FreeRTOS的源代码个人分析（基于KEIL下STM32F103的Demo） 一

博主以前研究过ucos ii的源代码，不过没怎么用过，没什么机会用。最近闲着就利用时间研究一下FreeRTOS的源代码，把学习的过程在博客里记录下来，方便以后查看。

源代码的下载

百度输入FreeRTOS搜索就可以搜索到FreeRTOS的官网，在那里可以下载到最新的源代码，或者直接点这个链接源代码下载
写这篇文章时。最新版本是V9.00，下载下来的是一个exe，运行解压出源代码，其中包括各种平台的例程Demo。

源代码文件目录

其中portable文件夹里是平台相关的底层代码文件。

目录里是以各个开发环境来分类的，这里是用的STM32F103，所以选择RVDS文件夹

STM32F103是CM3内核的，其底层代码就在ARM_CM3文件夹里，里面只有两个文件port.c和portmacro.h，主要是与任务切换有关的代码，主要采用的内联汇编来编写，ucos ii里是直接在.asm汇编文件里写的。不过切换任务的汇编代码大同小异，区别不大。

在Demo文件夹里是基于各个平台的例程，找到使用KEIL的STM32F103的例程。

基于这个Demo，来分析FreeRTOS的源代码。

KEIL下的STM32F103例程的工程文件

主要分为STM32的官方库文件，Demo文件和系统的源代码文件。其中系统的源代码文件并没有全部引入，其中event_group与timer没有引入。这个以后再看，先从最简单的任务切换来开始分析源代码。
因为底层用到了汇编来完成任务切换，所以要有一定的汇编基础，并对Cortex-M3内核熟悉，参考ARM的Coretex-M3权威手册，有中文版的，可以了解CM3内核的基本构造与原理，以及相关的Thumb-2指令。

只保留LED闪烁任务，先让系统跑起来

Demo里先看看主程序:

int main( void )
{
#ifdef DEBUG
  debug();
#endif

    prvSetupHardware();

    /* Create the queue used by the LCD task.  Messages for display on the LCD
    are received via this queue. */
    xLCDQueue = xQueueCreate( mainLCD_QUEUE_SIZE, sizeof( xLCDMessage ) );

    /* Start the standard demo tasks. */
    vStartBlockingQueueTasks( mainBLOCK_Q_PRIORITY );
    vCreateBlockTimeTasks();
    vStartSemaphoreTasks( mainSEM_TEST_PRIORITY );
    vStartPolledQueueTasks( mainQUEUE_POLL_PRIORITY );
    vStartIntegerMathTasks( mainINTEGER_TASK_PRIORITY );
    vStartLEDFlashTasks( mainFLASH_TASK_PRIORITY );
    vAltStartComTestTasks( mainCOM_TEST_PRIORITY, mainCOM_TEST_BAUD_RATE, mainCOM_TEST_LED );

    /* Start the tasks defined within this file/specific to this demo. */
    xTaskCreate( vCheckTask, "Check", mainCHECK_TASK_STACK_SIZE, NULL, mainCHECK_TASK_PRIORITY, NULL );
    xTaskCreate( vLCDTask, "LCD", configMINIMAL_STACK_SIZE, NULL, tskIDLE_PRIORITY, NULL );

    /* The suicide tasks must be created last as they need to know how many
    tasks were running prior to their creation in order to ascertain whether
    or not the correct/expected number of tasks are running at any given time. */
    vCreateSuicidalTasks( mainCREATOR_TASK_PRIORITY );

    /* Configure the timers used by the fast interrupt timer test. */
    vSetupTimerTest();

    /* Start the scheduler. */
    vTaskStartScheduler();

    /* Will only get here if there was not enough heap space to create the
    idle task. */
    return 0;
}

从简单作手，只要LED灯闪烁的任务，修改其IO口，让系统先跑起来试试效果。去掉其他任务，也就是只保留vStartLEDFlashTasks( mainFLASH_TASK_PRIORITY ); 这一个任务，得到的一个精简的main为：

int main( void )
{
#ifdef DEBUG
  debug();
#endif

    prvSetupHardware();

    /* Start the standard demo tasks. */
    vStartLEDFlashTasks( mainFLASH_TASK_PRIORITY );

    /* Start the scheduler. */
    vTaskStartScheduler();

    /* Will only get here if there was not enough heap space to create the
    idle task. */
    return 0;
}

STM32的最基本配置 prvSetupHardware()

static void prvSetupHardware( void )
{
    /* Start with the clocks in their expected state. */
    RCC_DeInit();

    /* Enable HSE (high speed external clock). */
    RCC_HSEConfig( RCC_HSE_ON );

    /* Wait till HSE is ready. */
    while( RCC_GetFlagStatus( RCC_FLAG_HSERDY ) == RESET )
    {
    }

    /* 2 wait states required on the flash. */
    *( ( unsigned long * ) 0x40022000 ) = 0x02;

