關(guān)于FreeRTOS內(nèi)核的配置說明

FreeRTOS內(nèi)核是高度可定制的，使用配置文件FreeRTOSConfig.h進行定制。每個FreeRTOS應(yīng)用都必須包含這個頭文件，用戶根據(jù)實際應(yīng)用來裁剪定制FreeRTOS內(nèi)核。這個配置文件是針對用戶程序的，而非內(nèi)核，因此配置文件一般放在應(yīng)用程序目錄下，不要放在RTOS內(nèi)核源碼目錄下。 在下載的FreeRTOS文件包中，每個演示例程都有一個FreeRTOSConfig.h文件。有些例程的配置文件是比較舊的版本，可能不會包含所有有效選項。如果沒有在配置文件中指定某個選項，那么RTOS內(nèi)核會使用默認值。典型的FreeRTOSConfig.h配置文件定義如下所示，隨后會說明里面的每一個參數(shù)。

#ifndef FREERTOS_CONFIG_H

#define FREERTOS_CONFIG_H

/*Here is a good place to include header files that are required across

yourapplication. */

#include “something.h”

#define configUSE_PREEMPTION 1

#define configUSE_PORT_OPTIMISED_TASK_SELECTION 0

#define configUSE_TICKLESS_IDLE 0

#define configCPU_CLOCK_HZ 60000000

#define configTICK_RATE_HZ 250

#define configMAX_PRIORITIES 5

#define configMINIMAL_STACK_SIZE 128

#define configTOTAL_HEAP_SIZE 10240

#define configMAX_TASK_NAME_LEN 16

#define configUSE_16_BIT_TICKS 0

#define configIDLE_SHOULD_YIELD 1

#define configUSE_TASK_NOTIFICATIONS 1

#define configUSE_MUTEXES 0

#define configUSE_RECURSIVE_MUTEXES 0

#define configUSE_COUNTING_SEMAPHORES 0

#define configUSE_ALTERNATIVE_API 0/* Deprecated！ */

#define configQUEUE_REGISTRY_SIZE 10

#define configUSE_QUEUE_SETS 0

#define configUSE_TIME_SLICING 0

#define configUSE_NEWLIB_REENTRANT 0

#define configENABLE_BACKWARD_COMPATIBILITY 0

#define configNUM_THREAD_LOCAL_STORAGE_POINTERS 5

/*Hook function related definitions. */

#define configUSE_IDLE_HOOK 0

#define configUSE_TICK_HOOK 0

#define configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW 0

#define configUSE_MALLOC_FAILED_HOOK 0

/*Run time and task stats gathering related definitions. */

#define configGENERATE_RUN_TIME_STATS 0

#define configUSE_TRACE_FACILITY 0

#define configUSE_STATS_FORMATTING_FUNCTIONS 0

/*Co-routine related definitions. */

#define configUSE_CO_ROUTINES 0

#define configMAX_CO_ROUTINE_PRIORITIES 1

/*Software timer related definitions. */

#define configUSE_TIMERS 1

#define configTIMER_TASK_PRIORITY 3

#define configTIMER_QUEUE_LENGTH 10

#define configTIMER_TASK_STACK_DEPTH configMINIMAL_STACK_SIZE

/*Interrupt nesting behaviour configuration. */

#define configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY ［dependent of processor］

#define configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY ［dependent on processor and application］

#define configMAX_API_CALL_INTERRUPT_PRIORITY ［dependent on processor and application］

/*Define to trap errors during development. */

#define configASSERT（ （ x ） ） if（ （ x ） == 0） vAssertCalled（ __FILE__， __LINE__ ）

