移植freertos到stm32 f103 的基本流程和總結

爲何要在stm32 f103上面移植freertos

  stm32 f103 以他的全面的文檔，親民的價格，強大的功能。成爲無數微設備的方案首選。在市場上有極大的使用量。市場佔有率也是很是的高。freertos做爲一個開源的微型操做系統，憑藉着它的資源佔用小，功能強大，文檔齊全，成爲各大芯片公司都支持的操做系統，也是程序員操做系統學習的不二首選。因此，把這二者結合起來，除了能給咱們的產品提供強大的支撐以外，還積累的不少基礎技術。筆者花了很多心思才把這個移植好，在這裏作個記錄。但願能給你一些啓發。

基本介紹

  我這裏使用的是freertos的版本是9.0。移動植入以前，先看一下freertos的文件目錄：

├── croutine.c
├── event_groups.c
├── include
│   ├── FreeRTOS.h
│   ├── StackMacros.h
│   ├── croutine.h
│   ├── deprecated_definitions.h
│   ├── event_groups.h
│   ├── list.h
│   ├── mpu_prototypes.h
│   ├── mpu_wrappers.h
│   ├── portable.h
│   ├── projdefs.h
│   ├── queue.h
│   ├── semphr.h
│   ├── stdint.readme
│   ├── task.h
│   └── timers.h
├── list.c
├── portable
│   ├── GCC
│   │   └── ARM_CM3
│   │       ├── port.c
│   │       └── portmacro.h
│   ├── MemMang
│   │   ├── heap_1.c
│   │   ├── heap_2.c
│   │   ├── heap_2.lst
│   │   ├── heap_2.o
│   │   ├── heap_3.c
│   │   ├── heap_4.c
│   │   └── heap_5.c
│   └── readme.txt
├── queue.c
├── readme.txt
├── tasks.c
└── timers.c

大體一看，這個操做系統是很是簡潔的。從文件名字就能夠看出：
queue.c 這個文件是隊列，負責線程之間的通訊和數據傳輸的。
task.c 就是線程及任務模塊，線程相關的都在這個文件裏面。
list.c 就是一個鏈表，用來實現可變數據的存放和操做。
根目錄下的和具體的芯片不要緊，和芯片的接口及相關的元素主要在兩個函數裏面。
一個是portable文件下的port.c 這個裏面要注意下，在stm32 f103中，這裏最重要的就是這裏的中斷處理函數的匹配了。在無操做系統的stm32 f103中，systick, SVC 和 PendSV 這三個中斷的處理函數 這三個函數通常在start.s文件或中斷向量表中vector.c 中。基本額寫法以下所示：

void SVC_Handler (void) attribute((weak));

void PendSV_Handler (void) attribute((weak));

void SysTick_Handler (void) attribute((weak));

在freertos中，須要替換成port.c 裏面的另外三個中斷處理函數：

voidxPortPendSVHandler( void ) attribute (( naked ));

voidxPortSysTickHandler( void );

voidvPortSVCHandler( void ) attribute (( naked ));

另一個就是heap，heap主要是系統的內存管理單元。heap_1.c, heap_2.c and heap_3.c屬於三個基本的樣例子，用戶也能夠根據本身的實際狀況作修改。這裏的的heap雖然不少，可是每一個系統只會使用一個，具體使用哪個要看你的芯片平臺的屬性，stm32 f103 使用的是heap_2.c

移植流程

  第一步就是把代碼拷貝到目標文件中，編譯經過。這裏屬於一些基本功夫，詳細的步驟我就很少說了，謹記中斷處理函數的處理，這裏很是容易出問題。再者就是FreeRTOSconfig.h文件中的heap_size大小，不能太大，太大了這個芯片的資源不夠的。建議通常不要10k左右就好了吧。

  第二步就是FreeRTOSConfig.h文件的配置選擇，這裏面的是很是關鍵的，最容易出錯。下面是個人這個文件的配置：

#define configUSE_PREEMPTION            1
#define configUSE_IDLE_HOOK         0
#define configUSE_TICK_HOOK         0
#define configCPU_CLOCK_HZ          ( ( unsigned long ) 72000000 )
#define configSYSTICK_CLOCK_HZ ( configCPU_CLOCK_HZ / 8 )  /* fix for vTaskDelay() */
#define configTICK_RATE_HZ          ( ( TickType_t ) 1000 )
#define configMAX_PRIORITIES            ( 5 )
#define configMINIMAL_STACK_SIZE        ( ( unsigned short ) 128 )
#define configTOTAL_HEAP_SIZE           ( ( size_t ) ( 17 * 1024 ) )
#define configMAX_TASK_NAME_LEN         ( 16 )
#define configUSE_TRACE_FACILITY        0
#define configUSE_16_BIT_TICKS          0
#define configIDLE_SHOULD_YIELD         1
#define configUSE_MUTEXES           1

/* Co-routine definitions. */
#define configUSE_CO_ROUTINES           0
#define configMAX_CO_ROUTINE_PRIORITIES     2

/* Set the following definitions to 1 to include the API function, or zero
to exclude the API function. */

#define INCLUDE_vTaskPrioritySet        1
#define INCLUDE_uxTaskPriorityGet       1
#define INCLUDE_vTaskDelete         1
#define INCLUDE_vTaskCleanUpResources       0
#define INCLUDE_vTaskSuspend            0
#define INCLUDE_vTaskDelayUntil         1
#define INCLUDE_vTaskDelay          1

這裏要注意幾點： configCPU_CLOCK_HZ 就是CPU的的時鐘，系統的時鐘和CPU的時鐘是不一樣的，這裏作一個8分頻：#define configSYSTICK_CLOCK_HZ ( configCPU_CLOCK_HZ / 8 )
還有就是後面的heap大小和stack大小，要根據實際的產品狀況進行調整的。這個調整好了，可讓你的小芯片發揮出極大的威力。

  第三點，應用部分：
這裏手先看一下主函數：

int main()
{
    RCC_Configuration();
    GPIO_Configuration();
    usart1_init();

     printf("start main sdf \n\r");
     usart1_puts(" 512k flash, 64k ram ..........\n\r");

     xTaskCreate(tadventure,"game",configMINIMAL_STACK_SIZE,NULL,configMAX_PRIORITIES-1,NULL);
     xTaskCreate(flasher,"flash",configMINIMAL_STACK_SIZE,NULL,configMAX_PRIORITIES-1,NULL);
     xTaskCreate(vT_usart, (const char*) "USART Task", configMINIMAL_STACK_SIZE, NULL, 1, NULL);

    vTaskStartScheduler();

    while (1);

    return 0;
}

三個task的處理函數：

static void flasher(void *arg __attribute__((unused))) {

    for (;;) {
        GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1);
        vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(400));
        GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1);
        vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(400));
    }
}

static void tadventure(void *arg __attribute__((unused))) {
{
    for (;;) {
        GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_0);
        vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(1000));
        GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_0);
        vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(1000));
    }
}

static void vT_usart(void *p)
{
    // Block for 500ms.
    const portTickType xDelay = 500 / portTICK_RATE_MS;

    for(;;) {
        usart1_puts("FreeRTOS V9.0.0 demo on STM32F103c8t6\r\n");
        usart1_puts(" 64k flash, 20k ram ..........\r\n");
        vTaskDelay(xDelay);
    }
}

這裏的結果以下所示：

問題備忘

  最大的問題就是一個是FreertosConfig.h文件設置錯誤致使的系統timer不對。 另外就是中斷的服務處理函數了，必定要換成本身的。