The FreeRTOS Distribution(介绍、移植、类型定义)
1 Understand the FreeRTOS Distribution
1.1 Definition :FreeRTOS Port
FreeRTOS目前可以在20種不同的編譯器構(gòu)建,并且可以在30多種不同的處理器架構(gòu)上運(yùn)行,每個(gè)受支持的編譯器和處理器組合被認(rèn)為是一個(gè)單獨(dú)的FreeRTOS Port。
1.2 Building FreeRTOS
FreeRTOS可以被認(rèn)為是一個(gè)庫,為應(yīng)用程序提供多任務(wù)處理能力。 FreeRTOS以一組C源文件的形式提供,一些文件對(duì)FreeRTOS Port是通用的。而另一些文件則是特定于某個(gè)FreeRTOS Port。
1.3 FreeRTOSCofig.h
FreeRTOSConfig.h是FreeRTOS的配置文件,用來定制FreeRTOS在特定應(yīng)用程序中使用,用來裁剪和配置FreeRTOS使用那些功能和不使用那些功能,所以FreeRTOS必須配置在項(xiàng)目工程中
1.4 FreeRTOS的頂級(jí)目錄
 Source目錄下式FreeRTOS的源文件,Demo文件下是FreeRTOS的例子
1.5 對(duì)所有FreeRTOS Port都通用的源文件
注:下面所說的文件都在FreeRTOS/Source目錄中
 
-  tasks.c和list.c文件是FreeRTOS的核心文件,對(duì)所有FreeRTOS Port都通用,總是要求包含在項(xiàng)目中。 
-  queue.c文件提供隊(duì)列和信號(hào)量服務(wù) 
-  timers.c提供軟定時(shí)器功能,如果項(xiàng)目工程中需要軟定時(shí)器,將其包含在內(nèi)就可以了。 
-  event_groups提供事件組功能 
-  croutine.c實(shí)現(xiàn)了FreeRTOS的協(xié)程功能,協(xié)程旨在用于非常小的微控制器。現(xiàn)在很少使用 
 
由于文件名可能會(huì)導(dǎo)致命名空間沖突,FreeRTOS禁止更改的FreeRTOS的源文件名,會(huì)導(dǎo)致項(xiàng)目出錯(cuò)以及自動(dòng)化工具和IDE插件的兼容性,所以我們自己的文件不要與FreeRTOS的文件名同名
1.6 可移植性
這里的可移植性指的是有兩種情況:
針對(duì)不同的編譯器和架構(gòu),要選擇不同的port.c和portmacro.h文件。特定于FreeRTOS Port的源文件包含在FreeRTOS/Source/portable目錄中,如果使用的編譯器(如Keil)在特定架構(gòu)(ARM的CM0)的處理器上運(yùn)行FreeRTOS,那么除了FreeRTOS源文件外,還必須構(gòu)建位于FreeRTOS/Source/portable/[compiler]/[architecture]的文件
 。
 
堆內(nèi)存管理方案。使用早于V9.0.0的FreeRTOS版本的項(xiàng)目必須包含堆內(nèi)存管理器,從FreeRTOS9.0.0開始,只要FreeRTOSConfig.h中的configSUPPORT_DYNAMIC_ALLOCATION設(shè)置為1或configSUPPORT_DYNAMIC_ALLOCATION沒有定義時(shí),才需要內(nèi)存管理器。
 FreeRTOS提供了五個(gè)方案來分配內(nèi)存,分別有heap_1到heap_5實(shí)現(xiàn),包含在FreeRTOS/Source/portable/MemMang目錄下,如果項(xiàng)目中FreeRTOS使用動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配,則必須在項(xiàng)目中使用這5個(gè)方案中的一個(gè)。
1.7 Include Paths
FreeRTOS要求編譯器的包含路徑中包含三個(gè)目錄:
1.8 頭文件
使用 FreeRTOS API 的源文件必須包含“FreeRTOS.h”,后跟包含正在使用的 API 函數(shù)原型的頭文件——“task.h”、“queue.h”、“semphr.h” 、“timers.h”或“event_groups.h”。
2 Creating a FreeRTOS Project
我們?cè)贙eil+STM32F4上面實(shí)現(xiàn)
Keil打開一個(gè)跑馬燈實(shí)驗(yàn),并可以下載到板子上正確運(yùn)行。新建兩個(gè)分組
 
