共计 10576 个字符，预计需要花费 27 分钟才能阅读完成。
准备
在移植之前，我们首先要获取到 FreeRTOS 的官方的源码包。这里我们提供两个下载链接:
一个是官网：http://www.freertos.org/
另外一个是代码托管网站：https://sourceforge.net/proje…
这里我们演示如何在代码托管网站里面下载。打开网站链接之后，我们选择 FreeRTOS 的最新版本 V9.0.0（2016 年），尽管现在 FreeRTOS 的版本已经更新到 V10.0.1 了，但是我们还是选择 V9.0.0，因为内核很稳定，并且网上资料很多，因为 V10.0.0 版本之后是亚马逊收购了 FreeRTOS 之后才出来的版本，主要添加了一些云端组件，我们本书所讲的 FreeRTOS 是实时内核，采用 V9.0.0 版本足以。
简单介绍 FreeRTOS
FreeRTOS 包含 Demo 例程和内核源码（比较重要，我们就需要提取该目录下的大部分文件）。
Source文件夹里面包含的是 FreeRTOS 内核的源代码，我们移植 FreeRTOS 的时候就需要这部分源代码；
Demo 文件夹里面包含了 FreeRTOS 官方为各个单片机移植好的工程代码，FreeRTOS 为了推广自己，会给各种半导体厂商的评估板写好完整的工程程序，这些程序就放在 Demo 这个目录下，这部分 Demo 非常有参考价值。
Source 文件夹
这里我们再重点分析下 FreeRTOS/ Source 文件夹下的文件，①和③包含的是 FreeRTOS 的通用的头文件和 C 文件，这两部分的文件试用于各种编译器和处理器，是通用的。需要移植的头文件和 C 文件放在②portblle 这个文件夹。
portblle 文件夹，是与编译器相关的文件夹，在不同的编译器中使用不同的支持文件。①中的 KEIL 就是我们就是我们使用的编译器，其实 KEIL 里面的内容跟 RVDS 里面的内容一样，所以我们只需要③RVDS 文件夹里面的内容即可，里面包含了各种处理器相关的文件夹，从文件夹的名字我们就非常熟悉了，我们学习的 STM32 有 M0、M3、M4 等各种系列，FreeRTOS 是一个软件，单片机是一个硬件，FreeRTOS 要想运行在一个单片机上面，它们就必须关联在一起。MemMang 文件夹下存放的是跟内存管理相关的源文件。
移植过程
提取源码
- 首先在我们的 STM32 裸机工程模板根目录下新建一个文件夹，命名为“FreeRTOS”，并且在 FreeRTOS 文件夹下新建两个空文件夹，分别命名为“src”与“port”，src 文件夹用于保存 FreeRTOS 中的核心源文件，也就是我们常说的‘.c 文件’，port 文件夹用于保存内存管理以及处理器架构相关代码，这些代码 FreeRTOS 官方已经提供给我们的，直接使用即可，在前面已经说了，FreeRTOS 是软件，我们的开发版是硬件，软硬件必须有桥梁来连接，这些与处理器架构相关的代码，可以称之为 RTOS 硬件接口层，它们位于 FreeRTOS/Source/Portable 文件夹下。
- 打开 FreeRTOS V9.0.0 源码，在“FreeRTOSv9.0.0FreeRTOSSource”目录下找到所有的‘.c 文件’，将它们拷贝到我们新建的 src 文件夹中，
- 打开 FreeRTOS V9.0.0 源码，在“FreeRTOSv9.0.0FreeRTOSSourceportable”目录下找到“MemMang”文件夹与“RVDS”文件夹，将它们拷贝到我们新建的 port 文件夹中
- 打开 FreeRTOS V9.0.0 源码，在“FreeRTOSv9.0.0 FreeRTOSSource”目录下找到“include”文件夹，它是我们需要用到 FreeRTOS 的一些头文件，将它直接拷贝到我们新建的 FreeRTOS 文件夹中，完成这一步之后就可以看到我们新建的 FreeRTOS 文件夹已经有 3 个文件夹，这 3 个文件夹就包含 FreeRTOS 的核心文件，至此，FreeRTOS 的源码就提取完成。
添加到工程
添加 FreeRTOSConfig.h 文件
FreeRTOSConfig.h 文件是 FreeRTOS 的工程配置文件，因为 FreeRTOS 是可以裁剪的实时操作内核，应用于不同的处理器平台，用户可以通过修改这个 FreeRTOS 内核的配置头文件来裁剪 FreeRTOS 的功能，所以我们把它拷贝一份放在 user 这个文件夹下面。
打开 FreeRTOSv9.0.0 源码，在“FreeRTOSv9.0.0FreeRTOSDemo”文件夹下面找到“CORTEX_STM32F103_Keil”这个文件夹，双击打开，在其根目录下找到这个“FreeRTOSConfig.h”文件，然后拷贝到我们工程的 user 文件夹下即可，等下我们需要对这个文件进行修改。
创建工程分组
接下来我们在 mdk 里面新建 FreeRTOS/src 和 FreeRTOS/port 两个组文件夹，其中 FreeRTOS/src 用于存放 src 文件夹的内容，FreeRTOS/port 用于存放 portMemMang 文件夹 与 portRVDSARM_CM3 文件夹的内容。
然后我们将工程文件中 FreeRTOS 的内容添加到工程中去，按照已经新建的分组添加我们的 FreeRTOS 工程源码。
