需要准备的内容

一个stm32f407的基础工程
FreeRTOS 系统源码

# FreeRTOS移植步骤
## 1、添加FreeRTOS源码
### 1.1复制源码内容
在基础工程中新建一个名为FreeRTOS的文件夹
在这里插入图片描述
FreeRTOS的源码路径为

放入后如下图

1.2删除portable文件夹下的部分内容

其中的portable文件夹下的内容有些可以删掉
有这么多内容
在这里插入图片描述
只需要留下Keil、MenMang、RVDS这个三个文件夹，其它的都可以删掉
处理后如下

2、向工程分组中添加文件

打开工程，新建分组FreeRTOS_CORE和FreeRTOS_PORTABLE,然后向这两个组中添加文件

在 FreeRTOS_CORE 的组中添加的文件就在工作新建的FreeRTOS的文件夹下，如下添加就行
在这里插入图片描述

在 FreeRTOS_PORTABLE 组下添加 port.c文件和heap_4.c文件

poct.c文件选择：
stm32f407是Cortex-M4内核并且带有FPU。poct.c在 portabl/RVDS 文件夹下，该文件夹下有ARM的不同内核的文件夹，因为是stm32f407顾选择ARM_CM4F的文件夹下的poct.c

heap_4.c文件选择：
该文件位置在 portabl/MemMang 文件夹下（MemMang是内存管理相关的），下面有

有5个文件，是5种内存管理的方法。实现原理不同，各有利弊

添加完工程如下图
在这里插入图片描述

3、添加相应的头文件路径

添加完FreeRTOS源码中的C文件以后还要添加FreeRTOS源码的头文件路径。

添加下面两个路径
在这里插入图片描述

3.1、添加FreeRTOSConfig.h文件

编译下

报错缺少FreeRTOSConfig.h文件
在这里插入图片描述
从FreeRTOS的官方移植工程中找个针对STM32F407的移植工程中，把FreeRTOSConfig.h这个文件复制过来。放FreeRTOS\include文件夹下

FreeRTOSConfig.h 是FreeRTOS的配置文件，FreeRTOS的系统剪裁和配置功能通过这个文件来完成，基本都是通过宏定义来完成对系统的配置和剪裁。

3.2、定义 SystemCoreClock

再次编译
在这里插入图片描述
SystemCoreClock未定义，这个错误不好找，因为进行了几次宏定义的根本在FreeRTOSConfig.h文件中
在FreeRTOSConfig.h 中使用 SystemCoreClock 来标记MCU的频率。
看下这部分代码

修改这个条件编译

// #ifdef __ICCARM__
#if defined(__ICCARM__) || defined(__CC_ARM) || defined(__GNUC__)

3.3、修改重复定义函数

再编译
有重复定义的函数 SysTick_Handler 、PendSV_Handler 、SVC_Handler
在port.c和stm32f4xx_it.c这两个文件中重复定义了函数

..\OBJ\LED.axf: Error: L6200E: Symbol SysTick_Handler multiply defined (by port.o and stm32f4xx_it.o).
..\OBJ\LED.axf: Error: L6200E: Symbol PendSV_Handler multiply defined (by port.o and stm32f4xx_it.o).
..\OBJ\LED.axf: Error: L6200E: Symbol SVC_Handler multiply defined (by port.o and stm32f4xx_it.o).

注释掉stm32f4xx_it.c 文件里的

3.4、关闭相关函数功能

再编译
还报错
未定义一些函数

..\OBJ\LED.axf: Error: L6218E: Undefined symbol vApplicationIdleHook (referred from tasks.o).
..\OBJ\LED.axf: Error: L6218E: Undefined symbol vApplicationStackOverflowHook (referred from tasks.o).
..\OBJ\LED.axf: Error: L6218E: Undefined symbol vApplicationTickHook (referred from tasks.o).
..\OBJ\LED.axf: Error: L6218E: Undefined symbol vApplicationMallocFailedHook (referred from heap_4.o).

注意他们都是Hook结尾的函数，即为钩子函数，在FreeRTOSConfig.h中开启了该函数但是没有定义，在里面关闭就行了。将相应宏定义改为0
该之前
在这里插入图片描述
改这四个的宏为0
configUSE_IDLE_HOOK
configUSE_TICK_HOOK
configUSE_MALLOC_FAILED_HOOK
configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW

改之后
在这里插入图片描述

再编译就没问题了

4、修改SYSTEM文件

SYSTEM文件夹里面的文件一开始是正点原子针对UCOS编写的。使用FreeRTOS需要做相应的修改。

4.1 修改sys.h文件

sys.h 文件里面用宏 SYSTEM_SUPPORT_OS 来定义是否使用OS。使用FreeRTOS的话要打开，设置为1
在这里插入图片描述

4.2 修改usart.c文件

添加FreeRTOS.h头文件，
在这里插入图片描述
删除 OSIntEnter(); OSIntExit(); UCOS里进出中断的函数

void USART1_IRQHandler(void)                    //串口1中断服务程序
{
    u8 Res;
    if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET)  //接收中断(接收到的数据必须是0x0d 0x0a结尾)
    {
        Res =USART_ReceiveData(USART1);//(USART1->DR);    //读取接收到的数据
        
        if((USART_RX_STA&0x8000)==0)//接收未完成
        {
            if(USART_RX_STA&0x4000)//接收到了0x0d
            {
                if(Res!=0x0a)USART_RX_STA=0;//接收错误,重新开始
                else USART_RX_STA|=0x8000;    //接收完成了 
            }
            else //还没收到0X0D
            {    
                if(Res==0x0d)USART_RX_STA|=0x4000;
                else
                {
                    USART_RX_BUF[USART_RX_STA&0X3FFF]=Res ;
                    USART_RX_STA++;
                    if(USART_RX_STA>(USART_REC_LEN-1))USART_RX_STA=0;//接收数据错误,重新开始接收      
                }         
            }
        }            
  } 
}

