，而HAL库里延时函数需要滴答定时器时间周期为1ms,责FreeRTOS的系统节拍应该设置成1000HZ(即滴答定时器的中断周期为1ms)

delay_us()、delay_ms()和delay_xms()都是延时函数。

delay_ms()是对FreeRTOS中的延时函数vTaskDelay()的封装，使用时会导致任务切换；

delay_us()是us级的延时函数，os系统节拍是1ms，无法提供那么小的延时，直接使用滴答计时器的计数来延时；

delay_xms()在delay_us()的us级累加到ms级形成延时，完成ms级的延时，但不会像delay_ms()导致任务切换

10. 注释掉FreeRTOSConfig.h里的重复定义函数

注释掉FreeRTOSConfig.h里的重复定义函数SysTick_Handler()
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