/*FreeRTOS MPU specific definitions. */

#define configINCLUDE_APPLICATION_DEFINED_PRIVILEGED_FUNCTIONS 0

/*Optional functions - most linkers will remove unused functions anyway. */

#define INCLUDE_vTaskPrioritySet 1

#define INCLUDE_uxTaskPriorityGet 1

#define INCLUDE_vTaskDelete 1

#define INCLUDE_vTaskSuspend 1

#define INCLUDE_xResumeFromISR 1

#define INCLUDE_vTaskDelayUntil 1

#define INCLUDE_vTaskDelay 1

#define INCLUDE_xTaskGetSchedulerState 1

#define INCLUDE_xTaskGetCurrentTaskHandle 1

#define INCLUDE_uxTaskGetStackHighWaterMark 0

#define INCLUDE_xTaskGetIdleTaskHandle 0

#define INCLUDE_xTimerGetTimerDaemonTaskHandle 0

#define INCLUDE_pcTaskGetTaskName 0

#define INCLUDE_eTaskGetState 0

#define INCLUDE_xEventGroupSetBitFromISR 1

#define INCLUDE_xTimerPendFunctionCall 0

/* Aheader file that defines trace macro can be included here. */

#end if/* FREERTOS_CONFIG_H*/

1.configUSE_PREEMPTION

為1時RTOS使用搶占式調(diào)度器，為0時RTOS使用協(xié)作式調(diào)度器（時間片）。

注：在多任務(wù)管理機制上，操作系統(tǒng)可以分為搶占式和協(xié)作式兩種。協(xié)作式操作系統(tǒng)是任務(wù)主動釋放CPU后，切換到下一個任務(wù)。任務(wù)切換的時機完全取決于正在運行的任務(wù)。

2.configUSE_PORT_OPTIMISED_TASK_SELECTION

某些運行FreeRTOS的硬件有兩種方法選擇下一個要執(zhí)行的任務(wù)：通用方法和特定于硬件的方法（以下簡稱“特殊方法”）。

通用方法：

configUSE_PORT_OPTIMISED_TASK_SELECTION設(shè)置為0或者硬件不支持這種特殊方法。

可以用于所有FreeRTOS支持的硬件。

完全用C實現(xiàn)，效率略低于特殊方法。

不強制要求限制最大可用優(yōu)先級數(shù)目

特殊方法：

并非所有硬件都支持。

必須將configUSE_PORT_OPTIMISED_TASK_SELECTION設(shè)置為1。

依賴一個或多個特定架構(gòu)的匯編指令（一般是類似計算前導(dǎo)零［CLZ］指令）。

比通用方法更高效。

一般強制限定最大可用優(yōu)先級數(shù)目為32。

3.configUSE_TICKLESS_IDLE

設(shè)置configUSE_TICKLESS_IDLE為1使能低功耗tickless模式，為0保持系統(tǒng)節(jié)拍（tick）中斷一直運行。

通常情況下，F(xiàn)reeRTOS回調(diào)空閑任務(wù)鉤子函數(shù)（需要設(shè)計者自己實現(xiàn)），在空閑任務(wù)鉤子函數(shù)中設(shè)置微處理器進入低功耗模式來達到省電的目的。因為系統(tǒng)要響應(yīng)系統(tǒng)節(jié)拍中斷事件，因此使用這種方法會周期性的退出、再進入低功耗狀態(tài)。如果系統(tǒng)節(jié)拍中斷頻率過快，則大部分電能和CPU時間會消耗在進入和退出低功耗狀態(tài)上。

FreeRTOS的tickless空閑模式會在空閑周期時停止周期性系統(tǒng)節(jié)拍中斷。停止周期性系統(tǒng)節(jié)拍中斷可以使微控制器長時間處于低功耗模式。移植層需要配置外部喚醒中斷，當喚醒事件到來時，將微控制器從低功耗模式喚醒。微控制器喚醒后，會重新使能系統(tǒng)節(jié)拍中斷。由于微控制器在進入低功耗后，系統(tǒng)節(jié)拍計數(shù)器是停止的，但我們又需要知道這段時間能折算成多少次系統(tǒng)節(jié)拍中斷周期，這就需要有一個不受低功耗影響的外部時鐘源，即微處理器處于低功耗模式時它也在計時的，這樣在重啟系統(tǒng)節(jié)拍中斷時就可以根據(jù)這個外部計時器計算出一個調(diào)整值并寫入RTOS 系統(tǒng)節(jié)拍計數(shù)器變量中。

