"FreeRTOS内核应用开发指南：裸机工程模板及源码获取与应用"

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《FreeRTOS内核应用开发.pdf》是一本关于使用FreeRTOS实现嵌入式应用开发的指南。本书主要包括以下内容：一、STM32的裸机工程模板：在学习FreeRTOS之前，我们应该先学习STM32的开发，因此可以使用自己的工程作为模板，也可以在火哥论坛上找到一份适用的模板程序。二、下载FreeRTOS V9.0.0源码：在进行FreeRTOS开发之前，需要从官方网站上下载FreeRTOS的源码包。官方网站地址为https://www.freertos.org/。根据官方的文档和指引，下载适用于自己的开发板的版本。三、FreeRTOS文件夹内容简介：在FreeRTOS文件夹中，有以下内容： 1、FreeRTOS文件夹：该文件夹包含了示例程序和内核源码，非常重要。其中，Source文件夹下包含了FreeRTOS内核的源代码；Demo文件夹下包含了FreeRTOS官方为各个单片机移植好的工程代码。FreeRTOS为了推广自己，会为各个半导体厂商的评估板编写完整的工程示例。本书主要以移植FreeRTOS到STM32为例，进行详细的教程和示例。内容包括了移植过程的准备工作、配置文件的设置、系统时钟的初始化、中断的处理、任务的创建和调度等。通过这些内容，读者可以掌握如何在STM32上使用FreeRTOS进行应用开发。本书还介绍了FreeRTOS的特性和优势，包括任务调度器、任务管理、内存管理、事件标志组、队列和信号量等。同时，还介绍了FreeRTOS的编程规范和一些常用的编程技巧，帮助读者写出稳定可靠、高效的嵌入式应用程序。除了基本的FreeRTOS开发，本书还包括了一些实用的应用案例，例如使用FreeRTOS实现任务间的通信、使用FreeRTOS实现时间片轮转调度算法、使用FreeRTOS实现周期定时器等。总之，本书详细介绍了如何使用FreeRTOS进行嵌入式应用开发，涵盖了从准备工作到实际应用的方方面面。通过学习本书，读者将能够掌握FreeRTOS的使用方法，并能够独立开发出高质量的嵌入式应用程序。

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define

configTOTAL_HEAP_SIZE ((size_t)(36*1024))

147.

/***************************************************************

148.

FreeRTOS

与钩子函数有关的配置选项 149.

**************************************************************/

150.

置1：使用空闲钩子（Idle Hook类似于回调函数）；置0：忽略空闲钩子151.

152.

空闲任务钩子是一个函数，这个函数由用户来实现，153.

* FreeRTOS

规定了函数的名字和参数：void vApplicationIdleHook(void )，154.

这个函数在每个空闲任务周期都会被调用155.

对于已经删除的RTOS任务，空闲任务可以释放分配给它们的堆栈内存。156.

因此必须保证空闲任务可以被CPU执行157.

使用空闲钩子函数设置CPU进入省电模式是很常见的158.

不可以调用会引起空闲任务阻塞的API函数159.

160.

#define configUSE_IDLE_HOOK 0 161.

置1：使用时间片钩子（Tick Hook）；置0：忽略时间片钩子162.

163.

164.

时间片钩子是一个函数，这个函数由用户来实现，165.

* FreeRTOS

规定了函数的名字和参数：void vApplicationTickHook(void )166.

时间片中断可以周期性的调用167.

函数必须非常短小，不能大量使用堆栈，168.

不能调用以”FromISR" 或 "FROM_ISR”结尾的API函数169.

170.

/*xTaskIncrementTick

函数是在xPortSysTickHandler中断函数中被调用的。因此，

vApplicationTickHook()函数执行的时间必须很短才行*/

171.

#define configUSE_TICK_HOOK 0 172.

使用内存申请失败钩子函数173.

#define configUSE_MALLOC_FAILED_HOOK 0 174.

175.

大于0时启用堆栈溢出检测功能，如果使用此功能 176.

