STM32CubeMX学习笔记（37）——FreeRTOS实时操作系统使用（CPU使用率统计）

一、FreeRTOS简介

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。

• FreeRTOS官网：http://www.freertos.org/
• 代码托管网站：https://sourceforge.net/projects/freertos/files/FreeRTOS/

二、新建工程

1. 打开 STM32CubeMX 软件，点击“新建工程”

2. 选择 MCU 和封装

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

三、SYS Timebase Source

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：

1. HAL的时基，SYS Timebase Source
2. OS的时基（仅在使用OS的情况下才考虑）

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。

四、FreeRTOS

4.1 参数配置

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：

• USE_PREEMPTION： Enabled：RTOS使用抢占式调度器；Disabled：RTOS使用协作式调度器（时间片）。
• TICK_RATE_HZ： 值设置为1000，即周期就是1ms。RTOS系统节拍中断的频率，单位为HZ。
• MAX_PRIORITIES： 可使用的最大优先级数量。设置好以后任务就可以使用从0到（MAX_PRIORITIES - 1）的优先级，其中0位最低优先级，（MAX_PRIORITIES - 1）为最高优先级。
• MINIMAL_STACK_SIZE： 设置空闲任务的最小任务堆栈大小，以字为单位，而不是字节。如该值设置为128 Words，那么真正的堆栈大小就是 128*4 = 512 Byte。
• MAX_TASK_NAME_LEN： 设置任务名最大长度。
• IDLE_SHOULD_YIELD： Enabled 空闲任务放弃CPU使用权给其他同优先级的用户任务。
• USE_MUTEXES： 为1时使用互斥信号量，相关的API函数会被编译。
• USE_RECURSIVE_MUTEXES： 为1时使用递归互斥信号量，相关的API函数会被编译。
• USE_COUNTING_SEMAPHORES： 为1时启用计数型信号量， 相关的API函数会被编译。
• QUEUE_REGISTRY_SIZE： 设置可以注册的队列和信号量的最大数量，在使用内核调试器查看信号量和队列的时候需要设置此宏，而且要先将消息队列和信号量进行注册，只有注册了的队列和信号量才会在内核调试器中看到，如果不使用内核调试器的话次宏设置为0即可。
• USE_APPLICATION_TASK_TAG： 为1时可以使用vTaskSetApplicationTaskTag函数。
• ENABLE_BACKWARD_COMPATIBILITY： 为1时可以使V8.0.0之前的FreeRTOS用户代码直接升级到V8.0.0之后，而不需要做任何修改。
• USE_PORT_OPTIMISED_TASK_SELECTION： FreeRTOS有两种方法来选择下一个要运行的任务，一个是通用的方法，另外一个是特殊的方法，也就是硬件方法，使用MCU自带的硬件指令来实现。STM32有计算前导零指令吗，所以这里强制置1。
• USE_TICKLESS_IDLE： 置1：使能低功耗tickless模式；置0：保持系统节拍（tick）中断一直运行。假设开启低功耗的话可能会导致下载出现问题，因为程序在睡眠中，可用ISP下载办法解决。
• USE_TASK_NOTIFICATIONS： 为1时使用任务通知功能，相关的API函数会被编译。开启了此功能，每个任务会多消耗8个字节。
• RECORD_STACK_HIGH_ADDRESS： 为1时栈开始地址会被保存到每个任务的TCB中（假如栈是向下生长的）。

Memory management settings：

• Memory Allocation： Dynamic/Static 支持动态/静态内存申请
• TOTAL_HEAP_SIZE： 设置堆大小，如果使用了动态内存管理，FreeRTOS在创建 task, queue, mutex, software timer or semaphore的时候就会使用heap_x.c(x为1~5)中的内存申请函数来申请内存。这些内存就是从堆ucHeap[configTOTAL_HEAP_SIZE]中申请的。
• Memory Management scheme： 内存管理策略 heap_4。

Hook function related definitions：

• USE_IDLE_HOOK： 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。
• USE_TICK_HOOK： 置1：使用时间片钩子（Tick Hook）；置0：忽略时间片钩子。
• USE_MALLOC_FAILED_HOOK： 使用内存申请失败钩子函数。
• CHECK_FOR_STACK_OVERFLOW： 大于0时启用堆栈溢出检测功能，如果使用此功能用户必须提供一个栈溢出钩子函数，如果使用的话此值可以为1或者2，因为有两种栈溢出检测方法。