    /* HCLK = SYSCLK */
    RCC_HCLKConfig( RCC_SYSCLK_Div1 );

    /* PCLK2 = HCLK */
    RCC_PCLK2Config( RCC_HCLK_Div1 );

    /* PCLK1 = HCLK/2 */
    RCC_PCLK1Config( RCC_HCLK_Div2 );

    /* PLLCLK = 8MHz * 9 = 72 MHz. */
    RCC_PLLConfig( RCC_PLLSource_HSE_Div1, RCC_PLLMul_9 );

    /* Enable PLL. */
    RCC_PLLCmd( ENABLE );

    /* Wait till PLL is ready. */
    while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET)
    {
    }

    /* Select PLL as system clock source. */
    RCC_SYSCLKConfig( RCC_SYSCLKSource_PLLCLK );

    /* Wait till PLL is used as system clock source. */
    while( RCC_GetSYSCLKSource() != 0x08 )
    {
    }

    /* Enable GPIOA, GPIOB, GPIOC, GPIOD, GPIOE and AFIO clocks */
    RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_GPIOB |RCC_APB2Periph_GPIOC
                            | RCC_APB2Periph_GPIOD | RCC_APB2Periph_GPIOE | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE );

    /* SPI2 Periph clock enable */
    RCC_APB1PeriphClockCmd( RCC_APB1Periph_SPI2, ENABLE );


    /* Set the Vector Table base address at 0x08000000 */
    NVIC_SetVectorTable( NVIC_VectTab_FLASH, 0x0 );

    NVIC_PriorityGroupConfig( NVIC_PriorityGroup_4 );

    /* Configure HCLK clock as SysTick clock source. */
    SysTick_CLKSourceConfig( SysTick_CLKSource_HCLK );

    vParTestInitialise();
}

这是对STM32的时钟与Flash还有NVIC进行配置，其设置了使用外部8M晶振，然后使用PLL倍频到最大72MHZ的时钟作为主时钟源。开启了ABCDE五个IO口与SPI2的时钟，并设置了向量表位置，NVIC优先级分组以及滴答时钟的时钟源（这三个后面会分析）。最后一行的 vParTestInitialise()是对测试用的LED口进行配置，其配置的是PC6,7,8,9而我的开发板上是PA8,9,10因此我修改了这一块代码。根据你开发板的情况自己配置，但测试Demo里是用的连续的IO口，所以使用这种连续的IO口来控制LED灯，否则得自己根据情况改LED的任务代码

void vParTestInitialise( void )
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =  GPIO_Pin_8 | GPIO_Pin_9 | GPIO_Pin_10 ;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init( GPIOA, &GPIO_InitStructure );
}

另外这个文件里下面两个驱动LED的函数里，要把GPIO_Write( GPIOC, usOutputValue );里的GPIOC改为GPIOA。
再有一个需要修改的地方是两个宏定义：

/* Library includes. */
#include "stm32f10x_lib.h"

#define partstMAX_OUTPUT_LED    ( 3 )
#define partstFIRST_LED         GPIO_Pin_8

static unsigned short usOutputValue = 0;

partstMAX_OUTPUT_LED默认设置的是4，而我的开发板只有3个灯，所以这里改为3，然后我开发板的LED的连续IO口是从PA8开始的，因此要把partstFIRST_LED的GPIO_Pin_6改为GPIO_Pin_8。

再看vStartLEDFlashTasks( mainFLASH_TASK_PRIORITY );也就LED的任务：

vStartLEDFlashTasks

void vStartLEDFlashTasks( UBaseType_t uxPriority )
{
BaseType_t xLEDTask;

    /* Create the three tasks. */
    for( xLEDTask = 0; xLEDTask < ledNUMBER_OF_LEDS; ++xLEDTask )
    {
        /* Spawn the task. */
        xTaskCreate( vLEDFlashTask, "LEDx", ledSTACK_SIZE, NULL, uxPriority, ( TaskHandle_t * ) NULL );
    }
}

创建了三个LED的任务，分别控制一个LED的闪烁，我的开发板上有4个LED，但只有3个是按顺序来的，也就是控制口分别是PA8,PA9,PA10。所以这里我设置的ledNUBER_OF_LEDS是3，

#define ledSTACK_SIZE       configMINIMAL_STACK_SIZE
#define ledNUMBER_OF_LEDS   ( 3 )
#define ledFLASH_RATE_BASE  ( ( TickType_t ) 333 )

这时候就可以编译工程了，会有两个警告，无视掉（是关于LCD任务和Check任务定义但未使用），下载到开发板里，就可以看到LED灯闪烁了，我的开发板（西兰花开发板，STM32F103VET6）里有三个LED灯，会各自闪烁，按照默认配置，其闪烁频率分别是1/6秒一亮一灭，1/3秒一亮一灭和1/2秒一亮一灭。

下一篇分析启动文件stm32f10x.s代码内容，了解CM3的内核。