用户必须提供一个栈溢出钩子函数，如果使用的话177.

此值可以为1或者2，因为有两种栈溢出检测方法 */178.

define

configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW 0

179.

/********************************************************************

180.

FreeRTOS

与运行时间和任务状态收集有关的配置选项 181.

**********************************************************************/

182.

启用运行时间统计功能183.

#define configGENERATE_RUN_TIME_STATS 0 184.

启用可视化跟踪调试185.

#define configUSE_TRACE_FACILITY 0 186.

与宏configUSE_TRACE_FACILITY同时为1时会编译下面3个函数187.

* prvWriteNameToBuffer()

188.

* vTaskList(),

189.

* vTaskGetRunTimeStats()

190.

191.

define

configUSE_STATS_FORMATTING_FUNCTIONS 1

192.

/********************************************************************

193.

FreeRTOS

与协程有关的配置选项 194.

*********************************************************************/

195.

启用协程，启用协程以后必须添加文件croutine.c196.

#define configUSE_CO_ROUTINES 0 197.

协程的有效优先级数目198.

#define configMAX_CO_ROUTINE_PRIORITIES ( 2 ) 199.

/***********************************************************************

200.

FreeRTOS

与软件定时器有关的配置选项 201.

**********************************************************************/

202.

启用软件定时器203.

#define configUSE_TIMERS 0 204.

软件定时器优先级205.

#define configTIMER_TASK_PRIORITY (configMAX_PRIORITIES-1) 206.

软件定时器队列长度207.

define

configTIMER_QUEUE_LENGTH 10

208.

软件定时器任务堆栈大小209.

#define configTIMER_TASK_STACK_DEPTH (configMINIMAL_STACK_SIZE*2) 210.

FreeRTOS Page 16

/************************************************************

211.

FreeRTOS

可选函数配置选项 212.

************************************************************/

213.

#define INCLUDE_xTaskGetSchedulerState 1 214.

define

INCLUDE_vTaskPrioritySet 1

215.

#define INCLUDE_uxTaskPriorityGet 1216.

#define INCLUDE_vTaskDelete 1217.

define

INCLUDE_vTaskCleanUpResources 1

218.

#define INCLUDE_vTaskSuspend 1219.

#define INCLUDE_vTaskDelayUntil 1220.

define

INCLUDE_vTaskDelay 1

221.

#define INCLUDE_eTaskGetState 1222.

#define INCLUDE_xTimerPendFunctionCall 0223.

//#define INCLUDE_xTaskGetCurrentTaskHandle 1

224.

//#define INCLUDE_uxTaskGetStackHighWaterMark 0

225.

//#define INCLUDE_xTaskGetIdleTaskHandle 0

226.

/******************************************************************

227.

FreeRTOS

与中断有关的配置选项 228.

******************************************************************/

229.

#ifdef __NVIC_PRIO_BITS230.

define

configPRIO_BITS __NVIC_PRIO_BITS

231.

#else232.

#define configPRIO_BITS 4 233.

endif234.

中断最低优先级235.

#define configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY 15 236.

系统可管理的最高中断优先级237.

define

configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY 5

238.

#define configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY

( configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY << (8 - configPRIO_BITS) )

/* 240

239.

#define configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY

( configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY << (8

configPRIO_BITS) )

240.

/****************************************************************

241.

FreeRTOS

与中断服务函数有关的配置选项 242.

****************************************************************/

243.

#define xPortPendSVHandler PendSV_Handler244.

#define vPortSVCHandler SVC_Handler245.

以下为使用Percepio Tracealyzer需要的东西，不需要时将 configUSE_TRACE_FACILITY 定义为 0

246.

( configUSE_TRACE_FACILITY == 1 )

247.

#include "trcRecorder.h"248.

#define INCLUDE_xTaskGetCurrentTaskHandle 1

// 启用一个可选函数（该函数被

Trace源码使用，默认该值为0 表示不用）

249.

#endif250.

#endif

/* FREERTOS_CONFIG_H */

251.