Run time and task stats gathering related definitions：

• GENERATE_RUN_TIME_STATS： 启用运行时间统计功能。
• USE_TRACE_FACILITY： 启用可视化跟踪调试。
• USE_STATS_FORMATTING_FUNCTIONS： 与宏configUSE_TRACE_FACILITY同时为1时会编译下面3个函数prvWriteNameToBuffer()、vTaskList()、vTaskGetRunTimeStats()。

Co-routine related definitions：

• USE_CO_ROUTINES： 启用协程。
• MAX_CO_ROUTINE_PRIORITIES： 协程的有效优先级数目。

Software timer definitions：

• USE_TIMERS： 启用软件定时器。

Interrupt nesting behaviour configuration：

• LIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY： 中断最低优先级。
• LIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY： 系统可管理的最高中断优先级。

4.2 打开相关配置

要想获得CPU使用率必须在 Config parameters 中把 GENERATE_RUN_TIME_STATS、USE_TRACE_FACILITY、USE_STATS_FORMATTING_FUNCTIONS 选择 Enabled 来使能。

4.3 创建任务Task

在 Tasks and Queues 进行配置。

我们创建三个测试任务。不知道三个任务的任务栈大小就要配这么多，不然运行不起来。

• Task Name： 任务名称
• Priority： 优先级，在 FreeRTOS 中，数值越大优先级越高，0 代表最低优先级
• Stack Size (Words)： 堆栈大小，单位为字，在32位处理器（STM32），一个字等于4字节，如果传入512那么任务大小为512*4字节
• Entry Function： 入口函数
• Code Generation Option： 代码生成选项
• Parameter： 任务入口函数形参，不用的时候配置为0或NULL即可
• Allocation： 分配方式：Dynamic 动态内存创建
• Buffer Name： 缓冲区名称
• Conrol Block Name： 控制块名称

五、TIM6基本定时器

5.1 参数配置

在 Timers 中选择 TIM6 设置，并勾选 Activated 激活

在 Parameter Settings 进行具体参数配置。

Tclk 即内部时钟CK_INT，经过APB1预分频器后分频提供，如果APB1预分频系数等于1，则频率不变，否则频率乘以2，库函数中APB1预分频的系数是2，即PCLK1=36M，如图所以定时器时钟Tclk=36*2=72M。

定时器溢出时间：

Tout = 1 / (Tclk / (psc + 1)) ∗ (arr + 1)

• 定时器时钟Tclk：72MHz
• 预分频器psc：71
• 自动重装载寄存器arr：49

即 Tout = 1/(72MHz/(71+1))∗(49+1) = 50us

• Prescaler（时钟预分频数）：72-1 则驱动计数器的时钟 CK_CNT = CK_INT(即72MHz)/(71+1) = 1MHz
• Counter Mode（计数模式）：Up（向上计数模式） 基本定时器只能是向上计数
• Counter Period（自动重装载值）：50-1 则定时时间 1/CK_CLK*(49+1) = 50us
• auto-reload-preload（自动重装载）：Enable（使能）
• TRGO Parameters（触发输出）：不使能 在定时器的定时时间到达的时候输出一个信号(如：定时器更新产生TRGO信号来触发ADC的同步转换)
  

5.2 配置NVIC

使能定时器中断

六、UART串口打印

查看 STM32CubeMX学习笔记（6）——USART串口使用

七、生成代码

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

八、CPU利用率统计

8.1 基本概念

CPU 使用率其实就是系统运行的程序占用的 CPU 资源，表示机器在某段时间程序运行的情况，如果这段时间中，程序一直在占用 CPU 的使用权，那么可以人为 CPU 的利用率是 100%。CPU 的利用率越高，说明机器在这个时间上运行了很多程序，反之较少。利用率的高低与 CPU 强弱有直接关系，就像一段一模一样的程序，如果使用运算速度很慢的 CPU，它可能要运行 1000ms，而使用很运算速度很快的 CPU 可能只需要 10ms，那么在 1000ms 这段时间中，前者的 CPU 利用率就是 100%，而后者的 CPU 利用率只有 1%，因为 1000ms 内前者都在使用 CPU 做运算，而后者只使用 10ms 的时间做运算，剩下的时间 CPU 可以做其他事情。

FreeRTOS 是多任务操作系统，对 CPU 都是分时使用的：比如 A 任务占用 10ms，然后 B 任务占用 30ms，然后空闲 60ms，再又是 A 任务占 10ms，B 任务占 30ms，空闲 60ms;

