关于 FreeRTOS和 newlib库共存问题
Posted 夏沫の浅雨
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了关于 FreeRTOS和 newlib库共存问题相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
写在前面：
本文章旨在总结备份、方便以后查询，由于是个人总结，如有不对，欢迎指正；另外，内容大部分来自网络、书籍、和各类手册，如若侵权请告知，马上删帖致歉。
目录
一、版本
以下说明仅对于：
1、FreeRTOS v9.0.0（https://github.com/FreeRTOS/FreeRTOS/tree/V9.0.0）
2、GNU Arm Embedded Toolchain 10-2020-q4-major（https://launchpad.net/gcc-arm-embedded/10.0/10-2020-q4-major）内置的 newlib库
二、FreeRTOS 对 newlib 的支持
当我们使用 FreeRTOS的同时，需要值得注意的是，必须要使我们的执行任务处于线程安全之中，否者将会容易出现数据访问异常；而对 newlib库来讲，其本身是默认不带线程安全保护的（因其内部大多数调用了 malloc()等内存分配函数），虽是这样，但 FreeRTOS仍为其上下文管理提供支持，因此当我们在 FreeRTOSconfig.h 中添加：
#define configUSE_NEWLIB_REENTRANT 1 // newlib sprintf、strtok 等的线程安全需要...，那么，在使用此选项时 FreeRTOS将执行以下操作（在task.c 中）：
- 对于每个任务，在任务控制块 (TCB) 中分配并初始化一个 newlib重入结构。
- 每次任务切换，设置
_impure_ptr指向新激活任务的可重入结构。 - 在任务销毁时，清理重入结构（帮助 newlib 释放任何相关内存）。
当然，newlib支持是已经包含在 FreeRTOS的普遍需求中了，但 FreeRTOS维护者本身并未使用。FreeRTOS是不负责由此产生的 newlib操作的，因此用户必须熟悉 newlib，并且必须提供必要存根的系统级实现，即这部分还需要您的供应商提供内置 newlib中内存管理线程安全的支持，否者，就自己设计实现了一个系统级的内存管理线程安全（主要是 malloc()等函数的可重入等问题）
三、当在 FreeRTOS中直接使用 newlib库的 printf/sprintf/snprintf/vsprintf/vsnprintf时出现的问题
前面说了 newlib库本身是默认不带线程安全保护，因此使得一些调用了 malloc()函数的 API函数线程不安全了，这样的结果往往就会导致出现 Hardfault异常，因此也写了 ARM Cortex-M3/M4/M7 Hardfault异常分析 这篇笔记。嘛，摊牌了，是来填坑的。
至于这种情况，网上出现很多这样的问题（本次碰到了，为了避免忘记，所以也记录一下吧）：
FreeRTOS社区：
HardFault from printf - freertos 9.0.0 / stm32f0 / gcc-arm-eabi 7.2.0
How to make printf/sprintf/strtod thread safe
How to catch code that caused the hard fault
ST社区：
HardFault Debug in STM32CubeIDE
BUG: CubeMX FreeRTOS projects corrupt memory
注意：在 CubeMX中生成的，对 newlib库可重入函数 _sbrk()的实现，需要干掉它（至少在我对它进行编译的时候，出现 Hardfault异常的可能性更大）
stackoverflow社区：
problem with sprint/printf with freeRTOS on stm32f7
附：newlib可重入问题及外部接口定义
四、调用 printf/sprintf/snprintf/vsprintf/vsnprintf的线程安全处理
在使用 printf/sprintf/snprintf/vsprintf/vsnprintf等 newlib库中的 I/O输入输出 API函数时，由于其调用了 malloc()函数等问题，导致整个任务线程处于非安全状态，然而对于一些任意内部使用 malloc 系列或依赖于特定于线程的可重入上下文的库，您往往无能为力，因为您并没用这么大的精力去主动对 malloc()等函数进行加锁保护。那么不如考虑一下大佬提供的如下操作：
https://nadler.com/embedded/newlibAndFreeRTOS.html
https://nadler.com/embedded/NXP_newlibAndFreeRTOS.html
https://github.com/DRNadler/FreeRTOS_helpers
以上是关于关于 FreeRTOS和 newlib库共存问题的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章