4.configUSE_IDLE_HOOK

設(shè)置為1使用空閑鉤子（Idle Hook類似于回調(diào)函數(shù)），0忽略空閑鉤子。

當RTOS調(diào)度器開始工作后，為了保證至少有一個任務(wù)在運行，空閑任務(wù)被自動創(chuàng)建，占用最低優(yōu)先級（0優(yōu)先級）。對于已經(jīng)刪除的RTOS任務(wù)，空閑任務(wù)可以釋放分配給它們的堆棧內(nèi)存。因此，在應(yīng)用中應(yīng)該注意，使用vTaskDelete（）函數(shù)時要確?？臻e任務(wù)獲得一定的處理器時間。除此之外，空閑任務(wù)沒有其它特殊功能，因此可以任意的剝奪空閑任務(wù)的處理器時間。

應(yīng)用程序也可能和空閑任務(wù)共享同個優(yōu)先級。

空閑任務(wù)鉤子是一個函數(shù)，這個函數(shù)由用戶來實現(xiàn)，RTOS規(guī)定了函數(shù)的名字和參數(shù)，這個函數(shù)在每個空閑任務(wù)周期都會被調(diào)用。

要創(chuàng)建一個空閑鉤子：

1、 設(shè)置FreeRTOSConfig.h 文件中的configUSE_IDLE_HOOK 為1；

2、 定義一個函數(shù)，函數(shù)名和參數(shù)如下所示：

void vApplicationIdleHook（void ）;

這個鉤子函數(shù)不可以調(diào)用會引起空閑任務(wù)阻塞的API函數(shù)（例如：vTaskDelay（）、帶有阻塞時間的隊列和信號量函數(shù)），在鉤子函數(shù)內(nèi)部使用協(xié)程是被允許的。

使用空閑鉤子函數(shù)設(shè)置CPU進入省電模式是很常見的。

5.configUSE_MALLOC_FAILED_HOOK

每當一個任務(wù)、隊列、信號量被創(chuàng)建時，內(nèi)核使用一個名為pvPortMalloc（）的函數(shù)來從堆中分配內(nèi)存。官方的下載包中包含5個簡單內(nèi)存分配策略，分別保存在源文件heap_1.c、heap_2.c、heap_3.c、heap_4.c、heap_5.c中。僅當使用這五個簡單策略之一時，宏configUSE_MALLOC_FAILED_HOOK才有意義。

如果定義并正確配置malloc（）失敗鉤子函數(shù)，則這個函數(shù)會在pvPortMalloc（）函數(shù)返回NULL時被調(diào)用。只有FreeRTOS在響應(yīng)內(nèi)存分配請求時發(fā)現(xiàn)堆內(nèi)存不足才會返回NULL。

如果宏configUSE_MALLOC_FAILED_HOOK設(shè)置為1，那么必須定義一個malloc（）失敗鉤子函數(shù)，如果宏configUSE_MALLOC_FAILED_HOOK設(shè)置為0，malloc（）失敗鉤子函數(shù)不會被調(diào)用，即便已經(jīng)定義了這個函數(shù)。malloc（）失敗鉤子函數(shù)的函數(shù)名和原型必須如下所示：

void vApplicationMallocFailedHook（ void）;

6.configUSE_TICK_HOOK

設(shè)置為1使用時間片鉤子（Tick Hook），0忽略時間片鉤子。

注：時間片鉤子函數(shù)（Tick Hook Function）

時間片中斷可以周期性的調(diào)用一個被稱為鉤子函數(shù)（回調(diào)函數(shù)）的應(yīng)用程序。時間片鉤子函數(shù)可以很方便的實現(xiàn)一個定時器功能。

