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移植FreeRTOS实时操作系统（基于STM32F429）

article 2024/10/28 23:24:40

目录

一、前言

二、准备工作

三、开始移植

1.项目中添加相应文件

2.工程分组中添加文件 

3.修改 SYSTEM 文件夹

四、验证移植

五、总结 

一、前言

    在嵌入式系统开发中，实时操作系统（RTOS）的使用可以极大地提高系统的可靠性、稳定性和开发效率。FreeRTOS 作为一款开源的、轻量级的实时操作系统，被广泛应用于各种嵌入式项目中。本文将详细介绍如何将 FreeRTOS 移植到 STM32F429 微控制器上，帮助开发者快速搭建一个高效的嵌入式实时系统。

二、准备工作

  • STM32F429 开发板，确保开发板正常工作且具备调试接口（如 JTAG 或 SWD）。
  • FreeRTOS 源代码，可以从 FreeRTOS 官方网站（FreeRTOS™ - FreeRTOS™）下载最新版本。
  • 一个基于STM32F429 HAL库的跑马灯基础项目

三、开始移植

1.项目中添加相应文件

（1）在基础项目中创建一个FreeRTOS文件夹

（2）将FreeRTos的源码添加到这个文件夹中

（3）打开FreeRTOS下面的portable文件夹，保留Keil、MemMang、RVDS这三个文件夹，删除其它文件。

 

2.工程分组中添加文件 

（1）在工程下创建FreeRTOS_CORE、FreeRTOS_PORTABLE两个分组，FreeRTOS_CORE下面添加FreeRTOS根目录下的.c文件，FreeRTOS_PORTABLE下面添加 portable\RVDS\ARM_CM4F 下面的port.c文件，以及 \portable\MemMang 下面的 heap_4.c文件。

（2）添加FreeRTOS源码的头文件路径。

（3）编译程序，编译后报错找不到 FreeRTOSConfig.h 文件。

(4)找到官方源码中 FreeRTOS\Demo\CORTEX_M4F_STM32F407ZG-SK 目录下的 FreeRTOSConfig.h 文件，复制到我们的项目的include目录下面。

 

（5）再次编译，还报错，configSYSTICK_CLOCK未定义，这是因为FreeRTOSConfig.h文件中的条件编译有问题，需要定义__ICCARM__。

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

应将上面的代码改为如下代码：

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

（6）再次编译，依然报错，这次是因为prot.c文件与stm32f4xx_it.c文件中三个函数有冲突，注释掉stm32f4xx_it.c下面的这三个函数即可。

void PendSV_Handler(void)；

void SysTick_Handler(void)；

void SVC_Handler(void)；

（7）再次编译，依然报错，这次是因为 FreeRTOSConfig.h 开启了一些未定义的钩子函数，我们从FreeRTOSConfig.h 文件中修改配置关闭这些钩子函数就行了。

#define configUSE_IDLE_HOOK				0
#define configUSE_TICK_HOOK				0
#define configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW	0
#define configUSE_MALLOC_FAILED_HOOK	0

（8） 再次编译，不再报错。

3.修改 SYSTEM 文件夹

（1）修改 sys.h 文件，将宏定义SYSTEM_SUPPORT_OS的值改为1。

（2）修改 usart.c文件,添加FreeRTOS.h头文件。

（3）修改delay.c文件，这里改动比较多，其实就是根据delay函数加了操作系统以后因为多了任务调度做出的改变，下面贴出delay.c全部源码。

 delay_us和delay_xms这两个函数不会引起系统调度。

delay_ms根据设置的系统节拍来判断，只要大于最小系统节拍周期就会进行任务调度。

#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);
}

如果改完后报错，就把 FreeRTOSConfig.h 下面的

//#define xPortSysTickHandler SysTick_Handler

注释掉就可以了。

四、验证移植

        验证的话我们编写一个简单的跑马灯任务，LED0每500ms亮灭一次，LED1灭200ms然后亮800ms，以此循环进行，大家可以根据自己的开发板不同，配置不同的LEO引脚，验证自己的freeRTOS操作系统是否移植成功，下面是main的源码参考：

#include "sys.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h"
#include "led.h"
#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"

//任务优先级
#define START_TASK_PRIO		1
//任务堆栈大小	
#define START_STK_SIZE 		128  
//任务句柄
TaskHandle_t StartTask_Handler;
//任务函数
void start_task(void *pvParameters);

//任务优先级
#define LED0_TASK_PRIO		2
//任务堆栈大小	
#define LED0_STK_SIZE 		50  
//任务句柄
TaskHandle_t LED0Task_Handler;
//任务函数
void led0_task(void *pvParameters);

//任务优先级
#define LED1_TASK_PRIO		3
//任务堆栈大小	
#define LED1_STK_SIZE 		50  
//任务句柄
TaskHandle_t LED1Task_Handler;
//任务函数
void led1_task(void *pvParameters);

int main(void)
{
    HAL_Init();                     //初始化HAL库   
    Stm32_Clock_Init(360,25,2,8);   //设置时钟,180Mhz
	delay_init(180);                //初始化延时函数
    LED_Init();                     //初始化LED 
    uart_init(115200);              //初始化串口
    //创建开始任务
    xTaskCreate((TaskFunction_t )start_task,            //任务函数
                (const char*    )"start_task",          //任务名称
                (uint16_t       )START_STK_SIZE,        //任务堆栈大小
                (void*          )NULL,                  //传递给任务函数的参数
                (UBaseType_t    )START_TASK_PRIO,       //任务优先级
                (TaskHandle_t*  )&StartTask_Handler);   //任务句柄              
    vTaskStartScheduler();          //开启任务调度
}

//开始任务任务函数
void start_task(void *pvParameters)
{
    taskENTER_CRITICAL();           //进入临界区
    //创建LED0任务
    xTaskCreate((TaskFunction_t )led0_task,     	
                (const char*    )"led0_task",   	
                (uint16_t       )LED0_STK_SIZE, 
                (void*          )NULL,				
                (UBaseType_t    )LED0_TASK_PRIO,	
                (TaskHandle_t*  )&LED0Task_Handler);   
    //创建LED1任务
    xTaskCreate((TaskFunction_t )led1_task,     
                (const char*    )"led1_task",   
                (uint16_t       )LED1_STK_SIZE, 
                (void*          )NULL,
                (UBaseType_t    )LED1_TASK_PRIO,
                (TaskHandle_t*  )&LED1Task_Handler);        
    vTaskDelete(StartTask_Handler); //删除开始任务
    taskEXIT_CRITICAL();            //退出临界区
}

//LED0任务函数 
void led0_task(void *pvParameters)
{
    while(1)
    {
        LED0=~LED0;
        vTaskDelay(500);
    }
}   

//LED1任务函数
void led1_task(void *pvParameters)
{
    while(1)
    {
        LED1=0;
        vTaskDelay(200);
        LED1=1;
        vTaskDelay(800);
    }
}

五、总结 

        通过以上步骤，我们成功地将 FreeRTOS 移植到了 STM32F429 微控制器上。在实际应用中，可以根据具体的项目需求，进一步优化 FreeRTOS 的配置和任务设计，以实现更加高效、可靠的嵌入式实时系统。同时，也可以参考 FreeRTOS 的官方文档和示例代码，深入了解 FreeRTOS 的功能和使用方法，为嵌入式系统开发提供更强大的支持。


http://www.kler.cn/a/369340.html

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