FreeRTOS 是一个可裁剪、可剥夺型的多任务内核,而且没有任务数限制。FreeRTOS 提供了实时操作系统所需的所有功能,包括资源管理、同步、任务通信等。
FreeRTOS 是用 C 和汇编来写的,其中绝大部分都是用 C 语言编写的,只有极少数的与处理器密切相关的部分代码才是用汇编写的,FreeRTOS 结构简洁,可读性很强!最主要的是非常适合初次接触嵌入式实时操作系统学生、嵌入式系统开发人员和爱好者学习。
最新版本 V9.0.0(2016年),尽管现在 FreeRTOS 的版本已经更新到 V10.4.1 了,但是我们还是选择 V9.0.0,因为内核很稳定,并且网上资料很多,因为 V10.0.0 版本之后是亚马逊收购了FreeRTOS之后才出来的版本,主要添加了一些云端组件,一般采用 V9.0.0 版本足以。
3. 配置时钟
RCC 设置,选择 HSE(外部高速时钟) 为 Crystal/Ceramic Resonator(晶振/陶瓷谐振器)
选择 Clock Configuration,配置系统时钟 SYSCLK 为 72MHz
修改 HCLK 的值为 72 后,输入回车,软件会自动修改所有配置
4. 配置调试模式
非常重要的一步,否则会造成第一次烧录程序后续无法识别调试器
SYS 设置,选择 Debug 为 Serial Wire
在 System Core
中选择 SYS
,对 Timebase Source
进行设置,选择 TIM1
作为HAL库的时基(除了 SysTick
外都可以)。
在基于STM32 HAL的项目中,一般需要维护的 “时基” 主要有2个:
而这些 “时基” 该去如何维护,主要分为两种情况考虑:
裸机运行:
可以通过 SysTick
(滴答定时器)或 (TIMx
)定时器 的方式来维护 SYS Timebase Source
,也就是HAL库中的 uwTick
,这是HAL库中维护的一个全局变量。在裸机运行的情况下,我们一般选择默认的 SysTick
(滴答定时器) 方式即可,也就是直接放在 SysTick_Handler()
中断服务函数中来维护。
带OS运行:
前面提到的 SYS Timebase Source
是STM32的HAL库中的新增部分,主要用于实现 HAL_Delay()
以及作为各种 timeout 的时钟基准。
在使用了OS(操作系统)之后,OS的运行也需要一个时钟基准(简称“时基”),来对任务和时间等进行管理。而OS的这个 时基 一般也都是通过 SysTick
(滴答定时器) 来维护的,这时就需要考虑 “HAL的时基” 和 “OS的时基” 是否要共用 SysTick
(滴答定时器) 了。
如果共用SysTick,当我们在CubeMX中选择启用FreeRTOS之后,在生成代码时,CubeMX一定会报如下提示:
强烈建议用户在使用FreeRTOS的时候,不要使用
SysTick
(滴答定时器)作为 “HAL的时基”,因为FreeRTOS要用,最好是要换一个!!!如果共用,潜在一定风险。
在 Middleware
中选择 FREERTOS
设置,并选择 CMSIS_V1
接口版本
CMSIS是一种接口标准,目的是屏蔽软硬件差异以提高软件的兼容性。RTOS v1使得软件能够在不同的实时操作系统下运行(屏蔽不同RTOS提供的API的差别),而RTOS v2则是拓展了RTOS v1,兼容更多的CPU架构和实时操作系统。因此我们在使用时可以根据实际情况选择,如果学习过程中使用STM32F1、F4等单片机时没必要选择RTOS v2,更高的兼容性背后时更加冗余的代码,理解起来比较困难。
在 Config parameters
进行具体参数配置。
Kernel settings:
Enabled
:RTOS使用抢占式调度器;Disabled:RTOS使用协作式调度器(时间片)。1000
,即周期就是1ms。RTOS系统节拍中断的频率,单位为HZ。128
Words,那么真正的堆栈大小就是 128*4 = 512 Byte。Enabled
空闲任务放弃CPU使用权给其他同优先级的用户任务。Memory management settings:
Dynamic/Static
支持动态/静态内存申请heap_4
。Hook function related definitions:
Run time and task stats gathering related definitions:
Co-routine related definitions:
Software timer definitions:
Interrupt nesting behaviour configuration:
要想使用软件定时器必须在 Config parameters
中把 USE_TIMERS
选择 Enabled
来使能。
在 Timers and Semaphores
进行配置。
osTimerPeriodic
周期定时器,osTimerOnce
单次定时器Dynamic
动态内存创建查看 STM32CubeMX学习笔记(6)——USART串口使用
输入项目名和项目路径
选择应用的 IDE 开发环境 MDK-ARM V5
每个外设生成独立的 ’.c/.h’
文件
不勾:所有初始化代码都生成在 main.c
勾选:初始化代码生成在对应的外设文件。 如 GPIO 初始化代码生成在 gpio.c 中。
点击 GENERATE CODE 生成代码
软件定时器在被创建之后,当经过设定的时钟计数值后会触发用户定义的回调函数。 定时精度与系统时钟的周期有关。一般系统利用 SysTick 作为软件定时器的基础时钟,软件定时器的回调函数类似硬件的中断服务函数,所以,回调函数也要快进快出,而且回调函数中不能有任何阻塞任务运行的情况(软件定时器回调函数的上下文环境是任务),比如 vTaskDelay() 以及其它能阻塞任务运行的函数,两次触发回调函数的时间间隔 xTimerPeriodInTicks 叫定时器的定时周期。
FreeRTOS 提供的软件定时器支持单次模式和周期模式,单次模式和周期模式的定时时间到之后都会调用软件定时器的回调函数,用户可以在回调函数中加入要执行的工程代码。
FreeRTOSConfig.h
中的宏定义configUSE_TIMERS