只有在FreeRTOSConfig.h中的configUSE_TICK_HOOK設(shè)置成1時才可以使用時間片鉤子。一旦此值設(shè)置成1，就要定義鉤子函數(shù)，函數(shù)名和參數(shù)如下所示：

void vApplicationTickHook（ void ）;

vApplicationTickHook（）函數(shù)在中斷服務(wù)程序中執(zhí)行，因此這個函數(shù)必須非常短小，不能大量使用堆棧，不能調(diào)用任何不是以”FromISR“ 或 ”FROM_ISR”結(jié)尾的API函數(shù)。

在FreeRTOSVx.x.xFreeRTOSDemoCommonMinimal文件夾下的crhook.c文件中有使用時間片鉤子函數(shù)的例程。

7.configCPU_CLOCK_HZ

寫入實際的CPU內(nèi)核時鐘頻率，也就是CPU指令執(zhí)行頻率，通常稱為Fcclk。配置此值是為了正確的配置系統(tǒng)節(jié)拍中斷周期。

8.configTICK_RATE_HZ

RTOS 系統(tǒng)節(jié)拍中斷的頻率。即一秒中斷的次數(shù)，每次中斷RTOS都會進行任務(wù)調(diào)度。

系統(tǒng)節(jié)拍中斷用來測量時間，因此，越高的測量頻率意味著可測到越高的分辨率時間。但是，高的系統(tǒng)節(jié)拍中斷頻率也意味著RTOS內(nèi)核占用更多的CPU時間，因此會降低效率。RTOS演示例程都是使用系統(tǒng)節(jié)拍中斷頻率為1000HZ，這是為了測試RTOS內(nèi)核，比實際使用的要高。（實際使用時不用這么高的系統(tǒng)節(jié)拍中斷頻率）

多個任務(wù)可以共享一個優(yōu)先級，RTOS調(diào)度器為相同優(yōu)先級的任務(wù)分享CPU時間，在每一個RTOS 系統(tǒng)節(jié)拍中斷到來時進行任務(wù)切換。高的系統(tǒng)節(jié)拍中斷頻率會降低分配給每一個任務(wù)的“時間片”持續(xù)時間。

9.configMAX_PRIORITIES

配置應(yīng)用程序有效的優(yōu)先級數(shù)目。任何數(shù)量的任務(wù)都可以共享一個優(yōu)先級，使用協(xié)程可以單獨的給與它們優(yōu)先權(quán)。見configMAX_CO_ROUTINE_PRIORITIES。

在RTOS內(nèi)核中，每個有效優(yōu)先級都會消耗一定量的RAM，因此這個值不要超過你的應(yīng)用實際需要的優(yōu)先級數(shù)目。

注：任務(wù)優(yōu)先級

每一個任務(wù)都會被分配一個優(yōu)先級，優(yōu)先級值從0~ （configMAX_PRIORITIES - 1）之間。低優(yōu)先級數(shù)表示低優(yōu)先級任務(wù)?？臻e任務(wù)的優(yōu)先級為0（tskIDLE_PRIORITY），因此它是最低優(yōu)先級任務(wù)。

FreeRTOS調(diào)度器將確保處于就緒狀態(tài)（Ready）或運行狀態(tài)（Running）的高優(yōu)先級任務(wù)比同樣處于就緒狀態(tài)的低優(yōu)先級任務(wù)優(yōu)先獲取處理器時間。換句話說，處于運行狀態(tài)的任務(wù)永遠是高優(yōu)先級任務(wù)。

處于就緒狀態(tài)的相同優(yōu)先級任務(wù)使用時間片調(diào)度機制共享處理器時間。

10.configMINIMAL_STACK_SIZE

定義空閑任務(wù)使用的堆棧大小。通常此值不應(yīng)小于對應(yīng)處理器演示例程文件FreeRTOSConfig.h中定義的數(shù)值。

就像xTaskCreate（）函數(shù)的堆棧大小參數(shù)一樣，堆棧大小不是以字節(jié)為單位而是以字為單位的，比如在32位架構(gòu)下，棧大小為100表示棧內(nèi)存占用400字節(jié)的空間。