在 FreeRTOS/port 分组中添加 MemMang 文件夹中的文件只需选择其中一个即可，我们选择“heap_4.c”，这是 FreeRTOS 的一个内存管理源码文件。
添加完成后：
添加头文件路径
FreeRTOS 的源码已经添加到开发环境的组文件夹下面，编译的时候需要为这些源文件指定头文件的路径，不然编译会报错。FreeRTOS 的源码里面只有 FreeRTOSinclude 和 FreeRTOSportRVDSARM_CM3 这两个文件夹下面有头文件，只需要将这两个头文件的路径在开发环境里面指定即可。同时我们还将 FreeRTOSConfig.h 这个头文件拷贝到了工程根目录下的 user 文件夹下，所以 user 的路径也要加到开发环境里面。
修改 FreeRTOSConfig.h
FreeRTOSConfig.h 是直接从 demo 文件夹下面拷贝过来的，该头文件对裁剪整个 FreeRTOS 所需的功能的宏均做了定义，有些宏定义被使能，有些宏定义被失能，一开始我们只需要配置最简单的功能即可。要想随心所欲的配置 FreeRTOS 的功能，我们必须对这些宏定义的功能有所掌握，下面我们先简单的介绍下这些宏定义的含义，然后再对这些宏定义进行修改。
#ifndef FREERTOS_CONFIG_H
#define FREERTOS_CONFIG_H
#include "stm32f10x.h"
#include "bsp_usart.h"
// 针对不同的编译器调用不同的 stdint.h 文件
#if defined(__ICCARM__) || defined(__CC_ARM) || defined(__GNUC__)
#include <stdint.h>
extern uint32_t SystemCoreClock;
#endif
// 断言
#define vAssertCalled(char,int) printf("Error:%s,%d\r\n",char,int)
#define configASSERT(x) if((x)==0) vAssertCalled(__FILE__,__LINE__)
/************************************************************************
* FreeRTOS 基础配置配置选项
*********************************************************************/
/* 置 1：RTOS 使用抢占式调度器；置 0：RTOS 使用协作式调度器（时间片）*
* 注：在多任务管理机制上，操作系统可以分为抢占式和协作式两种。* 协作式操作系统是任务主动释放 CPU 后，切换到下一个任务。* 任务切换的时机完全取决于正在运行的任务。*/
#define configUSE_PREEMPTION 1
// 1 使能时间片调度(默认式使能的)
#define configUSE_TIME_SLICING 1
/* 某些运行 FreeRTOS 的硬件有两种方法选择下一个要执行的任务：* 通用方法和特定于硬件的方法（以下简称“特殊方法”）。*
* 通用方法：* 1.configUSE_PORT_OPTIMISED_TASK_SELECTION 为 0 或者硬件不支持这种特殊方法。* 2. 可以用于所有 FreeRTOS 支持的硬件
* 3. 完全用 C 实现，效率略低于特殊方法。* 4. 不强制要求限制最大可用优先级数目
* 特殊方法：* 1. 必须将 configUSE_PORT_OPTIMISED_TASK_SELECTION 设置为 1。* 2. 依赖一个或多个特定架构的汇编指令（一般是类似计算前导零 [CLZ] 指令）。* 3. 比通用方法更高效
* 4. 一般强制限定最大可用优先级数目为 32
* 一般是硬件计算前导零指令，如果所使用的，MCU 没有这些硬件指令的话此宏应该设置为 0！*/
#define configUSE_PORT_OPTIMISED_TASK_SELECTION 1
/* 置 1：使能低功耗 tickless 模式；置 0：保持系统节拍（tick）中断一直运行
* 假设开启低功耗的话可能会导致下载出现问题，因为程序在睡眠中, 可用以下办法解决
*
* 下载方法：* 1. 将开发版正常连接好
* 2. 按住复位按键，点击下载瞬间松开复位按键
*
* 1. 通过跳线帽将 BOOT 0 接高电平(3.3V)
* 2. 重新上电，下载
*
* 1. 使用 FlyMcu 擦除一下芯片，然后进行下载
* STMISP -> 清除芯片(z)
*/
#define configUSE_TICKLESS_IDLE 0
/*
* 写入实际的 CPU 内核时钟频率，也就是 CPU 指令执行频率，通常称为 Fclk
* Fclk 为供给 CPU 内核的时钟信号，我们所说的 cpu 主频为 XX MHz，* 就是指的这个时钟信号，相应的，1/Fclk 即为 cpu 时钟周期；*/
#define configCPU_CLOCK_HZ (SystemCoreClock)
//RTOS 系统节拍中断的频率。即一秒中断的次数，每次中断 RTOS 都会进行任务调度
#define configTICK_RATE_HZ ((TickType_t)1000)
// 可使用的最大优先级
#define configMAX_PRIORITIES (32)
// 空闲任务使用的堆栈大小
