移植FreeRTOS实时操作系统（基于STM32F429）
目录
一、前言
二、准备工作
三、开始移植
1.项目中添加相应文件
2.工程分组中添加文件
3.修改 SYSTEM 文件夹
四、验证移植
五、总结
一、前言
在嵌入式系统开发中，实时操作系统（RTOS）的使用可以极大地提高系统的可靠性、稳定性和开发效率。FreeRTOS 作为一款开源的、轻量级的实时操作系统，被广泛应用于各种嵌入式项目中。本文将详细介绍如何将 FreeRTOS 移植到 STM32F429 微控制器上，帮助开发者快速搭建一个高效的嵌入式实时系统。
二、准备工作
- STM32F429 开发板，确保开发板正常工作且具备调试接口（如 JTAG 或 SWD）。
- FreeRTOS 源代码，可以从 FreeRTOS 官方网站（FreeRTOS™ - FreeRTOS™）下载最新版本。
- 一个基于STM32F429 HAL库的跑马灯基础项目
三、开始移植
1.项目中添加相应文件
（1）在基础项目中创建一个FreeRTOS文件夹
（2）将FreeRTos的源码添加到这个文件夹中
（3）打开FreeRTOS下面的portable文件夹，保留Keil、MemMang、RVDS这三个文件夹，删除其它文件。
2.工程分组中添加文件
（1）在工程下创建FreeRTOS_CORE、FreeRTOS_PORTABLE两个分组，FreeRTOS_CORE下面添加FreeRTOS根目录下的.c文件，FreeRTOS_PORTABLE下面添加 portable\RVDS\ARM_CM4F 下面的port.c文件，以及 \portable\MemMang 下面的 heap_4.c文件。
（2）添加FreeRTOS源码的头文件路径。
（3）编译程序，编译后报错找不到 FreeRTOSConfig.h 文件。
(4)找到官方源码中 FreeRTOS\Demo\CORTEX_M4F_STM32F407ZG-SK 目录下的 FreeRTOSConfig.h 文件，复制到我们的项目的include目录下面。
（5）再次编译，还报错，configSYSTICK_CLOCK未定义，这是因为FreeRTOSConfig.h文件中的条件编译有问题，需要定义__ICCARM__。
#ifdef __ICCARM__#include <stdint.h>extern uint32_t SystemCoreClock;
#endif应将上面的代码改为如下代码：
#if defined(__ICCARM__) || defined(__CC_ARM) || defined(__GNUC__)#include <stdint.h>extern uint32_t SystemCoreClock;
#endif（6）再次编译，依然报错，这次是因为prot.c文件与stm32f4xx_it.c文件中三个函数有冲突，注释掉stm32f4xx_it.c下面的这三个函数即可。
void PendSV_Handler(void)；
void SysTick_Handler(void)；
void SVC_Handler(void)；
（7）再次编译，依然报错，这次是因为 FreeRTOSConfig.h 开启了一些未定义的钩子函数，我们从FreeRTOSConfig.h 文件中修改配置关闭这些钩子函数就行了。
#define configUSE_IDLE_HOOK 0
#define configUSE_TICK_HOOK 0
#define configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW 0
#define configUSE_MALLOC_FAILED_HOOK 0（8） 再次编译，不再报错。
3.修改 SYSTEM 文件夹
（1）修改 sys.h 文件，将宏定义SYSTEM_SUPPORT_OS的值改为1。
（2）修改 usart.c文件,添加FreeRTOS.h头文件。
（3）修改delay.c文件，这里改动比较多，其实就是根据delay函数加了操作系统以后因为多了任务调度做出的改变，下面贴出delay.c全部源码。
delay_us和delay_xms这两个函数不会引起系统调度。
delay_ms根据设置的系统节拍来判断，只要大于最小系统节拍周期就会进行任务调度。
#include "delay.h"
#include "sys.h"
//
//如果使用OS,则包括下面的头文件即可.
#if SYSTEM_SUPPORT_OS
#include "FreeRTOS.h" //FreeRTOS使用
#include "task.h"
#endifstatic u32 fac_us=0; //us延时倍乘数#if SYSTEM_SUPPORT_OS static u16 fac_ms=0; //ms延时倍乘数,在os下,代表每个节拍的ms数
#endifextern void xPortSysTickHandler(void);
//systick中断服务函数,使用OS时用到
void SysTick_Handler(void)
{ if(xTaskGetSchedulerState()!=taskSCHEDULER_NOT_STARTED)//系统已经运行{xPortSysTickHandler(); }HAL_IncTick();
}//初始化延迟函数
//当使用ucos的时候,此函数会初始化ucos的时钟节拍
//SYSTICK的时钟固定为AHB时钟
//SYSCLK:系统时钟频率
void delay_init(u8 SYSCLK)
{u32 reload;HAL_SYSTICK_CLKSourceConfig(SYSTICK_CLKSOURCE_HCLK);//SysTick频率为HCLKfac_us=SYSCLK; //不论是否使用OS,fac_us都需要使用reload=SYSCLK; //每秒钟的计数次数 单位为K reload*=1000000/configTICK_RATE_HZ; //根据configTICK_RATE_HZ设定溢出时间//reload为24位寄存器,最大值:16777216,在180M下,约合0.745s左右 fac_ms=1000/configTICK_RATE_HZ; //代表OS可以延时的最少单位 SysTick->CTRL|=SysTick_CTRL_TICKINT_Msk;//开启SYSTICK中断SysTick->LOAD=reload; //每1/configTICK_RATE_HZ断一次 SysTick->CTRL|=SysTick_CTRL_ENABLE_Msk; //开启SYSTICK
} //延时nus
//nus:要延时的us数.
