FreeRTOS STM32移植笔记

1.前言

    【1】其实说不上移植笔记，FreeRTOS已经移植至众多平台（MCU），包括MSP430，STM32等，这份笔记完全建立在官方代码的基础之上，简单的说就是修改一些设置从而完成一个呼吸灯实验。

    【2】虽然有官方移植代码，但是官方移植版本为STM32的V2.X库，与现在流行的V3.5有比较大的区别。本笔记也是总结网上几篇学习笔记，主要说明如果使用V3.5库，需要做哪些修改。

    【3】编译软件为IAR EWARM 6.5。

    【相关博文】

    【 FreeRTOS学习笔记——任务间使用队列同步数据】——如何使用FreeRTOS队列。

    【 如何在FreeRTOS下实现低功耗——MSP430F5438平台】——如何通过空任务实现系统低功耗。

2.FreeRTOS需要哪些文件

    FreeRTOS的文件结构非常简单，移植或者版本升级替换也非常方便。

    1)与FreeRTOS内核有关的文件数量仅为3个，分别是list.c queue.c tasks.c

    该文件位于FreeRTOS\Source

    2)与内存分配有关的文件共有4个，分别是heap_1.c,heap_2.c,heap_3.c,heap_4.c。4个文件只需选择其中的1个，STM32选择heap_2.c。

    该文件位于FreeRTOS\Source\portable\MemMang

    3)与移植相关的代码包括port.c,portasm.s,portmacro.h。这些代码不但和编译器有关还和平台（MCU）有关。FreeRTOS先以编译器为大类，然后再以平台（MCU）为小类。在这里选择IAR编译器，平台为ARM_CM3。

    该文件位于FreeRTOS\Source\portable\IAR\ARM_CM3

    4)除了上述内容之外，还包括FreeRTOS内核相关的头文件。

    该文件FreeRTOS\Source\include

3.必要的工程设置

    开始之前需要引入V3.5库相关头文件，启动代码和CMSIS库。

    在IAR中设置相关头文件的路径（应根据实际情况修改）

    $PROJ_DIR$\CMSIS

    $PROJ_DIR$\StdPeriph_Driver\inc

    $PROJ_DIR$\User

    $PROJ_DIR$\FreeRTOS\Source\include

    $PROJ_DIR$\FreeRTOS\Source\portable\IAR\ARM_CM3

    当然头文件的路径并不是绝对的，只要明确头文件在哪，设置正确路径即可。

    除了设置C代码的相关头文件之外，还需要设置汇编代码的头文件路径，由于很少设置汇编代码头文件路径，往往初次移植FreeRTOS会在此处遇到一些“困难”。（当然也包括我）

    由于portasm.s需要FreeRTOSConfig.h中的相关宏定义，所以要根据FreeRTOSConfig.h的位置来设置汇编代码的头文件路径，本例中FreeRTOSConfig.h位于User文件夹，所以设置如下图所示。

图1 设置ASM头文件搜索路径

4.修改启动代码

    由于SVC_Handle,PendSV_Handle和SysTick_Handle在portasm.s中被重定义，所以需要在启动代码中修改这些中断向量的名称，并声明这些中断向量为外部函数。这也是初次使用FreeRTOS容易范的错误。具体修改如下所示。

图2 启动代码修改

    请注意，在汇编代码中";"代表注释。EXTERN和C语言的extern含义相同——意为外部函数(变量)。

    EXTERN  __iar_program_start

    EXTERN  SystemInit   

    EXTERN  vPortSVCHandler           ;@

    EXTERN  xPortPendSVHandler        ;@

    EXTERN  xPortSysTickHandler       ;@

    PUBLIC  __vector_table

    声明vPortSVCHandler，xPortPendSVHandler和xPortSysTickHandler为外部函数。

    vPortSVCHandler对应SVC_Handler 

    xPortPendSVHandler对应PendSV_Handle

    xPortSysTickHandle对应SysTick_Handle

    

5.代码实现

    经过了以上修改之后，就可以轻松实现基于FreeRTOS的呼吸灯了。代码如下：

/* Standard includes. */
#include <stdio.h>

/* Scheduler includes. */
#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"
#include "queue.h"

/* Library includes. */
#include "stm32f10x.h"

#define LED0_ON()   GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0);
#define LED0_OFF()  GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0);

static void prvSetupHardware( void );
static void vLEDTask( void *pvParameters );
void vLedInit(void);

int main( void )
{
  /* 初始化硬件平台 */
  prvSetupHardware();
  /* 建立任务 */
  xTaskCreate( vLEDTask, ( signed portCHAR * ) "LED", configMINIMAL_STACK_SIZE, NULL, tskIDLE_PRIORITY+3, NULL );
  /* 启动OS */
  vTaskStartScheduler();
  
  return 0;
}
/*-----------------------------------------------------------*/
void vLEDTask( void *pvParameters )
{
  for( ;; )
  {
    LED0_ON();
    vTaskDelay( 100/portTICK_RATE_MS );
    LED0_OFF();
    vTaskDelay( 100/portTICK_RATE_MS );
  }
}

/*-----------------------------------------------------------*/
static void prvSetupHardware( void )
{
  vLedInit();
}
/*-----------------------------------------------------------*/
void vLedInit( void )
{
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
  RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE );
  /*LED0 @ GPIOB.0*/
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
  GPIO_Init( GPIOB, &GPIO_InitStructure );    
}

6.总结

    本人觉得FreeRTOS使用比uCOS简单，虽然FreeRTOS资料远没有uCOS多，但是毕竟uCOS是一个收费产品，而FreeRTOS是一个开源的产品。后面还将会整理一些FreeRTOS的范例代码，希望和大家一起推动FreeRTOS的使用。

【代码链接】

【版本信息】IAR 6.5

7.参考资料

【在STM32使用3.5函式庫移植FreeRTOS】

【MDK下基于STM32固件库V3.5.0的FreeRTOS移植笔记】