4.3修改delay.c文件

涉及到FreeRTOS的系统时钟

4.3.1 SysTick_Handler()修改

FreeRTOS的心跳是有滴答定时器产生的，根据FreeRTOS的系统时钟节拍设置好滴答定时器的周期。这样就会周期触发滴答定时器中断了。在滴答定时器中断服务函数中调用FreeRTOS的API函数
xPortSysTickHandler().
代码如下

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();
}

4.3.2 delay_init()修改

delay_init() 是用来初始化滴答定时器和延时函数
FreeRTOS的系统时钟是由滴答定时器提供的，需要根据FreeRTOS的系统时钟节拍来初始化滴答定时器了。FreeRTOS的系统时钟节拍由宏 configTICK_RATE_HZ 来设置，

代码如下

//初始化延迟函数
//SYSTICK的时钟固定为AHB时钟，基础例程里面SYSTICK时钟频率为AHB/8
//这里为了兼容FreeRTOS，所以将SYSTICK的时钟频率改为AHB的频率！
//SYSCLK:系统时钟频率
void delay_init(u8 SYSCLK)
{
    u32 reload;
     SysTick_CLKSourceConfig(SysTick_CLKSource_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M       
    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168M下,约合0.0998s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     
}

4.3.3 修改三个延时函数

delay_us 和 delay_xms 不会导致任务切换。

delay_ms 是对 FreeRTOS 中的延时函数 vTaskDelay的简单封装，所以在使用delay_ms的时候会导致任务切换

//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);
}

增加引用

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

增加宏定义

 #define SYSTICK_CLKSOURCE_HCLK         ((uint32_t)0x00000004)

修改 delay.h

//void delay_ms(u16 nms);
void delay_ms(u32 nms);

4.3.4 去掉 SysTick_Handler 的重复定义

再编译

..\OBJ\LED.axf: Error: L6200E: Symbol SysTick_Handler multiply defined (by port.o and delay.o).

注释掉FreeRTOSConfig.h里的重复定义函数SysTick_Handler()
在这里插入图片描述

5、done

到此处编译没问题就可以了

移植验证

1、目的

用一个简单的FreeRTOS应用代码来测试下，移植是否成功

2、设计

设计4个任务

start_task（）：用来创建其它三个任务
led0_task():控制LED0的闪烁
led1_task():控制LED1的闪烁
float_task();浮点测试任务，测试stm32f4的FPU是否工作正常

3、代码

#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);

//任务优先级
#define FLOAT_TASK_PRIO        4
//任务堆栈大小    
#define FLOAT_STK_SIZE         128
//任务句柄
TaskHandle_t FLOATTask_Handler;
//任务函数
void float_task(void *pvParameters);

int main(void)
{ 
    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_4);//设置系统中断优先级分组4
    delay_init(168);        //初始化延时函数
    uart_init(115200);         //初始化串口
    LED_Init();                //初始化LED端口
    
    //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);        
    //浮点测试任务
    xTaskCreate((TaskFunction_t )float_task,     
                (const char*    )"float_task",   
                (uint16_t       )FLOAT_STK_SIZE, 
                (void*          )NULL,
                (UBaseType_t    )FLOAT_TASK_PRIO,
                (TaskHandle_t*  )&FLOATTask_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);
    }
}

//浮点测试任务
void float_task(void *pvParameters)
{
    static float float_num=0.00;
    while(1)
    {
        float_num+=0.01f;
        printf("float_num的值为: %.4f\r\n",float_num);
        vTaskDelay(1000);
    }
}

4、测试

灯闪烁
串口打印的信息符合设计
在这里插入图片描述

测试完毕

FreeRTOS-stm32f407移植

需要准备的内容

1.2删除portable文件夹下的部分内容

2、向工程分组中添加文件

3、添加相应的头文件路径

3.1、添加FreeRTOSConfig.h文件

3.2、定义 SystemCoreClock

3.3、修改重复定义函数

3.4、关闭相关函数功能

4、修改SYSTEM文件

4.1 修改sys.h文件

4.2 修改usart.c文件

4.3修改delay.c文件

4.3.1 SysTick_Handler()修改

4.3.2 delay_init()修改

4.3.3 修改三个延时函数

4.3.4 去掉 SysTick_Handler 的重复定义

5、done

移植验证

1、目的

2、设计

3、代码

4、测试

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3.2、定义 SystemCoreClock

3.3、修改重复定义函数

3.4、关闭相关函数功能

4、修改SYSTEM文件

4.1 修改sys.h文件

4.2 修改usart.c文件

4.3修改delay.c文件

4.3.1 SysTick_Handler()修改

4.3.2 delay_init()修改

4.3.3 修改三个延时函数

4.3.4 去掉 SysTick_Handler 的重复定义

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