#define configMINIMAL_STACK_SIZE ((unsigned short)128)
// 任务名字字符串长度
#define configMAX_TASK_NAME_LEN (16)
// 系统节拍计数器变量数据类型，1 表示为 16 位无符号整形，0 表示为 32 位无符号整形
#define configUSE_16_BIT_TICKS 0
// 空闲任务放弃 CPU 使用权给其他同优先级的用户任务
#define configIDLE_SHOULD_YIELD 1
// 启用队列
#define configUSE_QUEUE_SETS 1
// 开启任务通知功能，默认开启
#define configUSE_TASK_NOTIFICATIONS 1
// 使用互斥信号量
#define configUSE_MUTEXES 1
// 使用递归互斥信号量
#define configUSE_RECURSIVE_MUTEXES 1
// 为 1 时使用计数信号量
#define configUSE_COUNTING_SEMAPHORES 1
/* 设置可以注册的信号量和消息队列个数 */
#define configQUEUE_REGISTRY_SIZE 10
#define configUSE_APPLICATION_TASK_TAG 0
/*****************************************************************
FreeRTOS 与内存申请有关配置选项
*****************************************************************/
// 支持动态内存申请
#define configSUPPORT_DYNAMIC_ALLOCATION 1
// 支持静态内存
#define configSUPPORT_STATIC_ALLOCATION 0
// 系统所有总的堆大小
#define configTOTAL_HEAP_SIZE ((size_t)(36*1024))
/***************************************************************
FreeRTOS 与钩子函数有关的配置选项
**************************************************************/
/* 置 1：使用空闲钩子（Idle Hook 类似于回调函数）；置 0：忽略空闲钩子
*
* 空闲任务钩子是一个函数，这个函数由用户来实现，* FreeRTOS 规定了函数的名字和参数：void vApplicationIdleHook(void)，* 这个函数在每个空闲任务周期都会被调用
* 对于已经删除的 RTOS 任务，空闲任务可以释放分配给它们的堆栈内存。* 因此必须保证空闲任务可以被 CPU 执行
* 使用空闲钩子函数设置 CPU 进入省电模式是很常见的
* 不可以调用会引起空闲任务阻塞的 API 函数
*/
#define configUSE_IDLE_HOOK 0
/* 置 1：使用时间片钩子（Tick Hook）；置 0：忽略时间片钩子
*
*
* 时间片钩子是一个函数，这个函数由用户来实现，* FreeRTOS 规定了函数的名字和参数：void vApplicationTickHook(void)
* 时间片中断可以周期性的调用
* 函数必须非常短小，不能大量使用堆栈，* 不能调用以”FromISR"或"FROM_ISR”结尾的 API 函数
*/
/*xTaskIncrementTick 函数是在 xPortSysTickHandler 中断函数中被调用的。因此，vApplicationTickHook()函数执行的时间必须很短才行 */
#define configUSE_TICK_HOOK 0
// 使用内存申请失败钩子函数
#define configUSE_MALLOC_FAILED_HOOK 0
/*
* 大于 0 时启用堆栈溢出检测功能，如果使用此功能
* 用户必须提供一个栈溢出钩子函数，如果使用的话
* 此值可以为 1 或者 2，因为有两种栈溢出检测方法 */
#define configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW 0
/********************************************************************
FreeRTOS 与运行时间和任务状态收集有关的配置选项
**********************************************************************/
// 启用运行时间统计功能
#define configGENERATE_RUN_TIME_STATS 0
// 启用可视化跟踪调试
#define configUSE_TRACE_FACILITY 0
/* 与宏 configUSE_TRACE_FACILITY 同时为 1 时会编译下面 3 个函数
* prvWriteNameToBuffer()
* vTaskList(),
* vTaskGetRunTimeStats()
*/
#define configUSE_STATS_FORMATTING_FUNCTIONS 1
