為什麼要在stm32 f103上面移植freertos

  stm32 f103 以他的全面的文件，親民的價格，強大的功能。成為無數微裝置的方案首選。在市場上有極大的使用量。市場佔有率也是非常的高。freertos作為一個開源的微型作業系統，憑藉著它的資源佔用小，功能強大，文件齊全，成為各大晶片公司都支援的作業系統，也是程式設計師作業系統學習的不二首選。所以，把這兩者結合起來，除了能給我們的產品提供強大的支撐之外，還積累的很多基礎技術。筆者花了不少心思才把這個移植好，在這裡做個記錄。希望能給你一些啟發。

基本介紹

  我這裡使用的是freertos的版本是9.0。移動植入之前，先看一下freertos的檔案目錄：

├── 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
 

大致一看，這個作業系統是非常簡潔的。從檔名字就可以看出：
queue.c 這個檔案是佇列，負責執行緒之間的通訊和資料傳輸的。
task.c 就是執行緒及任務模組，執行緒相關的都在這個檔案裡面。
list.c 就是一個連結串列，用來實現可變資料的存放和操作。
根目錄下的和具體的晶片沒關係，和晶片的介面及相關的元素主要在兩個函式裡面。
一個是portable檔案下的port.c 這個裡面要注意下，在stm32 f103中，這裡最重要的就是這裡的中斷處理函式的匹配了。在無作業系統的stm32 f103中，systick, SVC 和 PendSV 這三個中斷的處理函式 這三個函式一般在start.s檔案或中斷向量表中vector.c 中。基本額寫法如下所示：

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

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

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

在freertos中，需要替換成port.c 裡面的另外三個中斷處理函式：

voidxPortPendSVHandler( void ) attribute (( naked ));

voidxPortSysTickHandler( void );

voidvPortSVCHandler( void ) attribute (( naked ));

另外一個就是heap，heap主要是系統的記憶體管理單元。heap_1.c, heap_2.c and heap_3.c屬於三個基本的樣例子，使用者也可以根據自己的實際情況做修改。這裡的的heap雖然很多，但是每個系統只會使用一個，具體使用哪一個要看你的晶片平臺的屬性，stm32 f103 使用的是heap_2.c

移植流程

  第一步就是把程式碼拷貝到目標檔案中，編譯通過。這裡屬於一些基本功夫，詳細的步驟我就不多說了，謹記中斷處理函式的處理，這裡非常容易出問題。再者就是FreeRTOSconfig.h檔案中的heap_size大小，不能太大，太大了這個晶片的資源不夠的。建議一般不要10k左右就行了吧。

  第二步就是FreeRTOSConfig.h檔案的配置選擇，這裡面的是非常關鍵的，最容易出錯。下面是我的這個檔案的配置：

#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

這裡要注意幾點： configCPU_CLOCK_HZ 就是CPU的的時鐘，系統的時鐘和CPU的時鐘是不同的，這裡做一個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，要根據實際的產品情況進行調整的。這個調整好了，可以讓你的小晶片發揮出極大的威力。

  第三點，應用部分：
這裡手先看一下主函式：

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的處理函式：

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);
    }
}

這裡的結果如下所示：

問題備忘

  最大的問題就是一個是FreertosConfig.h檔案設定錯誤導致的系統timer不對。
另外就是中斷的服務處理函數了，一定要換成自己的