實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)FreeRTOS移植教程

1.FreeRTOS簡(jiǎn)介

Free 即免費(fèi)的，RTOS 全稱是 Real Time Operating System，中文就是實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。注意，RTOS 不是指某一個(gè)確定的系統(tǒng)，而是指一類系統(tǒng)。比如 uC/OS，F(xiàn)reeRTOS，RTX，RT-Thread 等這些都是 RTOS 類操作系統(tǒng)。
FreeRTOS 是 RTOS 系統(tǒng)的一種，F(xiàn)reeRTOS 十分的小巧，可以在資源有限的微控制器中運(yùn)行，當(dāng)然，F(xiàn)reeRTOS 不僅局限于在微控制器中使用。但從文件數(shù)量上來看 FreeRTOS 要比uC/OSII 和 uC/OSIII 小的多。
FreeRTOS特點(diǎn)

• FreeRTOS 的內(nèi)核支持搶占式，合作式和時(shí)間片調(diào)度。
• 提供了一個(gè)用于低功耗的 Tickless 模式。
• 系統(tǒng)的組件在創(chuàng)建時(shí)可以選擇動(dòng)態(tài)或者靜態(tài)的 RAM，比如任務(wù)、消息隊(duì)列、信號(hào)量、軟件定時(shí)器等等。
• FreeRTOS 系統(tǒng)簡(jiǎn)單、小巧、易用，通常情況下內(nèi)核占用 4k-9k 字節(jié)的空間。
• 高可移植性，代碼主要 C 語言編寫。
• 高效的軟件定時(shí)器、強(qiáng)大的跟蹤執(zhí)行功能、堆棧溢出檢測(cè)功能。
• 任務(wù)數(shù)量不限。

FreeRTOS源碼下載：FreeTOS源碼下載地址

2.FreeRTOS移植

1.打開下載好的FreeRTOS文件夾，我們發(fā)現(xiàn)會(huì)有兩個(gè)FreeRTOS的文件夾，我們這里以最基本的源碼作為移植示例。

2.打開FreeRTOS/Source,此文件夾中保存的即為FreeRTOS源碼，接下來我們找一個(gè)簡(jiǎn)潔的工程移植FreeRTOS系統(tǒng)。將Source復(fù)制到我們要移植的工程中。

3.在要移植的工程中創(chuàng)建FreeRTOS文件夾。

4.將源碼復(fù)位到該文件夾中。

5.刪除不需要的文件：在portable中只保留下面兩個(gè)文件夾即可。

RVDS中只保留ARM_CM3文件

6.打開工程，添加.c文件到工程中,添加頭文件路徑。

在官方的參考例程里面我們發(fā)現(xiàn)有這個(gè),將這個(gè)文件拷貝到我們要移植的工程下。

存放路徑可以隨便選擇，只要在KEIL中添加好相應(yīng)路徑即可。重新編譯工程。

7.提供系統(tǒng)心跳值函數(shù)。

#include "FreeRTOS.h"					//FreeRTOS使用		  
#include "task.h" 
extern void xPortSysTickHandler(void);
/*****************滴答定時(shí)器初始化******************/
void SysTick_Init(void)
{
	SysTick->CTRL&=~(1<<2);//外部時(shí)鐘源9MHZ
	SysTick->CTRL|=1<<1;//開中斷
	SysTick->VAL=0;
	SysTick->LOAD=9000*configTICK_RATE_HZ;//1s
	SysTick->CTRL|=1<<0;//使能定時(shí)器
}
/*滴答定時(shí)器中斷,為FreeRTOS提供節(jié)拍數(shù)*/
void SysTick_Handler(void)
{
if(xTaskGetSchedulerState()!=taskSCHEDULER_NOT_STARTED)
	{
		xPortSysTickHandler();
	}
}

在FreeRTOSconfig.h中設(shè)置相應(yīng)的宏

/*FreeRTOS與軟件定時(shí)器相關(guān)配置*/
#define configUSE_TIMERS	 1       //為1時(shí)啟用軟件定時(shí)器
#define configTIMER_TASK_PRIORITY	 (configMAX_PRIORITIES-1)  //軟件定時(shí)器優(yōu)先級(jí)
#define configTIMER_QUEUE_LENGTH		 5   //軟件定時(shí)器隊(duì)列長(zhǎng)度
#define configTIMER_TASK_STACK_DEPTH	 (configMINIMAL_STACK_SIZE*2)    //軟件定時(shí)器任務(wù)堆棧大小
#define INCLUDE_xTaskGetSchedulerState     1   

8.延時(shí)函數(shù)修改

(1)可以直接調(diào)用FreeRTOS中提供的延時(shí)函數(shù)，不過調(diào)用該函數(shù)會(huì)在延時(shí)時(shí)會(huì)進(jìn)行任務(wù)切換，若不想在延時(shí)中進(jìn)行任務(wù)切換，則可調(diào)用下面的模擬延時(shí)函數(shù)。通過設(shè)置宏FreeRTOS_OS。