这里非常感谢火哥一直以来的教学，我也为火哥做点贡献，提供火哥的论坛、官网和淘宝

店铺。

论坛：http://www.firebbs.cn/forum.php

店铺：https://fire-stm32.taobao.com/

官网：http://embedfire.com/

From <https://blog.csdn.net/qq_38351824/article/details/100745550?ops_request_misc=%25257B%252522request%

25255Fid%252522%25253A%252522160835304116780279188400%252522%25252C%252522scm%252522%25253A%

25252220140713.130102334.pc%25255Fblog.%252522%25257D&request_id=160835304116780279188400&biz_id=0

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FreeRTOS Page 17

创建单任务—SRAM 静态内存

从0到1学习FreeRTOS：FreeRTOS 内核应用开发：（二）创建单任务—SRAM 静态内

存

一、硬件初始化：

二、定义任务函数：

三、空闲任务与定时器任务堆栈函数实现：

四、定义任务栈：

五、定义任务控制块：

六、静态创建任务：

七、启动任务：

八、main.c 文件内容全貌：

创建一个单任务，任务使用的栈和任务控制块都使用静态内存，即预先定义好的全

局变量，这些预先定义好的全局变量都存在内部的 SRAM 中。

一、硬件初始化

：

本篇创建的任务需要用到板载的 LED，所以先要将 LED 相关的函数初始化好，为了

方便以后统一管理板级外设的初始化，我们在 main.c 文件中创建一个 BSP_Init()函数，

专门用于存放板级外设初始化函数，具体见下面代码片段。

/***********************************************************************

* @

函数名： BSP_Init2.

* @

功能说明：板级外设初始化，所有板子上的初始化均可放在这个函数里面3.

* @

参数： 4.

* @

返回值：无5.

*********************************************************************/

static void BSP_Init(void)7.

{

* STM32

中断优先级分组为4，即4bit都用来表示抢占优先级，范围为：0~1510.

优先级分组只需要分组一次即可，以后如果有其他的任务需要用到中断，11.

都统一用这个优先级分组，千万不要再分组，切忌。12.

13.

NVIC_PriorityGroupConfig( NVIC_PriorityGroup_4 );

14.

/* LED

初始化 */15.

LED_GPIO_Config();

16.

串口初始化 */17.

Debug_USART_Config();

18.

}

19.

二、定义任务函数

：

任务实际上就是一个无限循环且不带返回值的

C 函数。

/**********************************************************************

* @

函数名： LED_Task2.

* @

功能说明： LED_Task任务主体3.

* @

参数： 4.

* @

返回值：无5.

********************************************************************/

static void LED_Task(void* parameter)7.

{

while (1)9.

{

10.

LED1_ON;

11.

vTaskDelay(500);

/* 延时500个tick */

12.

printf("LED_Task Running,LED1_ON\r\n");13.

LED1_OFF;

14.

vTaskDelay(500);

/* 延时500个tick */

15.

printf("LED_Task Running,LED1_OFF\r\n");16.

}

17.

}

18.

注意：

FreeRTOS 里面的延时是

阻塞延时

，即调用 vTaskDelay()函数的时候，当前任务

FreeRTOS

内核应用开发(

二

)

创建单任务

Friday, December 18, 2020

9:22 PM

FreeRTOS Page 18

*pulTimerTaskStackSize=configTIMER_TASK_STACK_DEPTH;

/* 任务堆栈大小 */

39.

}

40.

四、定义任务栈：

目前我们只创建了一个任务，当任务进入延时的时候，因为没有另外就绪的用户任

务，那么系统就会进入空闲任务

，空闲任务是 FreeRTOS 系统自己启动的一个任务，优

先级最低。当整个系统都没有就绪任务的时候，系统必须保证有一个任务在运行，空闲任

务就是为这个设计的。当用户任务延时到期，又会从空闲任务切换回用户任务。

在 FreeRTOS 系统中，

每一个任务都是独立的，他们的运行环境都单独的保存在他

们的栈空间当中。那么在定义好任务函数之后，我们还要为任务定义一个栈，目前我们使

用的是静态内存，所以任务栈是一个独立的全局变量，具体见下面的代码清单。任务的栈

占用的是 MCU 内部的 RAM，当任务越多的时候，需要使用的栈空间就越大，即需要使

用的RAM 空间就越多。一个 MCU 能够支持多少任务，就得看你的 RAM 空间有多少。

/* AppTaskCreate

任务任务堆栈 */1.

static StackType_t AppTaskCreate_Stack[128];2.