8.2 FreeRTOS进行CPU利用率统计

在调试的时候很有必要得到当前系统的 CPU 利用率相关信息，但是在产品发布的时候，就可以把 CPU 利用率统计这个功能去掉，因为使用任何功能的时候，都是需要消耗系统资源的，FreeRTOS 是使用一个外部的变量进行统计时间的，并且消耗一个高精度的定时器，其用于定时的精度是系统时钟节拍的 10-20 倍，比如当前系统时钟节拍是 1000HZ，那么定时器的计数节拍就要是 10000-20000HZ。而且 FreeRTOS 进行 CPU 利用率统计的时候，也有一定缺陷，因为它没有对进行 CPU 利用率统计时间的变量做溢出保护，我们使用的是 32 位变量来系统运行的时间计数值，而按 20000HZ 的中断频率计算，每进入一中断就是 50us，变量加一，最大支持计数时间：2^32 * 50us / 3600s = 59.6 分钟，运行时间超过了 59.6 分钟后统计的结果将不准确，除此之外整个系统一直响应定时器 50us 一次的中断会比较影响系统的性能。

九、示例

9.1 CPU 利用率统计实验

CPU 利用率实验是是在 FreeRTOS 中创建了三个任务，其中两个任务是普通任务，另
一个任务通过 osThreadList() 和 vTaskGetRunTimeStats() 获取 CPU 利用率与任务相关信息并通过串口打印出来。

修改main.c

/* 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 ---------------------------------------------------------*/
TIM_HandleTypeDef htim6;

UART_HandleTypeDef huart1;
DMA_HandleTypeDef hdma_usart1_rx;
DMA_HandleTypeDef hdma_usart1_tx;

osThreadId defaultTaskHandle;
osThreadId LED1Handle;
osThreadId LED2Handle;
osThreadId CPUHandle;
/* USER CODE BEGIN PV */
uint32_t g_osRuntimeCounter;
/* 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);
static void MX_TIM6_Init(void);
void StartDefaultTask(void const * argument);
void LED1Task(void const * argument);
void LED2Task(void const * argument);
void CPUTask(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();
  MX_TIM6_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
  HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim6);    // 开启定时器中断
  /* 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 */

  /* 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);

  /* definition and creation of LED1 */
  osThreadDef(LED1, LED1Task, osPriorityIdle, 0, 64);
  LED1Handle = osThreadCreate(osThread(LED1), NULL);

  /* definition and creation of LED2 */
  osThreadDef(LED2, LED2Task, osPriorityIdle, 0, 64);
  LED2Handle = osThreadCreate(osThread(LED2), NULL);

  /* definition and creation of CPU */
  osThreadDef(CPU, CPUTask, osPriorityIdle, 0, 256);
  CPUHandle = osThreadCreate(osThread(CPU), 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 TIM6 Initialization Function
  * @param None
  * @retval None
  */
static void MX_TIM6_Init(void)
{

  /* USER CODE BEGIN TIM6_Init 0 */

  /* USER CODE END TIM6_Init 0 */

  TIM_MasterConfigTypeDef sMasterConfig = {0};

  /* USER CODE BEGIN TIM6_Init 1 */

  /* USER CODE END TIM6_Init 1 */
  htim6.Instance = TIM6;
  htim6.Init.Prescaler = 72-1;
  htim6.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
  htim6.Init.Period = 50-1;
  htim6.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_ENABLE;
  if (HAL_TIM_Base_Init(&htim6) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  sMasterConfig.MasterOutputTrigger = TIM_TRGO_RESET;
  sMasterConfig.MasterSlaveMode = TIM_MASTERSLAVEMODE_DISABLE;
  if (HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization(&htim6, &sMasterConfig) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  /* USER CODE BEGIN TIM6_Init 2 */

  /* USER CODE END TIM6_Init 2 */

}

/**
  * @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_IT_RISING;
  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_IT_RISING;
  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);

  /* EXTI interrupt init*/
  HAL_NVIC_SetPriority(EXTI0_IRQn, 5, 0);
  HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI0_IRQn);

  HAL_NVIC_SetPriority(EXTI15_10_IRQn, 5, 0);
  HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI15_10_IRQn);

}

/* 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 */

  /* Infinite loop */
  for(;;)
  {
    osDelay(1);
  }
  /* USER CODE END 5 */
}

/* USER CODE BEGIN Header_LED1Task */
/**
* @brief Function implementing the LED1 thread.
* @param argument: Not used
* @retval None
*/
/* USER CODE END Header_LED1Task */
void LED1Task(void const * argument)
{
  /* USER CODE BEGIN LED1Task */
  /* Infinite loop */
  for(;;)
  {
    osDelay(500);   /* 延时500个tick */
    printf("LED1_ON\r\n");
    osDelay(500);   /* 延时500个tick */
    printf("LED1_OFF\r\n");
  }
  /* USER CODE END LED1Task */
}