/**************微妙延時(shí)函數(shù)*************/
void Delay_Us(int time)
{
	#ifdef FreeRTOS_OS
	u32 ticks;
	u32 told,tnow,tcnt=0;
	u32 reload=SysTick->LOAD;				//LOAD的值	    	 
	ticks=time*9; 						//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=ticks)break;			//時(shí)間超過/等于要延遲的時(shí)間,則退出.
		}
	}
	#else
	int i,j;
	for(i=0;i

(2)微妙延時(shí)函數(shù)

/**************微妙延時(shí)函數(shù)*************/
void Delay_Us(int time)
{
	#ifdef FreeRTOS_OS
	u32 ticks;
	u32 told,tnow,tcnt=0;
	u32 reload=SysTick->LOAD;				//LOAD的值	    	 
	ticks=time*9; 						//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=ticks)break;			//時(shí)間超過/等于要延遲的時(shí)間,則退出.
		}
	}
	#else
	int i,j;
	for(i=0;i

9.任務(wù)設(shè)置模板

#define START_TASK_PRIO 1        //任務(wù)優(yōu)先級(jí)
#define START_STK_SIZE 128       //任務(wù)堆棧大小
TaskHandle_t StartTask_Handler;   //任務(wù)句柄
void start_task(void *pvParameters);//任務(wù)函數(shù)

#define LED0_TASK_PRIO 3     //任務(wù)優(yōu)先級(jí)
#define LED0_STK_SIZE 50     //任務(wù)堆棧大小
TaskHandle_t LED0Task_Handler; //任務(wù)句柄
void LED0_task(void);         //任務(wù)函數(shù)

#define key_TASK_PRIO 2     //任務(wù)優(yōu)先級(jí)
#define key_STK_SIZE 50      //任務(wù)堆棧大小
TaskHandle_t keyTask_Handler; //任務(wù)句柄
void key_task(void);          //任務(wù)函數(shù)

int main()
{
	SysTick_Init();
	Beep_Init();
	Led_Init();
	Key_Init();
	Usartx_Init(USART1,115200,72);
	TIMx_Init(TIM2,72,20*1000);
	printf("USART1初始化完成\r\n");
	
	//創(chuàng)建任務(wù)
	xTaskCreate( (TaskFunction_t)start_task,//任務(wù)函數(shù)
								(const char *)"start_task",//任務(wù)名稱
								 (uint16_t)START_STK_SIZE,//堆棧大小
									NULL,           //傳遞給任務(wù)函數(shù)的參數(shù)
								 (UBaseType_t)START_TASK_PRIO,//任務(wù)優(yōu)先級(jí)
								 (TaskHandle_t *)&StartTask_Handler);//任務(wù)句柄
		vTaskStartScheduler();     //開啟任務(wù)調(diào)度
}

10.任務(wù)函數(shù)

/*開始任務(wù)函數(shù)*/
void start_task(void *pvParameters)
{
	taskENTER_CRITICAL();  //進(jìn)入臨界區(qū)
	//創(chuàng)建LED0任務(wù)
	xTaskCreate( (TaskFunction_t  )LED0_task,//任務(wù)函數(shù)
								(const char    *)"start_task",//任務(wù)名稱
								 (uint16_t)LED0_STK_SIZE,//堆棧大小
									NULL,           //傳遞給任務(wù)函數(shù)的參數(shù)
								 (UBaseType_t   )LED0_TASK_PRIO,//任務(wù)優(yōu)先級(jí)
								 (TaskHandle_t *)&LED0Task_Handler);//任務(wù)句柄

	xTaskCreate(  (TaskFunction_t )key_task,//任務(wù)函數(shù)
								(const char    *)"KEYt_task",//任務(wù)名稱
								(uint16_t )key_STK_SIZE,//堆棧大小
								NULL,           //傳遞給任務(wù)函數(shù)的參數(shù)
								(UBaseType_t    )key_TASK_PRIO,//任務(wù)優(yōu)先級(jí)
								(TaskHandle_t  *)&keyTask_Handler);//任務(wù)句柄
	vTaskDelete(StartTask_Handler); //刪除開始任務(wù)	
	taskEXIT_CRITICAL();            //退出臨界區(qū)						
}

11.任務(wù)執(zhí)行

void LED0_task(void)
{
	while(1)
	{
		LED1=!LED1;
		vTaskDelay(500);
	}
}
void key_task(void)//任務(wù)函數(shù)
{
	u8 key=0;
	while(1)
	{
		key=Key_Scan();
		if(key)
		{
			printf("key=%d\n",key);
		}
		vTaskDelay(10);
	}
}