FreeRTOS学习笔记01|移植FreeRTOS到STM32L431RCT6

一、移植准备

1.硬件准备

TencentOS-tiny开发板EVB_MX+，其控制芯片为STM32L431RCT6

TencentOS-tiny.png

2、下载FreeRTOS

• 官方下载链接：下载官方发布的包，最新发布的版本为FreeRTOSv202104.00.zip
  下图解压之后压缩包里的内容

package.png

二、开始移植

1.源文件复制

在STM32工程文件夹中创建FreeRTOS目录
将需要的RTOS源文件复制到刚刚创建的目录中

move.png

进入STM32工程的FreeRTOS目录，接着进入portable目录
仅仅保留 GCC 、IAR、MemMang、RVDS 这四个目录，其他的都可以删除。如下图。

save.png

其中Gcc、IAR、RVDS（Keil）是分别适配这三种编译器，MemMang是FreeRTOS提供的内存管理算法。

2.添加源文件到MDK工程中

RTOS大致分为三种文件：层移植文件、内核实现文件、配置文件

rtos.png

2.1添加FreeRTOS内核源码

新建 FreeRTOS/kernel 分组，添加位于 FreeRTOS 文件夹下的所有c文件：

sourcecfile.png

kernel.png

2.2添加底层移植文件

新建 FreeRTOS/portable 分组，因为这里我们是MDK移植环境，STM32L431RCT6属于带FPU的Cortex-M4内核，所以添加位于 FreeRTOS\portable\RVDS\ARM_CM4F 下的 port.c 文件：

port.png

再添加位于 FreeRTOS\portable\MemMang 下的 heap_4.c 文件，为FreeRTOS提供一种动态内存管理算法：

heap.png

2.3添加FreeRTOS配置文件

FreeRTOSConfig文件需要在Demo中寻找

config.png

找到之后将其复制到STM32工程下的FreeRTOS目录
创建新的文件夹其命名为config

config.png

添加到MDK分组中：

image.png

3.添加头文件路径

path.png

添加头文件之后进行编译：

image.png

编译之后发现有三处重复定义：这是因为在 stm32l4xx_it.c 中重复定义造成的。
解决方法就是将这些中断函数注释。
问题产生原因：在FreeRTOSConfig.h文件中可以发现，这三个宏设置了PendSV和SVC中断处理程序以及SysTick函数，将这三个处理程序交由FreeRTOS实现，但这会与stm32l4xx_it.c中默认的中断处理程序冲突，将其屏蔽：

image.png

image.png

再次编译

image.png

出现了四个错误，这是因为在FreeRTOSconfig.h 中开了相关功能，但是这些功能函数没有实现，所以只要将其关闭即可。

image.png

重新编译，编译成功

三、修改FreeRTOS配置文件

1. 修改内核基本配置

STM32 HAL中定义了芯片的时钟（SystemCoreClock），此处使用extern声明此变量在外部

#if defined(__ICCARM__) || defined(__CC_ARM) || defined(__GNUC__)
  #include 
  extern uint32_t SystemCoreClock;
#endif

image.png

2.添加头文件

在main.c文件中添加

#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"

3.添加HAL库滴答函数

在port.c文件中添加

#include "stm32l4xx_hal.h"

找到 void xPortSysTickHandler( void )函数，在其方法体中添加HAL_IncTick()函数

#include "stm32l4xx_hal.h"
void xPortSysTickHandler( void )
{
    HAL_IncTick();  // HAL库滴答
    vPortRaiseBASEPRI();
    {
        if( xTaskIncrementTick() != pdFALSE )
        {
            portNVIC_INT_CTRL_REG = portNVIC_PENDSVSET_BIT;
        }
    }
    vPortClearBASEPRIFromISR();
}

image.png

四、测试是否移植成功

0.重定向printf()

#include "stdio.h"

int fputc(int ch, FILE *f)
{
    HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t *)&ch, 1, 0xFFFF);  //串口二
    return ch;
}
    