 FreeRTOS_Core存放的是核心文件,對(duì)每個(gè)FreeRTOS Port都一樣,FreeRTOS_Protable是內(nèi)存管理和特定于FreeRTOS Port的源文件,不同F(xiàn)reeRTOS Port可能會(huì)不同。
 
 包含頭文件:
 第一個(gè)是核心FreeRTOS頭文件路徑,在FreeRTOS/Source/include文件夾下
 第二個(gè)是FreeRTOSConfig.h文件以及特定于正在使用的 FreeRTOS 端口的源文件的路徑FreeRTOS/Source/portable/[compiler]/[architecture]
到這里就配置好了,下面配置的是由于FreeRTOS和HAL庫一些函數(shù)名重復(fù)或者與HAL庫配置不符合
修改FreeRTOSConfig.h,第45行
 
 port.c文件和stm32f4xx_it.c有重復(fù)定義的函數(shù):PendSV_Handler、SVC_Handler、Systick_Handler,將stm32f4xx_it.c里面的這些函數(shù)屏蔽掉
在FreeRTOSConfig.h將configUSE_IDLE_HOOK、configUSE_TICK_HOOK、configUSE_MALLOC_FAILED_HOOK和configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW定義為0,這個(gè)宏定義為1的話,我們需要寫一個(gè)函數(shù),不然會(huì)報(bào)錯(cuò),我們修改為0,就用定義這些函數(shù)了。
由于我用了正點(diǎn)原子的庫文件,還需要修改sys.h文件和delay.c文件以及usart.c文件
 sys.h
delay.c
#include "delay.h" #include "sys.h" // //如果使用OS,則包括下面的頭文件即可. #if SYSTEM_SUPPORT_OS #include "FreeRTOS.h" //FreeRTOS使用 #include "task.h" #endifstatic u32 fac_us=0; //us延時(shí)倍乘數(shù)#if SYSTEM_SUPPORT_OS static u16 fac_ms=0; //ms延時(shí)倍乘數(shù),在os下,代表每個(gè)節(jié)拍的ms數(shù) #endifextern void xPortSysTickHandler(void); //systick中斷服務(wù)函數(shù),使用OS時(shí)用到 void SysTick_Handler(void) { if(xTaskGetSchedulerState()!=taskSCHEDULER_NOT_STARTED)//系統(tǒng)已經(jīng)運(yùn)行{xPortSysTickHandler(); }HAL_IncTick(); }//初始化延遲函數(shù) //當(dāng)使用ucos的時(shí)候,此函數(shù)會(huì)初始化ucos的時(shí)鐘節(jié)拍 //SYSTICK的時(shí)鐘固定為AHB時(shí)鐘 //SYSCLK:系統(tǒng)時(shí)鐘頻率 void delay_init(u8 SYSCLK) {u32 reload;HAL_SYSTICK_CLKSourceConfig(SYSTICK_CLKSOURCE_HCLK);//SysTick頻率為HCLKfac_us=SYSCLK; //不論是否使用OS,fac_us都需要使用reload=SYSCLK; //每秒鐘的計(jì)數(shù)次數(shù) 單位為K reload*=1000000/configTICK_RATE_HZ; //根據(jù)configTICK_RATE_HZ設(shè)定溢出時(shí)間//reload為24位寄存器,最大值:16777216,在180M下,約合0.745s左右 fac_ms=1000/configTICK_RATE_HZ; //代表OS可以延時(shí)的最少單位 SysTick->CTRL|=SysTick_CTRL_TICKINT_Msk;//開啟SYSTICK中斷SysTick->LOAD=reload; //每1/configTICK_RATE_HZ斷一次 SysTick->CTRL|=SysTick_CTRL_ENABLE_Msk; //開啟SYSTICK } //延時(shí)nus //nus:要延時(shí)的us數(shù). //nus:0~190887435(最大值即2^32/fac_us@fac_us=22.5) void delay_us(u32 nus) { u32 ticks;u32 told,tnow,tcnt=0;u32 reload=SysTick->LOAD; //LOAD的值 ticks=nus*fac_us; //需要的節(jié)拍數(shù) told=SysTick->VAL; //剛進(jìn)入時(shí)的計(jì)數(shù)器值while(1){tnow=SysTick->VAL; if(tnow!