/* USER CODE BEGIN Header_LED2Task */
/**
* @brief Function implementing the LED2 thread.
* @param argument: Not used
* @retval None
*/
/* USER CODE END Header_LED2Task */
void LED2Task(void const * argument)
{
  /* USER CODE BEGIN LED2Task */
  /* Infinite loop */
  for(;;)
  {
    osDelay(300);   /* 延时300个tick */
    printf("LED2_ON\r\n");
    osDelay(300);   /* 延时300个tick */
    printf("LED2_OFF\r\n");
  }
  /* USER CODE END LED2Task */
}

/* USER CODE BEGIN Header_CPUTask */
/**
* @brief Function implementing the CPU thread.
* @param argument: Not used
* @retval None
*/
/* USER CODE END Header_CPUTask */
void CPUTask(void const * argument)
{
  /* USER CODE BEGIN CPUTask */
  uint8_t CPU_RunInfo[400];                 //保存任务运行时间信息
  /* Infinite loop */
  for(;;)
  {
    memset(CPU_RunInfo,0,400);              //信息缓冲区清零
    
    osThreadList(CPU_RunInfo);              //获取任务运行时间信息
    
    printf("---------------------------------------------\r\n");
    printf("Task      Task_Status Priority  Remaining_Stack Task_No\r\n");
    printf("%s", CPU_RunInfo);
    printf("---------------------------------------------\r\n");
    
    memset(CPU_RunInfo,0,400);              //信息缓冲区清零
    
    vTaskGetRunTimeStats((char *)&CPU_RunInfo);
    
    printf("Task       Running_Count        Utilization\r\n");
    printf("%s", CPU_RunInfo);
    printf("---------------------------------------------\r\n\n");
    osDelay(1000);
  }
  /* USER CODE END CPUTask */
}

/**
  * @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 */
  if(htim->Instance == TIM6)
  {
      g_osRuntimeCounter++;
  }
  /* 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 */

需要实现一个中断频率为 20000HZ 定时器，用于系统运行时间统计，其实很简单，只需将 g_osRuntimeCounter 变量自加即可，这个变量是用于记录系统运行时间的，中断服务函数见下

修改stm32f1xx_it.c

/* USER CODE END Header */

/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h"
#include "stm32f1xx_it.h"
/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */

/* USER CODE END Includes */

/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN TD */

/* USER CODE END TD */

/* Private define ------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PD */

/* USER CODE END PD */

/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PM */

/* USER CODE END PM */

/* Private variables ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PV */

/* USER CODE END PV */

/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PFP */

/* USER CODE END PFP */

/* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 */

/* USER CODE END 0 */

/* External variables --------------------------------------------------------*/
extern TIM_HandleTypeDef htim6;
extern DMA_HandleTypeDef hdma_usart1_rx;
extern DMA_HandleTypeDef hdma_usart1_tx;
extern UART_HandleTypeDef huart1;
extern TIM_HandleTypeDef htim1;

/* USER CODE BEGIN EV */
extern uint32_t g_osRuntimeCounter;
/* USER CODE END EV */

/******************************************************************************/
/*           Cortex-M3 Processor Interruption and Exception Handlers          */
/******************************************************************************/
/**
  * @brief This function handles Non maskable interrupt.
  */
void NMI_Handler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN NonMaskableInt_IRQn 0 */

  /* USER CODE END NonMaskableInt_IRQn 0 */
  /* USER CODE BEGIN NonMaskableInt_IRQn 1 */

  /* USER CODE END NonMaskableInt_IRQn 1 */
}

/**
  * @brief This function handles Hard fault interrupt.
  */
void HardFault_Handler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN HardFault_IRQn 0 */

  /* USER CODE END HardFault_IRQn 0 */
  while (1)
  {
    /* USER CODE BEGIN W1_HardFault_IRQn 0 */
    /* USER CODE END W1_HardFault_IRQn 0 */
  }
}

/**
  * @brief This function handles Memory management fault.
  */
void MemManage_Handler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN MemoryManagement_IRQn 0 */

  /* USER CODE END MemoryManagement_IRQn 0 */
  while (1)
  {
    /* USER CODE BEGIN W1_MemoryManagement_IRQn 0 */
    /* USER CODE END W1_MemoryManagement_IRQn 0 */
  }
}

/**
  * @brief This function handles Prefetch fault, memory access fault.
  */
void BusFault_Handler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN BusFault_IRQn 0 */

  /* USER CODE END BusFault_IRQn 0 */
  while (1)
  {
    /* USER CODE BEGIN W1_BusFault_IRQn 0 */
    /* USER CODE END W1_BusFault_IRQn 0 */
  }
}