1.编写任务函数

void start_task(void *arg);
void rtos_task_LED(void *arg);
void rtos_task_print(void *arg);
void rtos_task_collectLuxValue(void *arg);

void start_task(void *arg)
{
    taskENTER_CRITICAL();    // 创建临界区
    
    xTaskCreate(rtos_task_LED,"TASK1",128,NULL,1,NULL);// 创建led任务
    xTaskCreate(rtos_task_print,"TASK2",128,NULL,3,NULL);//创建输出任务
    xTaskCreate(rtos_task_collectLuxValue,"TASK4",512,NULL,4,NULL);//创建光照采集任务
   
    vTaskDelete(start_task_handler); //删除开始任务
    taskEXIT_CRITICAL();    // 退出临界区
}


void rtos_task_LED(void *arg)
{
    for(;;)
    {
        E53_SC1_LED_ON();
        vTaskDelay(1000);
        E53_SC1_LED_OFF();
        vTaskDelay(1000);
    }
}

void rtos_task_print(void *arg)
{
    for(;;)
    {
        printf("task 1 FreeRTOS running...\r\n");
        
        vTaskDelay(1000);
    }
}

void rtos_task_collectLuxValue(void *arg)
{
    double luxValue = 0;
    for(;;)
    {
        luxValue = Convert_BH1750();
        
        printf("luxValue : %f  \r\n" ,luxValue);
        
        vTaskDelay(1000);
    }
}

2.创建任务函数

在main函数前声明一个句柄 TaskHandle_t start_task_handler;
在main函数中调用开启任务的方法

TaskHandle_t start_task_handler;  //句柄

xTaskCreate(start_task,  /* 指向任务函数的指针 */
                       "start_task", /* 任务的文本名字，只会在调试中用到 */
                        1024, /* 栈深度  */
                        NULL, /* 没有任务参数 */
                        5, /* 优先级 */  //5优先级最高0最低
                        &start_task_handler); /* 任务句柄 */
vTaskStartScheduler(); 

main函数代码 光照度的采集使用的是I2C协议

#include "e53_sc1.h"
#include "usart.h"

#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"

#include "stdio.h"

void start_task(void *arg);
void rtos_task_LED(void *arg);
void rtos_task_print(void *arg);
void rtos_task_collectLuxValue(void *arg);

void SystemClock_Config(void);

int fputc(int ch, FILE *f)
{
    HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t *)&ch, 1, 0xFFFF);
    return ch;
}

TaskHandle_t start_task_handler;  //句柄

int main(void)
{
  HAL_Init();
  SystemClock_Config();
  MX_GPIO_Init();
  MX_I2C1_Init();
  MX_LPUART1_UART_Init();
  MX_USART2_UART_Init();
  MX_USART3_UART_Init();
    
  Init_BH1750();
    
  xTaskCreate(start_task,"start_task",1024,NULL,5,&start_task_handler); 
  vTaskStartScheduler(); 
}

void start_task(void *arg)
{
    taskENTER_CRITICAL();    // 创建临界区
    // 创建led任务
    xTaskCreate(rtos_task_LED,"TASK1",128,NULL,1,NULL);// 创建led任务
    xTaskCreate(rtos_task_print,"TASK2",128,NULL,3,NULL);//创建输出任务
    xTaskCreate(rtos_task_collectLuxValue,"TASK4",512,NULL,4,NULL);//创建光照采集任务
   
    vTaskDelete(start_task_handler); //删除开始任务
    taskEXIT_CRITICAL();    // 退出临界区
}

void rtos_task_LED(void *arg)
{
    for(;;)
    {
        E53_SC1_LED_ON();
        vTaskDelay(1000);
        E53_SC1_LED_OFF();
        vTaskDelay(1000);
    }
}

void rtos_task_print(void *arg)
{
    for(;;)
    {
        printf("task 1 FreeRTOS running...\r\n");
        
        vTaskDelay(1000);
    }
}

void rtos_task_collectLuxValue(void *arg)
{
    double luxValue = 0;
    for(;;)
    {
        luxValue = Convert_BH1750();
        
        printf("luxValue : %f  \r\n" ,luxValue);
        
        vTaskDelay(1000);
    }
}

3.编译之后下载程序

设置下载之后重启

image.png

程序下载之后使用串口调试助手就可以看见打印的信息

image.png

需要特别注意的是优先级的值越小优先级越低，空闲任务的优先级为0