/* LED

任务堆栈 */3.

static StackType_t LED_Task_Stack[128];4.

在大多数

系统中需要做栈空间地址对齐

，在 FreeRTOS 中是以 8 字节大小对齐，并

且会检查堆栈是否已经对齐，其中 portBYTE_ALIGNMENT 是在 portmacro.h 里面定义

的一个宏，其值为 8，就是配置为按 8 字节对齐，

当然用户可以选择按 1、 2、 4、 8、

16、 32 等字节对齐，目前默认为 8，具体见下面的代码清单。

#define portBYTE_ALIGNMENT 81.

#if portBYTE_ALIGNMENT == 82.

#define portBYTE_ALIGNMENT_MASK ( 0x0007 )3.

endif4.

pxTopOfStack = pxNewTCB->pxStack + ( ulStackDepth - ( uint32_t ) 1 );5.

pxTopOfStack = ( StackType_t * ) ( ( ( portPOINTER_SIZE_TYPE ) pxTopOfStack ) &

( ~( ( portPOINTER_SIZE_TYPE ) portBYTE_ALIGNMENT_MASK ) ) );

检查计算出的堆栈顶部的对齐方式是否正确。 */8.

configASSERT( ( ( ( portPOINTER_SIZE_TYPE ) pxTopOfStack &

( portPOINTER_SIZE_TYPE ) portBYTE_ALIGNMENT_MASK ) ==

L ) );

10.

五、定义任务控制块

：

定义好任务函数和任务栈之后，我们还需要为任务定义一个任务控制块，通常我们

称这个任务控制块为任务的身份证。在 C 代码上，任务控制块就是一个结构体，里面有

非常多的成员，这些成员共同描述了任务的全部信息，具体见下面的代码清单。

/* AppTaskCreate

任务控制块 */1.

static

StaticTask_t AppTaskCreate_TCB;

/* AppTaskCreate

任务控制块 */3.

static

StaticTask_t LED_Task_TCB;

六、静态创建任务

：

一个任务的三要素是任务主体函数，任务栈，任务控制块， FreeRTOS 里面有一个

叫

静态任务创建函数 xTaskCreateStatic()

，它将

任务主体函数，任务栈（静态的）和

任务控制块（静态的）这三者联系在一起，让任务可以随时被系统启动，具体见下面的代

码清单。

/***********************************************************************

* @

函数名： AppTaskCreate2.

* @

功能说明：为了方便管理，所有的任务创建函数都放在这个函数里面3.

* @

参数：无 4.

* @

返回值：无5.

**********************************************************************/

static

void AppTaskCreate(void)7.

{

taskENTER_CRITICAL();

//进入临界区

创建LED_Task任务 */10.

LED_Task_Handle = xTaskCreateStatic((TaskFunction_t )LED_Task,

//任务函数---即任务函数

的名称，需要我们自己定义并且实现。

11.

(

const char

* )

"LED_Task"

//任务名称字符串形式---最大长度由 FreeRTOSConfig.h

中定义的configMAX_TASK_NAME_LEN 宏指定，多余部分会被自动截掉

12.

(

uint32_t

)

128

//任务堆栈大小---单位为字，在

32 位的处理器下（STM32），一个字等于 4 个字节，那么任务大小就为 128 * 4 字节。

13.

(

void

* )

NULL

//传递给任务函数的参数---任务入口函数

形参，不用的时候配置为 0 或者 NULL 即可。

14.

(UBaseType_t )

//任务优先级---优先级范围根据

15.

FreeRTOS Page 20

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