/**
  * @brief This function handles Undefined instruction or illegal state.
  */
void UsageFault_Handler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN UsageFault_IRQn 0 */

  /* USER CODE END UsageFault_IRQn 0 */
  while (1)
  {
    /* USER CODE BEGIN W1_UsageFault_IRQn 0 */
    /* USER CODE END W1_UsageFault_IRQn 0 */
  }
}

/**
  * @brief This function handles Debug monitor.
  */
void DebugMon_Handler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN DebugMonitor_IRQn 0 */

  /* USER CODE END DebugMonitor_IRQn 0 */
  /* USER CODE BEGIN DebugMonitor_IRQn 1 */

  /* USER CODE END DebugMonitor_IRQn 1 */
}

/******************************************************************************/
/* STM32F1xx Peripheral Interrupt Handlers                                    */
/* Add here the Interrupt Handlers for the used peripherals.                  */
/* For the available peripheral interrupt handler names,                      */
/* please refer to the startup file (startup_stm32f1xx.s).                    */
/******************************************************************************/

/**
  * @brief This function handles EXTI line0 interrupt.
  */
void EXTI0_IRQHandler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN EXTI0_IRQn 0 */

  /* USER CODE END EXTI0_IRQn 0 */
  HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(KEY1_Pin);
  /* USER CODE BEGIN EXTI0_IRQn 1 */

  /* USER CODE END EXTI0_IRQn 1 */
}

/**
  * @brief This function handles DMA1 channel4 global interrupt.
  */
void DMA1_Channel4_IRQHandler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN DMA1_Channel4_IRQn 0 */

  /* USER CODE END DMA1_Channel4_IRQn 0 */
  HAL_DMA_IRQHandler(&hdma_usart1_tx);
  /* USER CODE BEGIN DMA1_Channel4_IRQn 1 */

  /* USER CODE END DMA1_Channel4_IRQn 1 */
}

/**
  * @brief This function handles DMA1 channel5 global interrupt.
  */
void DMA1_Channel5_IRQHandler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN DMA1_Channel5_IRQn 0 */

  /* USER CODE END DMA1_Channel5_IRQn 0 */
  HAL_DMA_IRQHandler(&hdma_usart1_rx);
  /* USER CODE BEGIN DMA1_Channel5_IRQn 1 */

  /* USER CODE END DMA1_Channel5_IRQn 1 */
}

/**
  * @brief This function handles TIM1 update interrupt.
  */
void TIM1_UP_IRQHandler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN TIM1_UP_IRQn 0 */

  /* USER CODE END TIM1_UP_IRQn 0 */
  HAL_TIM_IRQHandler(&htim1);
  /* USER CODE BEGIN TIM1_UP_IRQn 1 */

  /* USER CODE END TIM1_UP_IRQn 1 */
}

/**
  * @brief This function handles USART1 global interrupt.
  */
void USART1_IRQHandler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN USART1_IRQn 0 */

  /* USER CODE END USART1_IRQn 0 */
  HAL_UART_IRQHandler(&huart1);
  /* USER CODE BEGIN USART1_IRQn 1 */

  /* USER CODE END USART1_IRQn 1 */
}

/**
  * @brief This function handles EXTI line[15:10] interrupts.
  */
void EXTI15_10_IRQHandler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN EXTI15_10_IRQn 0 */

  /* USER CODE END EXTI15_10_IRQn 0 */
  HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(KEY2_Pin);
  /* USER CODE BEGIN EXTI15_10_IRQn 1 */

  /* USER CODE END EXTI15_10_IRQn 1 */
}

/**
  * @brief This function handles TIM6 global interrupt.
  */
void TIM6_IRQHandler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN TIM6_IRQn 0 */

  /* USER CODE END TIM6_IRQn 0 */
  HAL_TIM_IRQHandler(&htim6);
  /* USER CODE BEGIN TIM6_IRQn 1 */

  /* USER CODE END TIM6_IRQn 1 */
}

/* USER CODE BEGIN 1 */
void configureTimerForRunTimeStats(void)
{
    g_osRuntimeCounter = 0;
}

unsigned long getRunTimeCounterValue(void)
{
    return g_osRuntimeCounter;
}
/* USER CODE END 1 */

查看打印：

9.2 工程代码

链接：https://pan.baidu.com/s/1J6NWYw7fZIK7rOsURHVTaA?pwd=cyer 提取码：cyer

十、注意事项

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 13 日

• 参考：cubemx+freertos CPU占用率检测
　　　　freeRtos学习笔记 (9) 移植和CPU利用率统计
　　　　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()