1. RTOS介绍
FreeRTOS 是一款免费、开源、轻量级的实时操作系统（RTOS），专为微控制器（MCU）和小型嵌入式系统设计，使用相当广泛，同时易于使用。
官网：https://wap.freertos.org/
官网有详细的FreeRTOS介绍，包含移植教程。以下则基于官网的下图所示移植说明进行移植。


 

2. 硬件
APM32F103VB MINI板

3. 移植介绍
在开始移植前，需确保有一个完全能正确执行的裸机代码环境。

如下为本次移植的裸机代码环境：


 

官网提供最新版本的OS代码下载。部分.c源文件是必须使用的，可选的.c源文件则根据自己的情况酌情添加，实际代码位于FreeRTOS/FreeRTOS-Kernel目录内。


 


 

此处，我们将.c源文件拷贝工程的/lib/FreeRTOS/kernel目录内：


 

因为我们使用的是Keil编译环境，所以port.c应该从FreeRTOS/FreeRTOS-Kernel/portable/Keil中拷贝使用，但Keil目录内提示“See-also-the-RVDS-directory”，所以实际从目录：FreeRTOS/FreeRTOS-Kernel/portable/RVDS拷贝即可，且APM32F103为Cortex-M3内核，所以port最终拷贝的目录为:FreeRTOS/FreeRTOS-Kernel/portable/RVDS/ARM_CM3:


 

代码拷贝到工程的lib/FreeRTOS/portable目录中：


 

heap_x.c位于源码的FreeRTOS/FreeRTOS-Kernel/portable/MemMang目录内，此处拷贝到工程的lib/FreeRTOS/MemMang目录中：


 

.c源文件拷贝完成，还有部分头文件需要拷贝，将整个include文件夹拷贝到工程目录中：


 


 

其中配置文件FreeRTOSConfig.h位于目录：
FreeRTOS/FreeRTOS-Kernel/examples/template_configuration

同时，注意官网的提示：It is therefore specific to the application, not the RTOS, and should be located in an application directory, not in one of the RTOS kernel source code directories.
配置文件是应用特定的文件，不是RTOS的一部分，应该放到应用的文件夹内，所以我们放在工程的src/app文件夹内：

至此，文件的拷贝完成，添加到工程中，并添加对应的头文件路径（选择使用heap_4.c，其他版本可从官网查看差异并根据自己的情况选择）：

因为是通用的配置文件，因此不可能一次性编译成功，还需要修改FreeRTOSConfig.h，首次编译后出现多个errors，都是配置文件的问题，配置文件各个宏定义不理解含义，则可以在官网点进去查看，里面有绝大部分宏定义的解析，另外也可以借助AI工具查找资料辅助理解：

具体FreeRTOSConfig.h如何修改，大家根据编译提示和官网的解析，做对应的更改即可，同时功能裁剪也是配置文件的工作。
最后，要注意到平台移植port.c文件内部：
复制 

 

  
    
   
  1. /*
    2. 
   
  2. * Exception handlers.
    3. 
   
  3. */
    4. 
   
  4. void xPortPendSVHandler( void );
    5. 
   
  5. void xPortSysTickHandler( void );
    6. 
   
  6. void vPortSVCHandler( void );
    7. 
  

 





 已经实现了三个中断服务函数，这三个中断服务函数非常重要，我们需要屏蔽apm32f10x_int.c文件中的对应版本，改为使用port.c内的代码：






 

  复制
 

 

 

  
    
   
  1. /*!
    2. 
   
  2. * @brief   This function handles SVCall exception
    3. 
   
  3. *
    4. 
   
  4. * @param   None
    5. 
   
  5. *
    6. 
   
  6. * @retval  None
    7. 
   
  7. *
    8. 
   
  8. */
    9. 
   
  9. //void SVC_Handler(void)
    10. 
   
  10. //{
    11. 
   
  11. //}
    12. 
   
  12. 
   
  13. /*!
    14. 
   