设置为 1 ,将相关代码编译进来,才能正常使用软件定时器相关功能。在操作系统中,通常软件定时器以系统节拍周期为计时单位。系统节拍是系统的心跳节拍,表示系统时钟的频率,就类似人的心跳,1s 能跳动多少下,系统节拍配置为 configTICK_RATE_HZ
,该宏在 FreeRTOSConfig.h
中有定义,默认是 1000。那么系统的时钟节拍周期就为 1ms(1s 跳动 1000 下,每一下就为 1ms)。软件定时器的所定时数值必须是这个节拍周期的整数倍,例如节拍周期是 10ms,那么上层软件定时器定时数值只能是10ms,20ms,100ms 等,而不能取值为 15ms。由于节拍定义了系统中定时器能够分辨的精确度,系统可以根据实际系统 CPU 的处理能力和实时性需求设置合适的数值,系统节拍周期的值越小,精度越高,但是系统开销也将越大,因为这代表在 1 秒中系统进入时钟中断的次数也就越多。
configTIMER_TASK_PRIORITY
,为了更好响应,该优先级应设置为所有任务中最高的优先级。configTIMER_TASK_STACK_DEPTH
个字节。创建一个软件定时器,并返回一个定时器ID。
函数 | osTimerId osTimerCreate (const osTimerDef_t *timer_def, os_timer_type type, void *argument) |
---|---|
参数 | timer_def: 引用由osTimerDef定义的定时器 type: 设置为 osTimerPeriodic,那么软件定时器的工作模式就是周期模式, 一直会以用户指定的 xTimerPeriod 周期去执行回调函数。如果设置为 osTimerOnce,那么软件定时器就在用户指定的 xTimerPeriod 周期下运行一次后就进入休眠态 argument: 回调函数传入形参 |
返回值 | 成功返回定时器ID,失败返回0 |
启动软件定时器。该函数可以在中断中使用。
函数 | osStatus osTimerStart (osTimerId timer_id, uint32_t millisec) |
---|---|
参数 | timer_id: 定时器ID millisec: 用户指定的超时时间,单位为系统节拍周期(即 tick),如果在 FreeRTOS 调度器开启之前调用 osTimerStart(),该形参将不起作用 |
返回值 | 错误码 |
停止一个软件定时器,让其进入休眠态。该函数可以在中断中使用。
函数 | osStatus osTimerStop (osTimerId timer_id) |
---|---|
参数 | timer_id: 定时器ID |
返回值 | 错误码 |
用于删除一个已经被创建成功的软件定时器,删除之后就无法使用该定时器,并且定时器相应的资源也会被系统回收释放。
函数 | osStatus osTimerDelete (osTimerId timer_id) |
---|---|
参数 | timer_id: 定时器ID |
返回值 | 错误码 |
/* USER CODE END Header */
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h"
#include "cmsis_os.h"
/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */
#include
#include
/* USER CODE END Includes */
/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PTD */
/* USER CODE END PTD */
/* Private define ------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PD */
/* USER CODE END PD */
/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PM */
/* USER CODE END PM */
/* Private variables ---------------------------------------------------------*/
UART_HandleTypeDef huart1;
DMA_HandleTypeDef hdma_usart1_rx;
DMA_HandleTypeDef hdma_usart1_tx;
osThreadId defaultTaskHandle;
osTimerId Swtmr1Handle;
osTimerId Swtmr2Handle;
/* USER CODE BEGIN PV */
static uint32_t TmrCb_Count1 = 0; /* 记录软件定时器 1 回调函数执行次数 */
static uint32_t TmrCb_Count2 = 0; /* 记录软件定时器 2 回调函数执行次数 */
/* USER CODE END PV */
/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
void SystemClock_Config(void);
static void MX_GPIO_Init(void);
static void MX_DMA_Init(void);
static void MX_USART1_UART_Init(void);
void StartDefaultTask(void const * argument);
void Swtmr1_Callback(void const * argument);
void Swtmr2_Callback(void const * argument);
/* USER CODE BEGIN PFP */
/* USER CODE END PFP */
/* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 */
/* USER CODE END 0 */
/**
* @brief The application entry point.
