freeRTOS使用：源码下载 & 系统移植的步骤

Posted 2022-11-14

1、FreeRTOS的学习资料

（1）FreeRTOS的源码下载

学习一个操作系统前，首先要下载对应的源码，用于研究和学习。FreeRTOS的源码下载链接如下：

​​https://sourceforge.net/projects/freertos/files/FreeRTOS/​​

页面图示如下：

注：下载之后的文件为：
FreeRTOSv202012.00-LTS.exe.qbl

（2）FreeRTOS在线API指南

FreeRTOS提供了在线的API接口的指南，这对于开发和学习都是非常的友好的，在线API指南的网址为：

​​http://web.ist.utl.pt/~ist11993/FRTOS-API/index.html​​

在线指南的示意图如下：

注：在线指南里面有freeRTOS的各个功能模块的介绍、函数、使用示例。

（3）在线应用指南

除了在线的API应用指南之外，还有一个在线的开发指导手册，是非常好用的一份手册：

​​https://www.freertos.org/RTOS.html​​

图示如下：

2、FreeRTOS移植到MCU上

说明：

本文的移植基于STM32F103进行的，其它系列MCU的移植也是类似，可以作为参考。

硬件平台：STM32F103ZET6；

软件平台：MDK529

FreeTROS版本：FreeRTOS Kernel V10.4.3

（1）在工程目录下新建FreeRTOS文件夹，该文件夹用于存放FreeRTOS相关的文件。

（2）在FreeRTOSv10.2.1\\FreeRTOS\\Source路径下找到FreeRTOS的源码，将其拷贝到工程中的FreeRTOS文件夹中。

其中头文件和源码源文件是全部要用到的，不做任何删除。

portable文件夹是和硬件平台，软件开发环境相关的文件。FreeRTOS为了让用户移植简单，帮用户做了很多工作。打开portable文件夹如下：

（3）打开工程，在工程中添加一个专用来存放FreeRTOS的Group

将FreeRTOS的源文件，内存管理文件，硬件接口文件统统添加到这个FreeRTOS这个Group中，如下图：

内存管理文件在FreeRTOS\\portable\\MemMang文件夹下，FreeRTOS提供了五种内存管理方案，对于移植来说，随便选一种方案都是可以的。但是heap_4有内存碎片管理的功能，对内存碎片可以自动监控和收集，所以选择这个内存管理会更好。

port.c文件在FreeRTOS\\portable\\RVDS路径下找到与自己使用的MCU内核的文件夹：

（4）添加头文件路径，需要添加两个路径。

（5）编译整个工程

编译完成之后，会提示打不开FreeRTOSConfig.h这个文件。这是因为FreeRTOS源码中并没有提供这个文件。

这种情况下有两种办法：

第一、自己动手写一个（哈哈，个人觉得这个对一般人来说不现实）；

第二、找一个可以直接用的。

仔细找找会发现，其实官方在很多平台下都移植了FreeRTOS。去官方的demo中找，FreeRTOSv10.2.1\\FreeRTOS\\Demo路径下存放的全是官方移植的demo。在此路径下找到CORTEX_STM32F103_Keil文件夹，此文件夹是官方基于STM32F103和MDK平台移植的demo。（其他平台参考该方式类似的查找）

在此文件夹下找到FreeRTOSConfig.h文件。

将其拷贝到源码的头文件中。重新进行编译。

这种情况下，只要使能一个有关的宏定义为1即可以，如下：

在FreeRTOSConfig.h文件中将宏INCLUDE_xTaskGetCurrentTaskHandle定义为1，使能该函数，重新编译一下，应该就不会报错了。

3、三个很重要的宏定义

首先我们需要对FreeRTOS的几个很重要的问题要有一个认识：

<1> FreeRTOS触发第一个任务是在SVC_Handler中断中进行的； 
<2> 切换任务是在PendSV_Handler中断中进行的；
<3> 系统节拍中断是在SysTick_Handler中进行的。

在我们自己移植的项目中，官方的文件中对3个函数的定义是没有的，需要我们自己进行一些修改。

在官方的提供的文件中，实现了另外3个相关的函数，名字分别是：

vPortSVCHandler，xPortPendSVHandler，xPortSysTickHandler。

所以，我们只需要根据自己所用的MCU环境进行相应的替换即可以对应上了。在FreeRTOSConfig.h头文件中做一下宏定义就可以了。注意要将自己的原来3个空函数注释掉。

//这三个宏定义非常重要 
#define xPortPendSVHandler    PendSV_Handler 
#define vPortSVCHandler          SVC_Handler 
#define xPortSysTickHandler     SysTick_Handler

其中，xPortSysTickHandler是系统滴答定时器中断，用于给FreeRTOS提供运行的心跳节拍的，代码示意如下：

void xPortSysTickHandler( void )

    /* The SysTick runs at the lowest interrupt priority, so when this interrupt
     * executes all interrupts must be unmasked.  There is therefore no need to
     * save and then restore the interrupt mask value as its value is already
     * known - therefore the slightly faster vPortRaiseBASEPRI() function is used
     * in place of portSET_INTERRUPT_MASK_FROM_ISR(). */
    vPortRaiseBASEPRI();
    
        /* Increment the RTOS tick. */
        if( xTaskIncrementTick() != pdFALSE )
        
            /* A context switch is required.  Context switching is performed in
             * the PendSV interrupt.  Pend the PendSV interrupt. */
            portNVIC_INT_CTRL_REG = portNVIC_PENDSVSET_BIT;
        
    

    vPortClearBASEPRIFromISR();

注：这个系统滴答定时器的作用是非常重要的，它提供了freeRTOS的系统心跳，是整个系统的心脏，没有它系统是无法工作的！

至此，freeRTOS移植到STM32F103的步骤已经完成，如有疑惑，欢迎交流指正！