FreeRTOS系统学习第一步：新建 FreeRTOS 工程—软件仿真

2023-05-16

创建一个FreeRTOS系统工程

1.新建工程文件夹
2.Keil新建工程
- 2.1 New Project
- 2.2 Select Device For Target
- 2.3 Manage Run-Time Environment
3. 在 KEIL 工程里面新建文件组
- 3.1在 KEIL 工程里面添加文件
4. 编写 main 函数
5. 调试配置
- 5.1 设置软件仿真
- 5.2 修改时钟大小在时钟相关文件
- 5.3 添加头文件路径

在开始写 FreeRTOS 内核之前，我们先新建一个 FreeRTOS 的工程，Device 选择Cortex-M3（Cortex-M4 或 Cortex-M7）内核的处理器，调试方式选择软件仿真，为什么选择软件仿真呢？因为我们在学习FreeRTOS内核过程中呢，有些代码逻辑是没有实验现象的，我们通过软件仿真来观察过程现象，通过Debug方式，借助逻辑分析仪，查看一些实验现象。

然后我们再开始一步一步地学习把 FreeRTOS 内核从 0 到 1 写出来，让大家彻底搞懂 FreeRTOS 的内部实现和设计的哲学思想。最后我们再把 FreeRTOS 移植到开发板上，到了最后的移植其实已经非常简单，只需要换一下启动文件和添加 bsp驱动就行。
我用的是野火的STM32Ff103vet6指南者开发板。

1.新建工程文件夹

在开始新建工程之前，我们先在本地电脑端新建一个文件夹用于存放工程。文件夹名字我们取为“新建 FreeRTOS 工程—软件仿真”（名字可以随意取），然后再在该文件夹
下面新建各个文件夹和文件：
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以上就是我们创建新工程的第一步，不用多说吧。

2.Keil新建工程

使用 KEIL 新建工程开发环境我们使用 KEIL5，版本为 5.23，高于或者低于 5.23 都行，只要是版本 5 就行。

2.1 New Project

首先打开 KEIL5 软件，新建一个工程，工程文件放在目录 Project 下面，名称命名为Fire_FreeRTOS，名称可以随便取，但是必须是英文，不能是中文，切记。

2.2 Select Device For Target

当命名好工程名称，点击确定之后会弹出 Select Device for Target 的选项框，让我们选择处理器，这里我们选择 ARMCM3（ARMCM4 或 ARMCM7）具体见图 4-1 Select Device（ARMCM3） For Target
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下图 4-2 Select Device（ARMCM4） For Target
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下图 4-3 Select Device（ARMCM7） For Target

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2.3 Manage Run-Time Environment

选择好处理器，点击 OK 按钮后会弹出 Manage Run-Time Environment 选项框。这里我们在 CMSIS 栏选中 CORE 和 Device 栏选中 Startup 这两个文件即可，具体见图4-4。
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图 4-4Manage Run-Time Environment
点击 OK，关闭 Manage Run-Time Environment 选项框之后，刚刚我们选择的 CORE 和Startup 这两个文件就会添加到我们的工程组里面，具体见图4-5。
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图 4-5CORE 和 Startup 文件
其实这两个文件刚开始都是存放在 KEIL 的安装目录下，当我们配置 Manage RunTime Environment 选项框之后，软件就会把选中好的文件从 KEIL 的安装目录拷贝到我们的工程目录： Project\RTE\Device\ARMCM3 （ ARMCM4 或 ARMCM7 ）下面。其中startup_ARMCM3.s（startup_ARMCM4.s 或 startup_ARMCM7.s）是汇编编写的启动文件，system_ARMCM3.c（startup_ARMCM4.c 或 startup_ARMCM7.c）是 C 语言编写的跟时钟相关的文件。更加具体的可直接阅读这两个文件的源码。只要是 Cortex-M3（ARMCM4 或ARMCM7）内核的单片机，这两个文件都适用。

3. 在 KEIL 工程里面新建文件组

在工程里面添加 user、rtt/ports、rtt/source 和 doc 这几个文件组，用于管理文件，具体见图 4-6。
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图 4-6 新添加的文件组

对于新手，这里有个问题就是如何添加文件组？具体的方法为鼠标右键 Target1，在弹出的选项里面选择 Add Group…即可，具体见图 4-7，需要多少个组就鼠标右击多少次Target1。
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图 4-7 如何添加组

3.1在 KEIL 工程里面添加文件

在工程里面添加好组之后，我们需要把本地工程里面新建好的文件添加到工程里面。
具体为把 readme.txt 文件添加到 doc 组，main.c 添加到 user 组，至于 FreeRTOS 相关的文件
我们还没有编写，那么 FreeRTOS 相关的组就暂时为空，具体见图 4-8。
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图 4-8 往组里面添加好的文件

对于新手，这里有个问题就是如何将本地工程里面的文件添加到工程组里里面？具体的方法为鼠标左键双击相应的组，在弹出的文件选择框中找到要添加的文件，默认的文件类型是 C 文件，如果要添加的是文本或者汇编文件，那么此时将看不到，这个时候就需要把文件类型选择为 All Files，最后点击 Add 按钮即可，具体见图 4-9。
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图 4-9 如何往组里面添加文件

4. 编写 main 函数

一个工程如果没有 main 函数是编译不成功的，会出错。因为系统在开始执行的时候先执行启动文件里面的复位程序，复位程序里面会调用 C 库函数__main，__main 的作用是初始化好系统变量，如全局变量，只读的，可读可写的等等。__main 最后会调用__rtentry，
再由__rtentry 调用 main 函数，从而由汇编跳入到 C 的世界，这里面的 main 函数就需要我们手动编写，如果没有编写 main 函数，就会出现 main 函数没有定义的错误，具体见图4-10。
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图 4-10 没定义 main 函数的错误
main 函数我们写在 main.c 文件里面，因为是刚刚新建工程，所以 main 函数暂时为空，
具体见代码清单4-1。
代码清单 4-1main 函数

/*
 ************************************************************************
 * main 函数
************************************************************************
 */
 int main(void)
 {
for (;;)
 {
 /* 啥事不干 */
 }
 }

5. 调试配置

5.1 设置软件仿真

最后，我们再配置下调试相关的配置即可。为了方便，我们全部代码都用软件仿真，
不需要开发板也不需要仿真器，只需要一个 KEIL 软件即可，有关软件仿真的配置具体见图 4-11。使用simulator仿真。图 4-11 软件仿真的配置

5.2 修改时钟大小在时钟相关文件

system_ARMCM3.c（system_ARMCM4.c 或 system_ARMCM7.c）的开头，有一段代码定义了系统时钟的大小为 25M，具体见代码清单 4-2。在软件仿真的时候，确保时间的准确性，代码里面的系统时钟跟软件仿真的时钟必须一致，所以 Options for Target->Target 的时钟应该由默认的 12M 改成 25M，具体见图4-12
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图 4-12 软件仿真时钟配置

代码清单 4-2时钟相关宏定义1 #define __HSI ( 8000000UL)2 #define __XTAL ( 5000000UL) 3 4 #define __SYSTEM_CLOCK (5*__XTAL)

5.3 添加头文件路径

在 C/C++选项卡里面指定工程头文件的路径，不然编译会出错，头文件路径的具体指
定方法见图 4-13。
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图 4-13 指定头文件的路径
至此，一个完整的基于 Cortex-M3（Cortex-M4 或 Cortex-M7）内核的 FreeRTOS 软件仿真的工程就建立完毕。

FreeRTOS系统工程就创建完成了，我们这里用的是软件仿真。

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