* @retval int
*/
int main(void)
{
/* USER CODE BEGIN 1 */
/* USER CODE END 1 */
/* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/
/* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
HAL_Init();
/* USER CODE BEGIN Init */
/* USER CODE END Init */
/* Configure the system clock */
SystemClock_Config();
/* USER CODE BEGIN SysInit */
/* USER CODE END SysInit */
/* Initialize all configured peripherals */
MX_GPIO_Init();
MX_DMA_Init();
MX_USART1_UART_Init();
/* USER CODE BEGIN 2 */
/* USER CODE END 2 */
/* USER CODE BEGIN RTOS_MUTEX */
/* add mutexes, ... */
/* USER CODE END RTOS_MUTEX */
/* USER CODE BEGIN RTOS_SEMAPHORES */
/* add semaphores, ... */
/* USER CODE END RTOS_SEMAPHORES */
/* Create the timer(s) */
/* definition and creation of Swtmr1 */
osTimerDef(Swtmr1, Swtmr1_Callback);
Swtmr1Handle = osTimerCreate(osTimer(Swtmr1), osTimerPeriodic, NULL);
/* definition and creation of Swtmr2 */
osTimerDef(Swtmr2, Swtmr2_Callback);
Swtmr2Handle = osTimerCreate(osTimer(Swtmr2), osTimerOnce, NULL);
/* USER CODE BEGIN RTOS_TIMERS */
/* start timers, add new ones, ... */
/* USER CODE END RTOS_TIMERS */
/* USER CODE BEGIN RTOS_QUEUES */
/* add queues, ... */
/* USER CODE END RTOS_QUEUES */
/* Create the thread(s) */
/* definition and creation of defaultTask */
osThreadDef(defaultTask, StartDefaultTask, osPriorityNormal, 0, 128);
defaultTaskHandle = osThreadCreate(osThread(defaultTask), NULL);
/* USER CODE BEGIN RTOS_THREADS */
/* add threads, ... */
/* USER CODE END RTOS_THREADS */
/* Start scheduler */
osKernelStart();
/* We should never get here as control is now taken by the scheduler */
/* Infinite loop */
/* USER CODE BEGIN WHILE */
while (1)
{
/* USER CODE END WHILE */
/* USER CODE BEGIN 3 */
}
/* USER CODE END 3 */
}
/**
* @brief System Clock Configuration
* @retval None
*/
void SystemClock_Config(void)
{
RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};
/** Initializes the RCC Oscillators according to the specified parameters
* in the RCC_OscInitTypeDef structure.
*/
RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;
RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;
RCC_OscInitStruct.HSEPredivValue = RCC_HSE_PREDIV_DIV1;
RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLMUL = RCC_PLL_MUL9;
if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
/** Initializes the CPU, AHB and APB buses clocks
*/
RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
|RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;
RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_2) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
}
/**
* @brief USART1 Initialization Function
* @param None
* @retval None
*/
static void MX_USART1_UART_Init(void)
{
/* USER CODE BEGIN USART1_Init 0 */
/* USER CODE END USART1_Init 0 */
/* USER CODE BEGIN USART1_Init 1 */
/* USER CODE END USART1_Init 1 */
huart1.Instance = USART1;
huart1.Init.BaudRate = 115200;
huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;
huart1.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;
huart1.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;
if (HAL_UART_Init(&huart1) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
/* USER CODE BEGIN USART1_Init 2 */
/* USER CODE END USART1_Init 2 */
}
/**
* Enable DMA controller clock
*/
static void MX_DMA_Init(void)
{
/* DMA controller clock enable */
__HAL_RCC_DMA1_CLK_ENABLE();
/* DMA interrupt init */
/* DMA1_Channel4_IRQn interrupt configuration */
HAL_NVIC_SetPriority(DMA1_Channel4_IRQn, 5, 0);
HAL_NVIC_EnableIRQ(DMA1_Channel4_IRQn);
/* DMA1_Channel5_IRQn interrupt configuration */
HAL_NVIC_SetPriority(DMA1_Channel5_IRQn, 5, 0);
HAL_NVIC_EnableIRQ(DMA1_Channel5_IRQn);
}
/**
* @brief GPIO Initialization Function
* @param None
* @retval None
*/
static void MX_GPIO_Init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
/* GPIO Ports Clock Enable */
__HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();
__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
__HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
/*Configure GPIO pin Output Level */
HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, LED_G_Pin|LED_B_Pin|LED_R_Pin, GPIO_PIN_SET);
/*Configure GPIO pin : KEY2_Pin */
GPIO_InitStruct.Pin = KEY2_Pin;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
HAL_GPIO_Init(KEY2_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);
/*Configure GPIO pin : KEY1_Pin */
GPIO_InitStruct.Pin = KEY1_Pin;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
HAL_GPIO_Init(KEY1_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);
/*Configure GPIO pins : LED_G_Pin LED_B_Pin LED_R_Pin */
GPIO_InitStruct.Pin = LED_G_Pin|LED_B_Pin|LED_R_Pin;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);
}
/* USER CODE BEGIN 4 */
/**
* @brief 重定向c库函数printf到USARTx
* @retval None
*/
int fputc(int ch, FILE *f)
{
HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&ch, 1, 0xffff);
return ch;
}
/**
* @brief 重定向c库函数getchar,scanf到USARTx
* @retval None
*/
int fgetc(FILE *f)
{
uint8_t ch = 0;
HAL_UART_Receive(&huart1, &ch, 1, 0xffff);
return ch;
}
/* USER CODE END 4 */
/* USER CODE BEGIN Header_StartDefaultTask */
/**
* @brief Function implementing the defaultTask thread.
* @param argument: Not used
* @retval None
*/
/* USER CODE END Header_StartDefaultTask */
void StartDefaultTask(void const * argument)
{
/* USER CODE BEGIN 5 */
osTimerStart(Swtmr1Handle, 1000);
osTimerStart(Swtmr2Handle, 5000);
/* Infinite loop */
for(;;)
{
osDelay(1);
}
/* USER CODE END 5 */
}
/* Swtmr1_Callback function */
void Swtmr1_Callback(void const * argument)
{
/* USER CODE BEGIN Swtmr1_Callback */
TickType_t tick_num1;
TmrCb_Count1++; /* 每回调一次加一 */
tick_num1 = osKernelSysTick(); /* 获取滴答定时器的计数值 */
printf("swtmr1_callback %d\n", TmrCb_Count1);
printf("tick_num=%d\n", tick_num1);
/* USER CODE END Swtmr1_Callback */
}
/* Swtmr2_Callback function */
void Swtmr2_Callback(void const * argument)
{
/* USER CODE BEGIN Swtmr2_Callback */
TickType_t tick_num2;
TmrCb_Count2++; /* 每回调一次加一 */
tick_num2 = osKernelSysTick(); /* 获取滴答定时器的计数值 */
printf("swtmr2_callback %d\n", TmrCb_Count2);
printf("tick_num=%d\n", tick_num2);
/* USER CODE END Swtmr2_Callback */
}
/**
* @brief Period elapsed callback in non blocking mode
* @note This function is called when TIM1 interrupt took place, inside
* HAL_TIM_IRQHandler(). It makes a direct call to HAL_IncTick() to increment
* a global variable "uwTick" used as application time base.
* @param htim : TIM handle
* @retval None
*/
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
/* USER CODE BEGIN Callback 0 */
/* USER CODE END Callback 0 */
if (htim->Instance == TIM1) {
HAL_IncTick();
}
/* USER CODE BEGIN Callback 1 */
/* USER CODE END Callback 1 */
}
/**
* @brief This function is executed in case of error occurrence.
* @retval None
*/
void Error_Handler(void)
{
/* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug */
/* User can add his own implementation to report the HAL error return state */
/* USER CODE END Error_Handler_Debug */
}
#ifdef USE_FULL_ASSERT
/**
* @brief Reports the name of the source file and the source line number
* where the assert_param error has occurred.
* @param file: pointer to the source file name
* @param line: assert_param error line source number
* @retval None
*/
void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line)
{
/* USER CODE BEGIN 6 */
/* User can add his own implementation to report the file name and line number,
tex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) */
/* USER CODE END 6 */
}
#endif /* USE_FULL_ASSERT */
链接:https://pan.baidu.com/s/1n9Qn1atCu_HCaWInX6b0GA 提取码:1kar
用户代码要加在 USER CODE BEGIN N
和 USER CODE END N
之间,否则下次使用 STM32CubeMX 重新生成代码后,会被删除。
• 由 Leung 写于 2022 年 1 月 4 日
• 参考:STM32CubeMX FreeRTOS软件定时器实验
STM32CubeIDE(十一):FreeRTOS选项中Disable、CMSIS_V1和CMSIS_V2的区别
HAL库中的 SYS Timebase Source 和 SysTick_Handler()