/********************************************************************
FreeRTOS 与协程有关的配置选项
*********************************************************************/
// 启用协程，启用协程以后必须添加文件 croutine.c
#define configUSE_CO_ROUTINES 0
// 协程的有效优先级数目
#define configMAX_CO_ROUTINE_PRIORITIES (2)
/***********************************************************************
FreeRTOS 与软件定时器有关的配置选项
**********************************************************************/
// 启用软件定时器
#define configUSE_TIMERS 1
// 软件定时器优先级
#define configTIMER_TASK_PRIORITY (configMAX_PRIORITIES-1)
// 软件定时器队列长度
#define configTIMER_QUEUE_LENGTH 10
// 软件定时器任务堆栈大小
#define configTIMER_TASK_STACK_DEPTH (configMINIMAL_STACK_SIZE*2)
/************************************************************
FreeRTOS 可选函数配置选项
************************************************************/
#define INCLUDE_xTaskGetSchedulerState 1
#define INCLUDE_vTaskPrioritySet 1
#define INCLUDE_uxTaskPriorityGet 1
#define INCLUDE_vTaskDelete 1
#define INCLUDE_vTaskCleanUpResources 1
#define INCLUDE_vTaskSuspend 1
#define INCLUDE_vTaskDelayUntil 1
#define INCLUDE_vTaskDelay 1
#define INCLUDE_eTaskGetState 1
#define INCLUDE_xTimerPendFunctionCall 1
//#define INCLUDE_xTaskGetCurrentTaskHandle 1
//#define INCLUDE_uxTaskGetStackHighWaterMark 0
//#define INCLUDE_xTaskGetIdleTaskHandle 0
/******************************************************************
FreeRTOS 与中断有关的配置选项
******************************************************************/
#ifdef __NVIC_PRIO_BITS
#define configPRIO_BITS __NVIC_PRIO_BITS
#else
#define configPRIO_BITS 4
#endif
// 中断最低优先级
#define configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY 15
// 系统可管理的最高中断优先级
#define configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY 5
#define configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY (configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY << (8 - configPRIO_BITS) ) /* 240 */
#define configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY (configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY << (8 - configPRIO_BITS) )
/****************************************************************
FreeRTOS 与中断服务函数有关的配置选项
****************************************************************/
#define xPortPendSVHandler PendSV_Handler
#define vPortSVCHandler SVC_Handler
/* 以下为使用 Percepio Tracealyzer 需要的东西，不需要时将 configUSE_TRACE_FACILITY 定义为 0 */
