VSCode+arm-gcc+FreeRTOS+STM32F1

前言

本文是在Windows10环境下，以VSCode+arm交叉编译工具链为开发环境，将FreeRTOS移植到STM32F103系列单片机的说明。其实不叫移植，叫做拷贝，大家都叫移植，那就这样叫了。

工程基于你自己的一个能运行的裸机工程。并且我用的是标准固件库。

为啥搭建这个环境，首先是喜欢用VSCode编辑，还有一个重要原因是，用到的所有工具都是开源的，不用担心版权问题。没钱买有些正版工具，又不想用盗版的人最后的倔强(笑死)。当然付费的有付费的优势，买了服务嘛！有时候免费的才是最贵的，遇到问题只能自己苦逼到处寻找解决方案哈哈！

先看第七节附录，或许对你有帮助！

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1 准备工作

1.1 工具准备

• VSCode
• GCC-ARM-NONE-EABI(交叉编译工具)
• Make(构建工具)
• CMake(Makefile生成工具)
• OpenOCD(调试下载工具)

上述工具中，前3项是必须的。CMake可以帮助我们生成Makefile文件，如果你自己写Makefile可以不用；OpenOCD是片上调试工具，可以下载和调试，当然你也可以生成二进制文件，用串口下载，不是必须。
这里就不再赘述工具的安装，未配置好环境的读者，可以参考其他文章，先将工具安装好。

我所使用的工具的版本：

1.2 FreeRTOS下载

直接在FreeRTOS官网下载最新的即可，我这里下载的普通版，没有下载长期支持版。官网下载地址

1.3 裸机文件准备

一个能跑的裸机工程，最好带串口驱动的。

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2 开始移植

2.1 创建FreeRTOS文件夹

在准备好的裸机工程根目录中创建FreeRTOS文件夹，用于存放系统源码。

裸机工程根目录：

新的根目录：

2.2 FreeRTOS源文件拷贝

1. 解压刚刚下载的FreeRTOS的压缩包，并将路径\FreeRTOSv202212.01\FreeRTOS\Source下的所有文件拷贝到上一步创建的freertos文件夹下，拷贝后，如下图。
   

2. 进入FreeRTOSv202212.01\FreeRTOS\Demo\CORTEX_STM32F103_Primer_GCC，将main.c以及FreeRTOSConfig.h复制到你自己的用户代码文件夹下面。
   

3. 进入\Demo\freertos\portable文件夹，如下图。留下GCC和MemMang，其余的全部删除。
   删除后：
   

4. 进入\Demo\freertos\portable\GCC文件夹，只留ARM_CM3，其余全部删除。
   

5. 进入\Demo\freertos\portable\MemMang文件夹，留下heap_4.c其余全部删除。
   

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3 修改文件

3.1 修改CMakeLists.txt或者Makefile

我这里用的CMakeLists.txt，故只给出CMakeLists.txt的修改。就是在CMakeLists.txt中增加源文件以及头文件的包含路径。
根据你自己文件结构的情况修改即可。
以前的：

增加后的：

3.2 修改FreeRTOSConfig.h文件

在FreeRTOSConfig.h文件最后加上如下三句宏定义，意思是使用FreeRTOS给我们写好的这三个中断的处理函数，不用自己写了。这样加的好处是，我们不用去修改启动文件中的中断函数名，直接用裸机的启动文件就可以，有些历程中是将启动文件中对应的三个中断向量名给改了。
二选一，要么改启动文件，就不需要宏定义了，要么宏定义，就不需要改启动文件。我觉得宏定义更方便，所以选择宏定义。

#define vPortSVCHandler    SVC_Handler
#define xPortPendSVHandler PendSV_Handler
#define xPortSysTickHandler SysTick_Handler

还要删除包含的头文件#include "stm32f10x_lib.h"，并将#define configUSE_TICK_HOOK 0定义为0，默认为1的。

说明：链接文件也不需要动

3.3 修改stm32f10x_it.c文件

通常标准库的例程下，都配有专门放中断处理函数的一个文件，即stm32f10x_it.c，我们需要注释掉或者删掉上一步中所提到的三个中断处理函数，避免和FreeRTOS中的冲突，导致重定义。
或者直接删掉存放中断处理函数的源文件和头文件也行。

3.3 修改main.c文件

1. main函数前面，只留如下代码，并且包含#include "stm32f10x.h"如图：
   

2. main函数中，只留如下代码，如图：
   

3. main函数后面，只留下static void prvSetupHardware( void );的定义，其他全删咯。并且删除此定义中的最后四行。删去如下四行：
   

