基于STM32使用HAL库手把手移植FreeRTOS10.4.1

阳光穿透心脏的1/2处 2022-12-13 04:54 230阅读 0赞

# 基于HAL库手把手移植FreeRTOS10.4.1 #

### 目录 ###

*  基于HAL库手把手移植FreeRTOS10.4.1
 *   *  （一）裸机工程创建
     *  （二）移植FreeRTOS

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本工程源码下载：[https://github.com/ankun6/HAL\_FreeRTOS\_Demo][https_github.com_ankun6_HAL_FreeRTOS_Demo]

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## （一）裸机工程创建 ##

使用STM32CubeMX创建裸机工程：

这里我是用的芯片是STM32F103RBT6，时钟主频为72MHz，配置时钟树：

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxMTUzNDcxNTAz_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]

配置调试串口1：

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxMTUzNDcxNTAz_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]

配置两个LED灯：  
![在这里插入图片描述][20201010162500610.png_pic_center]

由于FreeRTOS使用系统嘀嗒定时器当作心跳，HAL库也使用了这个定时器当作超时计数用，FreeRTOS和HAL库不能同时使用SysTick定时器，所在在这里将HAL库的定时器改为其他的定时器，我改成了定时器4：  
![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxMTUzNDcxNTAz_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

配置中断，注意这里一定要选择组4，也就是全部为抢占优先级：

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxMTUzNDcxNTAz_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]  
输出工程：

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxMTUzNDcxNTAz_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 3]

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxMTUzNDcxNTAz_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 4]

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## （二）移植FreeRTOS ##

FreeRTOS源码官网下载地址：[https://www.freertos.org/][https_www.freertos.org]

解压FreeRTOS源码包有如下文件结构：

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxMTUzNDcxNTAz_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 5]

在Keil工程目录下新建FreeRTOS文件夹用于存放freertos的源码。

拷贝`FreeRTOS/Source/`文件夹内的以下文件，放入keil工程目录FreeRTOS文件夹内，效果如下图：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxMTUzNDcxNTAz_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 6]  
在Keil中将FreeRTOS源码加入到工程内：

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxMTUzNDcxNTAz_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 7]

打开`stm32f1xx_it.c`文件，在头部添加FreeRTOS的三个函数导入：

extern void xPortPendSVHandler(void);
    extern void xPortSysTickHandler(void);
    extern void vPortSVCHandler(void);

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxMTUzNDcxNTAz_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 8]

在函数`SVC_Handler`中添加函数调用：

![在这里插入图片描述][20201010165147723.png_pic_center]

在函数`PendSV_Handler`中添加函数调用：  
![在这里插入图片描述][20201010165237842.png_pic_center]

在函数`SysTick_Handler`中添加函数调用：  
![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxMTUzNDcxNTAz_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

新建一个名为`FreeRTOSConfig.h`的文件，这是FreeRTOS的配置文件，这里我贴一个我配置的：

#ifndef FREERTOS_CONFIG_H__
    #define FREERTOS_CONFIG_H__
    
    /* * 关于本文件宏的详细说明可参考：https://blog.csdn.net/zhzht19861011/article/details/50134883# */
    
    // 设置为1使用抢占式，为0使用时间片轮转调度。
    #define configUSE_PREEMPTION 1
    
    // 设置为1使能低功耗tickless模式，为0保持系统节拍（tick）中断一直运行。
    #define configUSE_TICKLESS_IDLE 0
    
    // 系统时钟主频
    #define configCPU_CLOCK_HZ 72000000
    
    // 系统节拍中断的频率，即1s进中断的次数，配置为1000就是一秒进1000次中断，系统节拍就是1s。
    #define configTICK_RATE_HZ 1000
    
    // 任务最大优先级，对于STM32来说最大不要超过32
    #define configMAX_PRIORITIES 32
    
    // 任务最小栈大小
    #define configMINIMAL_STACK_SIZE 64
    
    // FreeRTOR堆空间大小
    #define configTOTAL_HEAP_SIZE 8192
    
    // 任务名称最大长度
    #define configMAX_TASK_NAME_LEN 16
    
    // 系统节拍计数器的变量类型，即定义portTickType是表示16位变量还是32位变量。
    #define configUSE_16_BIT_TICKS 0
    
    // 设置为1允许任务调度，为0不允许(时间片耗尽才让出CPU使用权)，该参数抢占式方式下才生效
    #define configIDLE_SHOULD_YIELD 1
    
    // 设置是否使用互斥量
    #define configUSE_MUTEXES 1
    
    // 设置是否使用递归互斥量
    #define configUSE_RECURSIVE_MUTEXES 0
    
    // 设置是否使用计数信号量
    #define configUSE_COUNTING_SEMAPHORES 0
    
    // 设置可以记录的队列和信号量的最大数目
    #define configQUEUE_REGISTRY_SIZE 10
    
    // 是否使用空闲钩子函数
    #define configUSE_IDLE_HOOK 0
    
    // 是否使用TICK嘀嗒钩子函数
    #define configUSE_TICK_HOOK 0
    
    // 是否使用栈溢出检查
    #define configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW 0
    
    // 是否使用内存申请失败钩子函数
    #define configUSE_MALLOC_FAILED_HOOK 0
    
    // 是否使用软件定时器
    #define configUSE_TIMERS 1
    
    // 设置软件定时器服务/守护进程的优先级
    #define configTIMER_TASK_PRIORITY 3
    
    // 设置软件定时器命令队列的长度
    #define configTIMER_QUEUE_LENGTH 10
    
    // 设置软件定时器服务/守护进程任务的堆栈深度
    #define configTIMER_TASK_STACK_DEPTH configMINIMAL_STACK_SIZE
    