=told){ if(tnow<told)tcnt+=told-tnow; //這里注意一下SYSTICK是一個(gè)遞減的計(jì)數(shù)器就可以了.else tcnt+=reload-tnow+told; told=tnow;if(tcnt>=ticks)break; //時(shí)間超過/等于要延遲的時(shí)間,則退出.} }; } //延時(shí)nms,會(huì)引起任務(wù)調(diào)度 //nms:要延時(shí)的ms數(shù) //nms:0~65535 void delay_ms(u32 nms) { if(xTaskGetSchedulerState()!=taskSCHEDULER_NOT_STARTED)//系統(tǒng)已經(jīng)運(yùn)行{ if(nms>=fac_ms) //延時(shí)的時(shí)間大于OS的最少時(shí)間周期 { vTaskDelay(nms/fac_ms); //FreeRTOS延時(shí)}nms%=fac_ms; //OS已經(jīng)無法提供這么小的延時(shí)了,采用普通方式延時(shí) }delay_us((u32)(nms*1000)); //普通方式延時(shí) }//延時(shí)nms,不會(huì)引起任務(wù)調(diào)度 //nms:要延時(shí)的ms數(shù) void delay_xms(u32 nms) {u32 i;for(i=0;i<nms;i++) delay_us(1000); }usart.c
#include "usart.h" #include "delay.h" // //如果使用os,則包括下面的頭文件即可. #if SYSTEM_SUPPORT_OS #include "FreeRTOS.h" //os 使用 #endif//加入以下代碼,支持printf函數(shù),而不需要選擇use MicroLIB //#define PUTCHAR_PROTOTYPE int fputc(int ch, FILE *f) #if 1 #pragma import(__use_no_semihosting) //標(biāo)準(zhǔn)庫需要的支持函數(shù) struct __FILE { int handle; }; FILE __stdout; //定義_sys_exit()以避免使用半主機(jī)模式 void _sys_exit(int x) { x = x; } //重定義fputc函數(shù) int fputc(int ch, FILE *f) { while((USART1->SR&0X40)==0);//循環(huán)發(fā)送,直到發(fā)送完畢 USART1->DR = (u8) ch; return ch; } #endif #if EN_USART1_RX //如果使能了接收 //串口1中斷服務(wù)程序 //注意,讀取USARTx->SR能避免莫名其妙的錯(cuò)誤 u8 USART_RX_BUF[USART_REC_LEN]; //接收緩沖,最大USART_REC_LEN個(gè)字節(jié). //接收狀態(tài) //bit15, 接收完成標(biāo)志 //bit14, 接收到0x0d //bit13~0, 接收到的有效字節(jié)數(shù)目 u16 USART_RX_STA=0; //接收狀態(tài)標(biāo)記 u8 aRxBuffer[RXBUFFERSIZE];//HAL庫使用的串口接收緩沖 UART_HandleTypeDef UART1_Handler; //UART句柄//初始化IO 串口1 //bound:波特率 void uart_init(u32 bound) { //UART 初始化設(shè)置UART1_Handler.Instance=USART1; //USART1UART1_Handler.Init.BaudRate=bound; //波特率UART1_Handler.Init.WordLength=UART_WORDLENGTH_8B; //字長為8位數(shù)據(jù)格式UART1_Handler.Init.StopBits=UART_STOPBITS_1; //一個(gè)停止位UART1_Handler.Init.Parity=UART_PARITY_NONE; //無奇偶校驗(yàn)位UART1_Handler.Init.HwFlowCtl=UART_HWCONTROL_NONE; //無硬件流控UART1_Handler.Init.Mode=UART_MODE_TX_RX; //收發(fā)模式HAL_UART_Init(&UART1_Handler); //HAL_UART_Init()會(huì)使能UART1HAL_UART_Receive_IT(&UART1_Handler, (u8 *)aRxBuffer, RXBUFFERSIZE);//該函數(shù)會(huì)開啟接收中斷:標(biāo)志位UART_IT_RXNE,并且設(shè)置接收緩沖以及接收緩沖接收最大數(shù)據(jù)量}//UART底層初始化,時(shí)鐘使能,引腳配置,中斷配置 //此函數(shù)會(huì)被HAL_UART_Init()調(diào)用 //huart:串口句柄void HAL_UART_MspInit(UART_HandleTypeDef *huart) {//GPIO端口設(shè)置GPIO_InitTypeDef GPIO_Initure;if(huart->Instance==USART1)//如果是串口1,進(jìn)行串口1 MSP初始化{__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); //使能GPIOA時(shí)鐘__HAL_RCC_USART1_CLK_ENABLE(); //使能USART1時(shí)鐘GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_9; //PA9GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_AF_PP; //復(fù)用推挽輸出GPIO_Initure.Pull=GPIO_PULLUP; //上拉GPIO_Initure.Speed=GPIO_SPEED_FAST; //高速GPIO_Initure.Alternate=GPIO_AF7_USART1; //復(fù)用為USART1HAL_GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_Initure); //初始化PA9GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_10; //PA10HAL_GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_Initure); //初始化PA10#if EN_USART1_RXHAL_NVIC_EnableIRQ(USART1_IRQn); //使能USART1中斷通道HAL_NVIC_SetPriority(USART1_IRQn,3,3); //搶占優(yōu)先級(jí)3,子優(yōu)先級(jí)3 #endif }}void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart) {if(huart->Instance==USART1)//如果是串口1{if((USART_RX_STA&0x8000)==0)//接收未完成{if(USART_RX_STA&0x4000)//接收到了0x0d{if(aRxBuffer[0]!=0x0a)USART_RX_STA=0;//接收錯(cuò)誤,重新開始else USART_RX_STA|=0x8000; //接收完成了 }else //還沒收到0X0D{ if(aRxBuffer[0]==0x0d)USART_RX_STA|=0x4000;else{USART_RX_BUF[USART_RX_STA&0X3FFF]=aRxBuffer[0] ;USART_RX_STA++;if(USART_RX_STA>(USART_REC_LEN-1))USART_RX_STA=0;//接收數(shù)據(jù)錯(cuò)誤,重新開始接收 } }}} }//串口1中斷服務(wù)程序 void USART1_IRQHandler(void) { u32 timeout=0;u32 maxDelay=0x1FFFF;HAL_UART_IRQHandler(&UART1_Handler); //調(diào)用HAL庫中斷處理公用函數(shù)timeout=0;while (HAL_UART_GetState(&UART1_Handler) != HAL_UART_STATE_READY)//等待就緒{timeout++;超時(shí)處理if(timeout>maxDelay) break; }timeout=0;while(HAL_UART_Receive_IT(&UART1_Handler, (u8 *)aRxBuffer, RXBUFFERSIZE) != HAL_OK)//一次處理完成之后,重新開啟中斷并設(shè)置RxXferCount為1{timeout++; //超時(shí)處理if(timeout>maxDelay) break; } } #endif /*下面代碼我們直接把中斷控制邏輯寫在中斷服務(wù)函數(shù)內(nèi)部。