#if (configUSE_TRACE_FACILITY == 1)
#include "trcRecorder.h"
#define INCLUDE_xTaskGetCurrentTaskHandle 1 // 启用一个可选函数（该函数被 Trace 源码使用，默认该值为 0 表示不用）#endif
#endif /* FREERTOS_CONFIG_H */修改 stm32f10x_it.c
SysTick 中断服务函数是一个非常重要的函数，FreeRTOS 所有跟时间相关的事情都在里面处理，SysTick 就是 FreeRTOS 的一个心跳时钟，驱动着 FreeRTOS 的运行，就像人的心跳一样，假如没有心跳，我们就相当于“死了”，同样的，FreeRTOS 没有了心跳，那么它就会卡死在某个地方，不能进行任务调度，不能运行任何的东西，因此我们需要实现一个 FreeRTOS 的心跳时钟，FreeRTOS 帮我们实现了 SysTick 的启动的配置：在 port.c 文件中已经实现 vPortSetupTimerInterrupt()函数，并且 FreeRTOS 通用的 SysTick 中断服务函数也实现了：在 port.c 文件中已经实现 xPortSysTickHandler()函数，所以移植的时候只需要我们在 stm32f10x_it.c 文件中实现我们对应（STM32）平台上的 SysTick_Handler()函数即可。FreeRTOS 为开发者考虑得特别多，PendSV_Handler()与 SVC_Handler()这两个很重要的函数都帮我们实现了，在在 port.c 文件中已经实现 xPortPendSVHandler()与 vPortSVCHandler()函数，防止我们自己实现不了，那么在 stm32f10x_it.c 中就需要我们注释掉 PendSV_Handler()与 SVC_Handler()这两个函数了。
//void SVC_Handler(void)
//{//}
//void PendSV_Handler(void)
//{//}
extern void xPortSysTickHandler(void);
//systick 中断服务函数
void SysTick_Handler(void)
{#if (INCLUDE_xTaskGetSchedulerState == 1)
if (xTaskGetSchedulerState() != taskSCHEDULER_NOT_STARTED)
{
#endif /* INCLUDE_xTaskGetSchedulerState */
xPortSysTickHandler();
#if (INCLUDE_xTaskGetSchedulerState == 1)
}
#endif /* INCLUDE_xTaskGetSchedulerState */
}创建任务
这里，我们创建一个单任务，任务使用的栈和任务控制块是在创建任务的时候 FreeRTOS 动态分配的。
任务必须是一个死循环，否则任务将通过 LR 返回，如果 LR 指向了非法的内存就会产生 HardFault_Handler，而 FreeRTOS 指向一个死循环，那么任务返回之后就在死循环中执行，这样子的任务是不安全的，所以避免这种情况，任务一般都是死循环并且无返回值的。
并且每个任务循环主体中应该有阻塞任务的函数，否则就会饿死比它优先级更低的任务！！！
/* FreeRTOS 头文件 */
#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"
/* 开发板硬件 bsp 头文件 */
#include "bsp_led.h"
static void AppTaskCreate(void);/* AppTask 任务 */
/* 创建任务句柄 */
static TaskHandle_t AppTask_Handle = NULL;
int main(void)
{
BaseType_t xReturn = pdPASS;/* 定义一个创建信息返回值，默认为 pdPASS */
/* 开发板硬件初始化 */
BSP_Init();
/* 创建 AppTaskCreate 任务 */
xReturn = xTaskCreate((TaskFunction_t)AppTask, /* 任务入口函数 */
(const char*)"AppTask",/* 任务名字 */
(uint16_t)512, /* 任务栈大小 */
(void*)NULL,/* 任务入口函数参数 */
(UBaseType_t)1, /* 任务的优先级 */
(TaskHandle_t*)&AppTask_Handle);/* 任务控制块指针 */
/* 启动任务调度 */
if(pdPASS == xReturn)
vTaskStartScheduler(); /* 启动任务，开启调度 */
else
return -1;
while(1); /* 正常不会执行到这里 */
}
static void AppTask(void* parameter)
{while (1)
{
LED1_ON;
vTaskDelay(500); /* 延时 500 个 tick */
LED1_OFF;
vTaskDelay(500); /* 延时 500 个 tick */
}
}关注我
欢迎关注“物联网 IoT 开发”公众号