//nus:0~190887435(最大值即2^32/fac_us@fac_us=22.5)
void delay_us(u32 nus)
{ u32 ticks;u32 told,tnow,tcnt=0;u32 reload=SysTick->LOAD; //LOAD的值 ticks=nus*fac_us; //需要的节拍数 told=SysTick->VAL; //刚进入时的计数器值while(1){tnow=SysTick->VAL; if(tnow!=told){ if(tnow<told)tcnt+=told-tnow; //这里注意一下SYSTICK是一个递减的计数器就可以了.else tcnt+=reload-tnow+told; told=tnow;if(tcnt>=ticks)break; //时间超过/等于要延迟的时间,则退出.} };
} //延时nms,会引起任务调度
//nms:要延时的ms数
//nms:0~65535
void delay_ms(u32 nms)
{ if(xTaskGetSchedulerState()!=taskSCHEDULER_NOT_STARTED)//系统已经运行{ if(nms>=fac_ms) //延时的时间大于OS的最少时间周期 { vTaskDelay(nms/fac_ms); //FreeRTOS延时}nms%=fac_ms; //OS已经无法提供这么小的延时了,采用普通方式延时 }delay_us((u32)(nms*1000)); //普通方式延时
}//延时nms,不会引起任务调度
//nms:要延时的ms数
void delay_xms(u32 nms)
{u32 i;for(i=0;i<nms;i++) delay_us(1000);
}如果改完后报错，就把 FreeRTOSConfig.h 下面的
//#define xPortSysTickHandler SysTick_Handler注释掉就可以了。
四、验证移植
验证的话我们编写一个简单的跑马灯任务，LED0每500ms亮灭一次，LED1灭200ms然后亮800ms，以此循环进行，大家可以根据自己的开发板不同，配置不同的LEO引脚，验证自己的freeRTOS操作系统是否移植成功，下面是main的源码参考：
#include "sys.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h"
#include "led.h"
#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"//任务优先级
#define START_TASK_PRIO 1
//任务堆栈大小
#define START_STK_SIZE 128
//任务句柄
TaskHandle_t StartTask_Handler;
//任务函数
void start_task(void *pvParameters);//任务优先级
#define LED0_TASK_PRIO 2
//任务堆栈大小
#define LED0_STK_SIZE 50
//任务句柄
TaskHandle_t LED0Task_Handler;
//任务函数
void led0_task(void *pvParameters);//任务优先级
#define LED1_TASK_PRIO 3
//任务堆栈大小
#define LED1_STK_SIZE 50
//任务句柄
TaskHandle_t LED1Task_Handler;
//任务函数
void led1_task(void *pvParameters);int main(void)
{HAL_Init(); //初始化HAL库 Stm32_Clock_Init(360,25,2,8); //设置时钟,180Mhzdelay_init(180); //初始化延时函数LED_Init(); //初始化LED uart_init(115200); //初始化串口//创建开始任务xTaskCreate((TaskFunction_t )start_task, //任务函数(const char* )"start_task", //任务名称(uint16_t )START_STK_SIZE, //任务堆栈大小(void* )NULL, //传递给任务函数的参数(UBaseType_t )START_TASK_PRIO, //任务优先级(TaskHandle_t* )&StartTask_Handler); //任务句柄 vTaskStartScheduler(); //开启任务调度
}//开始任务任务函数
void start_task(void *pvParameters)
{taskENTER_CRITICAL(); //进入临界区//创建LED0任务xTaskCreate((TaskFunction_t )led0_task, (const char* )"led0_task", (uint16_t )LED0_STK_SIZE, (void* )NULL, (UBaseType_t )LED0_TASK_PRIO, (TaskHandle_t* )&LED0Task_Handler); //创建LED1任务xTaskCreate((TaskFunction_t )led1_task, (const char* )"led1_task", (uint16_t )LED1_STK_SIZE, (void* )NULL,(UBaseType_t )LED1_TASK_PRIO,(TaskHandle_t* )&LED1Task_Handler); vTaskDelete(StartTask_Handler); //删除开始任务taskEXIT_CRITICAL(); //退出临界区
}//LED0任务函数
void led0_task(void *pvParameters)
{while(1){LED0=~LED0;vTaskDelay(500);}
} //LED1任务函数
void led1_task(void *pvParameters)
{while(1){LED1=0;vTaskDelay(200);LED1=1;vTaskDelay(800);}
}五、总结
通过以上步骤，我们成功地将 FreeRTOS 移植到了 STM32F429 微控制器上。在实际应用中，可以根据具体的项目需求，进一步优化 FreeRTOS 的配置和任务设计，以实现更加高效、可靠的嵌入式实时系统。同时，也可以参考 FreeRTOS 的官方文档和示例代码，深入了解 FreeRTOS 的功能和使用方法，为嵌入式系统开发提供更强大的支持。