*/ /*//串口1中斷服務(wù)程序 void USART1_IRQHandler(void) { u8 Res;if((__HAL_UART_GET_FLAG(&UART1_Handler,UART_FLAG_RXNE)!=RESET)) //接收中斷(接收到的數(shù)據(jù)必須是0x0d 0x0a結(jié)尾){HAL_UART_Receive(&UART1_Handler,&Res,1,1000); if((USART_RX_STA&0x8000)==0)//接收未完成{if(USART_RX_STA&0x4000)//接收到了0x0d{if(Res!=0x0a)USART_RX_STA=0;//接收錯(cuò)誤,重新開始else USART_RX_STA|=0x8000; //接收完成了 }else //還沒收到0X0D{ if(Res==0x0d)USART_RX_STA|=0x4000;else{USART_RX_BUF[USART_RX_STA&0X3FFF]=Res ;USART_RX_STA++;if(USART_RX_STA>(USART_REC_LEN-1))USART_RX_STA=0;//接收數(shù)據(jù)錯(cuò)誤,重新開始接收 } }} }HAL_UART_IRQHandler(&UART1_Handler); } #endif */之后就可以運(yùn)行了
3 Data Types and Coding Style Guide
3.1 Data Types
FreeRTOS的每個(gè)port都有一個(gè)唯一的portmacro.h頭文件,其中包含TickType_t 和BaseType_t。
 TickType_t 是用于保存滴答計(jì)數(shù)值和指定時(shí)間的數(shù)據(jù)類型。TickType_t 可以是無符號(hào) 16 位類型,也可以是無符號(hào) 32 位類型,具體取決于 FreeRTOSConfig.h 中 configUSE_16_BIT_TICKS 的設(shè)置。 如果 configUSE_16_BIT_TICKS 設(shè)置為 1,則 TickType_t 定義為 uint16_t。 如果 configUSE_16_BIT_TICKS 設(shè)置為 0,則 TickType_t 定義為 uint32_t。
 使用 16 位類型可以大大提高 8 位和 16 位架構(gòu)上的效率,但嚴(yán)重限制了可以指定的最大塊周期。 沒有理由在 32 位架構(gòu)上使用 16 位類型。
 BaseType_t 通常用于只能取非常有限范圍的值的返回類型,以及 pdTRUE/pdFALSE 類型的布爾值。這始終被定義為體系結(jié)構(gòu)最有效的數(shù)據(jù)類型。 通常,這是 32 位架構(gòu)上的 32 位類型,16 位架構(gòu)上的 16 位類型,以及 8 位架構(gòu)上的 8 位類型。
3.2 Variable Names
變量以其類型為前綴:‘c’ for char,‘s’ for int16_t(short),‘l’ for int32_t(long),and ‘x’ for BaseType_t和其他非標(biāo)準(zhǔn)類型。
 如果一個(gè)變量是無符號(hào)的,以’u’為前綴,如果變量是指針,以’p’為前綴,比如’pc’代表字符指針類型
3.3 Function Names
函數(shù)以他們返回的類型和它們?cè)谄渲卸x的文件名為前綴,比如:
 vTaskPrioritySet():返回類型為void,定義在task.c文件中
 xQueueReceive():返回值為BaseType_t類型,定義在queue.c文件中
3.4 Macro Names
大多數(shù)宏都是大寫的,并以小寫字母作為前綴,指示宏的定義位置。信號(hào)量API幾乎完全是作為一組宏編寫的,但遵循函數(shù)命名的約定。下面的四個(gè)宏用于整個(gè)FreeRTOS中
 
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的The FreeRTOS Distribution(介绍、移植、类型定义)的全部內(nèi)容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
 
                            
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