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4 VSCode相关配置

4.1 安装代码识别补全插件

安装如下，两个插件，并配置c_cpp_properties.json中的编译器路径。全部配置如下：

{
    "configurations": [
        {
            "name": "arm_gcc",
            "includePath": [
                "${workspaceFolder}/**"
            ],
            "defines": [
                "_DEBUG",
                "UNICODE",
                "_UNICODE",
                "STM32F10X_HD",
                "USE_STDPERIPH_DRIVER"
            ],
            "cStandard": "c99",
            "cppStandard": "c++98",
            "intelliSenseMode": "gcc-arm",
            "compilerPath": "E:\\stm32_toolchain\\gcc-arm-none-eabi-10.3-2021.10\\bin\\arm-none-eabi-gcc.exe",
            "configurationProvider": "ms-vscode.cmake-tools"
        }
    ],
    "version": 4
}

4.2 配置cmake和make构建任务

当然，你也可以直接用命令行完成，这样配置为VSCode的任务，是更加方便快捷，不一定都得配置。
这些工具使用的命令参数这些，大家就参考着根据自己的文件结构改一下，这里不多说工具的使用。
配置文件task.json内容如下：

{
	"version": "2.0.0",
	"tasks": [
		{
			"label": "cmake",
			"type": "shell",
			"command":"cmake",
			"args": [
				"-B",
				"build/",
				"-G",
				"Unix Makefiles",
				"-DCMAKE_BUILD_TYPE=Debug"
			],
			"group": "build"
		},
		{
			"label": "build",
			"type": "shell",
			"command":"make",
			"args": [
				"-j4",
				"-C",
				"build/"
			],
			"group": "build"
		},
		{
			"label": "download",
			"type": "shell",
			"command":"openocd",
			"args": [
				"-f",
				"interface/cmsis-dap.cfg",
				"-f",
                "target/stm32f1x.cfg",
				"-c",
				"program build/vscodeSTM32.elf verify reset exit"
			],
			"group": "build"
		}
	]
}

4.3 配置调试

调试任务的文件是launch.json，如下：

{
    "version": "0.2.0",
    "configurations": [
        {
            "name": "Debug With OpenOCD",
            "cwd": "${workspaceRoot}",
            "executable": "build/vscodeSTM32.elf",
            "request": "launch",
            "type": "cortex-debug",
            "servertype": "openocd",
            "configFiles": [
                "interface/cmsis-dap.cfg",
                "target/stm32f1x.cfg"
            ],
            "searchDir": [],
            "runToEntryPoint": "main",
            "showDevDebugOutput": "none",
            "svdFile": "./STM32F10x.svd"
        }
    ]
}

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5 构建工程

如果没有配置第4步的，可以直接参考其内容中每个命令，用命令行工具构建。
以下使用配置的VSCode任务来快速构建。
在终端中选择运行生成任务，或者用你的快捷键。

1. 运行cmake任务
   生成成功：
   

2. 运行make任务
   构建成功：
   

到目前为止，编译链接成功，说明我们的工程和配置文件没有问题。

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6 大型点灯以及通信工程

我打算用最常见最简单的两个功能来演示，点灯和串口打印。

1. 先包含串口头文件，然后GPIO口的配置声明，以及两个任务函数。如图：
   

#include "bsp_usart.h"

static void GPIO_LED_Conf(void);

void Task1_LED(void *param)
{
	GPIO_LED_Conf();
	const TickType_t xTickstoWait = pdMS_TO_TICKS(500);
	while (1)
	{
		GPIO_WriteBit(GPIOE, GPIO_Pin_5, Bit_RESET);
		vTaskDelay(xTickstoWait);
		GPIO_WriteBit(GPIOE, GPIO_Pin_5, Bit_SET);
		vTaskDelay(xTickstoWait);
	}
}

void Task2_Print(void *param)
{
	USART_Conf();
	const TickType_t xTickstoWait = pdMS_TO_TICKS(1000);
	while (1)
	{
		printf("Print Task is runing every 1 second...\n");
		vTaskDelay(xTickstoWait);
	}
}

2. 然后在main函数中创建任务。如图：
   

xTaskCreate(Task1_LED, "Task1_LED", 100, NULL, 1, NULL);
xTaskCreate(Task2_Print, "Task2_Print", 100, NULL, 1, NULL);

3. GPIO的配置我放在main函数后面的，这个需要根据自己的板子led的引脚位置来改。

static void GPIO_LED_Conf(void)
{
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOE, ENABLE);
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStructure);
}

4. 再次构建build或者说make
   构建成功：
   

5. 然后就是下载了，可以用串口，也可以用刚刚配置的任务download，反正下载的方式非常多，用你之前的只要能下进去就行。
   下载进去试试：
   LED灯闪烁：
   
   串口打印：
   

到此为止，FreeRTOS算是成功移植到了STM32F103上面了。收工！

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7 附录

GitHub仓库
视频教程