  14. * @brief   This function handles PendSV_Handler exception
    15. 
   
  15. *
    16. 
   
  16. * @param   None
    17. 
   
  17. *
    18. 
   
  18. * @retval  None
    19. 
   
  19. *
    20. 
   
  20. */
    21. 
   
  21. //void PendSV_Handler(void)
    22. 
   
  22. //{
    23. 
   
  23. //}
    24. 
   
  24. 
   
  25. /*!
    26. 
   
  26. * @brief   This function handles SysTick Handler
    27. 
   
  27. *
    28. 
   
  28. * @param   None
    29. 
   
  29. *
    30. 
   
  30. * @retval  None
    31. 
   
  31. *
    32. 
   
  32. */
    33. 
   
  33. //void SysTick_Handler(void)
    34. 
   
  34. //{
    35. 
   
  35. //}
    36. 
  

 







 因为startup.s启动文件的中断服务函数名与apm32f10x_int.c中是一致的，所以为了改为使用port.c内的中断服务函数名，需要在FreeRTOSConfig.h文件添加如下宏定义：




 

  复制
 

 

 

  
    
   
  1. /* 每次任务切换都执行, 保存 / 恢复上下文，完成任务切换 */
    2. 
   
  2. #define xPortPendSVHandler                      PendSV_Handler
    3. 
   
  3. /* 系统启动时仅执行一次, 启动第一个任务，切换到线程模式         */
    4. 
   
  4. #define vPortSVCHandler                         SVC_Handler
    5. 
   
  5. /* cmsis_os2.c 已经实现新的版本 */
    6. 
   
  6. /* 提供OS运行的节拍 */
    7. 
   
  7. #define xPortSysTickHandler                   SysTick_Handler
    8. 
  

 







 此时，FreeRTOS的移植就已经全部完成，我们可以直接按照OS的代码写法要求写代码测试即可。






 下面介绍一个使用FreeRTOS更便利的方案：






 如果了解FreeRTOS，会知道，同一个功能，在中断环境下和非中断环境下，调用的OS接口是不一样的，例如，获取信号量，中断环境下需要调用xSemaphoreTakeFromISR，而非中断环境下需要调用xSemaphoreTake。ARM为此提供了一个解决方案，屏蔽了这种差异，让中断和非中断环境下，都是调用同一个接口函数。






 拷贝cmsis_os2的代码到OS目录中，只有3个文件：









   



 打开cmsis_os2.c，查看获取信号量部分的代码，osSemaphoreAcquire函数内部会调用IS_IRQ检查当前是否处于中断环境，如果是则调用xSemaphoreTakeFromISR接口，否则调用xSemaphoreTake接口，而我们在编程时，不管是中断或非中断环境下，都是统一调用osSemaphoreAcquire接口即可，非常便利。




 其他的功能也有一样的处理方式。









   



 有cmsis_os加入后，编程需要使用到OS的功能，都统一从cmsis_os.h/cmsis_os2.h中取接口函数使用即可，不用再使用原生的FreeRTOS接口。






 因为cmsis_os2.c中重新实现了SysTick_Handler中断服务函数，所以FreeRTOSConfig.h需要屏蔽掉xPortSysTickHandler宏定义，使用cmsis_os2.c中的版本即可。









   






   



 4. 测试




 测试创建两个任务，分别翻转1个LED进行测试：




 

  复制
 

 

 

  
    
   
  1. /* LED_D2 */
    2. 
   
  2. TaskHandle_t *led_d2_task_handle;
    3. 
   
  3. const osThreadAttr_t led_d2_task_att = {
    4. 
   
  4.         .name = "LED_D2",
    5. 
   
  5.         .priority = (osPriority_t)10,
    6. 
   
  6.         .stack_size = (1024),
    7. 
   
  7. };
    8. 
   
  8. 
   
  9. /* LED_D3 */
    10. 
   
  10. TaskHandle_t *led_d3_task_handle;
    11. 
   
  11. const osThreadAttr_t led_d3_task_att = {
    12. 
   