    // STM32的最低优先级
    #define configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY 15
    
    // 能够在中断服务函数中安全调用FreeRTOS API的中断最低优先级
    #define configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY 1
    
    #define configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY ( configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY << 4 )
    #define configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY ( configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY << 4 )
    
    
    // 将以下定义设置为1以包含API函数，或设置为0排除API函数
    #define INCLUDE_vTaskPrioritySet 1
    #define INCLUDE_uxTaskPriorityGet 1
    #define INCLUDE_vTaskDelete 1
    #define INCLUDE_vTaskSuspend 1
    #define INCLUDE_xResumeFromISR 1
    #define INCLUDE_vTaskDelayUntil 1
    #define INCLUDE_vTaskDelay 1
    #define INCLUDE_xTaskGetSchedulerState 1
    #define INCLUDE_xTaskGetCurrentTaskHandle 1
    #define INCLUDE_uxTaskGetStackHighWaterMark 0
    #define INCLUDE_xTaskGetIdleTaskHandle 0
    #define INCLUDE_xTimerGetTimerDaemonTaskHandle 0
    #define INCLUDE_pcTaskGetTaskName 0
    #define INCLUDE_eTaskGetState 0
    #define INCLUDE_xEventGroupSetBitFromISR 1
    #define INCLUDE_xTimerPendFunctionCall 0
    
    #endif /* FREERTOS_CONFIG_H__ */

修改`main.c`文件，添加头文件：

#include "FreeRTOSConfig.h"
    #include "FreeRTOS.h"
    #include "task.h"

这里我创建了三个任务，任务一为led1灯每间隔500ms闪烁一次，任务二led2每间隔300ms闪烁一次，任务三为串口每隔1s打印一次helloworld。

void led1_task(void* arg)
    { 
        while(1)
        { 
            HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA, GPIO_PIN_8);
            vTaskDelay(500);
        }
    }
    
    void led2_task(void* arg)
    { 
        while(1)
        { 
            HAL_GPIO_TogglePin(GPIOD, GPIO_PIN_2);
            vTaskDelay(300);
        }
    }
    
    void print_task(void* arg)
    { 
        while(1)
        { 
            HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)"HelloWorld\r\n", 12, 100);
            vTaskDelay(1000);
        }
    }
    
    int main(void)
    { 
        HAL_Init();
        SystemClock_Config();
        MX_GPIO_Init();
        MX_USART1_UART_Init();
    
    	// xTaskCreate函数参数说明：
    	// 1、任务入口函数
    	// 2、任务名称
    	// 3、堆栈大小，单位word
    	// 4、传递给任务的参数
    	// 5、任务优先级
    	// 6、任务句柄
    	
    	// 创建任务led1灯任务
        xTaskCreate(led1_task, "led1_task", 64, NULL, 3, NULL);
    	
    	// 创建任务led2灯任务
    	xTaskCreate(led2_task, "led2_task", 64, NULL, 4, NULL);
    	
    	// 创建串口打印任务
        xTaskCreate(print_task, "print_task", 128, NULL, 5, NULL);
    
    	// 启动任务调度
        vTaskStartScheduler();
    
        while (1)
        { 
        }
    }

到此，移植完毕！

总结：移植FreeRTOS还是相对简单的，主要是配置文件`FreeRTOSConfig.h`的配置，每个宏定义所代表的意思需要好好查阅！

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ends…

[https_github.com_ankun6_HAL_FreeRTOS_Demo]: https://github.com/ankun6/HAL_FreeRTOS_Demo
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxMTUzNDcxNTAz_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]: /images/20221123/cc712f1bb7364dc8b3db29f04c9641f4.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxMTUzNDcxNTAz_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]: /images/20221123/40b819184ed74eb685a45e5794cc4957.png
[20201010162500610.png_pic_center]: /images/20221123/993795fbe8314970b3e0b7964e7573e4.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxMTUzNDcxNTAz_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20221123/93ceede88b634afc81e3a59f3eb43772.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxMTUzNDcxNTAz_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]: /images/20221123/8f4dcba2e2174514ae3499ec76adc95c.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxMTUzNDcxNTAz_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 3]: /images/20221123/1383e8dbfad04705b80f2fc6cc827e2a.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxMTUzNDcxNTAz_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 4]: /images/20221123/aafbf38b448e4923b06595d60ed47fee.png
[https_www.freertos.org]: https://www.freertos.org/
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxMTUzNDcxNTAz_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 5]: /images/20221123/e0d7a5585e7c4d6d9e87d6b47103f421.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxMTUzNDcxNTAz_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 6]: /images/20221123/ceb1b04b3dea45cc9ea917812faa9542.png
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[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxMTUzNDcxNTAz_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 8]: /images/20221123/03dccdbe5ce1411b9a7295a110fdf4b7.png
[20201010165147723.png_pic_center]: /images/20221123/e924f041edfa4416aaa3f587f5351824.png
[20201010165237842.png_pic_center]: /images/20221123/e23aef917e1f481bb33cace8352efbdb.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxMTUzNDcxNTAz_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: /images/20221123/842428aeaf594f8bbab5b69e562d652f.png