  12.         .name = "LED_D3",
    13. 
   
  13.         .priority = (osPriority_t)11,
    14. 
   
  14.         .stack_size = (1024),
    15. 
   
  15. };
    16. 
   
  16. 
   
  17. /*
    18. 
   
  18. * @brief       LED D2 任务
    19. 
   
  19. *
    20. 
   
  20. * @param       None
    21. 
   
  21. *
    22. 
   
  22. * @retval      None
    23. 
   
  23. *
    24. 
   
  24. */
    25. 
   
  25. static void led_d2_task(void *argument)
    26. 
   
  26. {
    27. 
   
  27.     (void)argument;
    28. 
   
  28.     
    29. 
   
  29.     while (1) {
    30. 
   
  30.         bsp_gpio_toggle(OUTPUT_LED2);
    31. 
   
  31.         osDelay(100);
    32. 
   
  32.     }
    33. 
   
  33. }
    34. 
   
  34. 
   
  35. /*
    36. 
   
  36. * @brief       LED D3 任务
    37. 
   
  37. *
    38. 
   
  38. * @param       None
    39. 
   
  39. *
    40. 
   
  40. * @retval      None
    41. 
   
  41. *
    42. 
   
  42. */
    43. 
   
  43. static void led_d3_task(void *argument)
    44. 
   
  44. {
    45. 
   
  45.     (void)argument;
    46. 
   
  46.     
    47. 
   
  47.     while (1) {
    48. 
   
  48.         bsp_gpio_toggle(OUTPUT_LED3);
    49. 
   
  49.         osDelay(300);
    50. 
   
  50.     }
    51. 
   
  51. }
    52. 
   
  52. 
   
  53. /*
    54. 
   
  54. * @brief       任务创建
    55. 
   
  55. *
    56. 
   
  56. * @param       None
    57. 
   
  57. *
    58. 
   
  58. * @retval      None
    59. 
   
  59. *
    60. 
   
  60. */
    61. 
   
  61. void task_create(void)
    62. 
   
  62. {
    63. 
   
  63.     led_d2_task_handle = osThreadNew(led_d2_task, NULL, &led_d2_task_att);
    64. 
   
  64.     led_d3_task_handle = osThreadNew(led_d3_task, NULL, &led_d3_task_att);
    65. 
   
  65. }
    66. 
  

 





 

  复制
 

 

 

  
    
   
  1. // 外设初始化
    2. 
   
  2. void bsp_init(void)
    3. 
   
  3. {
    4. 
   
  4.     NVIC_ConfigPriorityGroup(NVIC_PRIORITY_GROUP_4);
    5. 
   
  5.     bsp_gpio_init();
    6. 
   
  6. }
    7. 
  

 





 

  复制
 

 

 

  
    
   
  1. // 应用初始化
    2. 
   
  2. void app_init(void)
    3. 
   
  3. {
    4. 
   
  4.     osKernelInitialize();
    5. 
   
  5.     task_create();
    6. 
   
  6.         osKernelStart();
    7. 
   
  7. }
    8. 
   
  8. 
   
  9. // 应用任务
    10. 
   
  10. void app_task(void)
    11. 
   
  11. {
    12. 
   
  12. }
    13. 
  

 







 LED翻转的间隔时间与程序使用的osDelay延时一致。









   



 另外，NVIC_ConfigPriorityGroup(NVIC_PRIORITY_GROUP_4)将优先级分组配置为4，则中断优先级全部为抢占，而没有子优先级，方便OS管理中断。




5.详细代码

   




 FreeRTOS.zip (5.94 MB, 下载次数: 0)



 





 





 





 





 





 





 





 





 





 





 





 





 





 





 





 





 





 





 





 





 





 

 
。

   ---------------------

   作者：口天土立口

   链接：https://bbs.21ic.com/icview-3509353-1-1.html?_dsign=7f5afd4e

   来源：21ic.com

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