11.configTOTAL_HEAP_SIZE

RTOS內(nèi)核總計可用的有效的RAM大小。僅在你使用官方下載包中附帶的內(nèi)存分配策略時，才有可能用到此值。每當創(chuàng)建任務(wù)、隊列、互斥量、軟件定時器或信號量時，RTOS內(nèi)核會為此分配RAM，這里的RAM都屬于configTOTAL_HEAP_SIZE指定的內(nèi)存區(qū)。后續(xù)的內(nèi)存配置會詳細講到官方給出的內(nèi)存分配策略。

12.configMAX_TASK_NAME_LEN

調(diào)用任務(wù)函數(shù)時，需要設(shè)置描述任務(wù)信息的字符串，這個宏用來定義該字符串的最大長度。這里定義的長度包括字符串結(jié)束符’’。

13.configUSE_TRACE_FACILITY

設(shè)置成1表示啟動可視化跟蹤調(diào)試，會激活一些附加的結(jié)構(gòu)體成員和函數(shù)。

14.configUSE_STATS_FORMATTING_FUNCTIONS （V7.5.0新增）

設(shè)置宏configUSE_TRACE_FACILITY和configUSE_STATS_FORMATTING_FUNCTIONS為1會編譯vTaskList（）和vTaskGetRunTimeStats（）函數(shù)。如果將這兩個宏任意一個設(shè)置為0，上述兩個函數(shù)不會被編譯。

15.configUSE_16_BIT_TICKS

定義系統(tǒng)節(jié)拍計數(shù)器的變量類型，即定義portTickType是表示16位變量還是32位變量。

定義configUSE_16_BIT_TICKS為1意味著portTickType代表16位無符號整形，定義configUSE_16_BIT_TICKS為0意味著portTickType代表32位無符號整形。

使用16位類型可以大大提高8位和16位架構(gòu)微處理器的性能，但這也限制了最大時鐘計數(shù)為65535個’Tick’。因此，如果Tick頻率為250HZ（4MS中斷一次），對于任務(wù)最大延時或阻塞時間，16位計數(shù)器是262秒，而32位是17179869秒。

16.configIDLE_SHOULD_YIELD

這個參數(shù)控制任務(wù)在空閑優(yōu)先級中的行為。僅在滿足下列條件后，才會起作用。

使用搶占式內(nèi)核調(diào)度

用戶任務(wù)使用空閑優(yōu)先級。

通過時間片共享同一個優(yōu)先級的多個任務(wù)，如果共享的優(yōu)先級大于空閑優(yōu)先級，并假設(shè)沒有更高優(yōu)先級任務(wù)，這些任務(wù)應(yīng)該獲得相同的處理器時間。

但如果共享空閑優(yōu)先級時，情況會稍微有些不同。當configIDLE_SHOULD_YIELD為1時，其它共享空閑優(yōu)先級的用戶任務(wù)就緒時，空閑任務(wù)立刻讓出CPU，用戶任務(wù)運行，這樣確保了能最快響應(yīng)用戶任務(wù)。處于這種模式下也會有不良效果（取決于你的程序需要），描述如下：

圖中描述了四個處于空閑優(yōu)先級的任務(wù)，任務(wù)A、B和C是用戶任務(wù)，任務(wù)I是空閑任務(wù)。上下文切換周期性的發(fā)生在T0、T1…T6時刻。當用戶任務(wù)運行時，空閑任務(wù)立刻讓出CPU，但是，空閑任務(wù)已經(jīng)消耗了當前時間片中的一定時間。這樣的結(jié)果就是空閑任務(wù)I和用戶任務(wù)A共享一個時間片。用戶任務(wù)B和用戶任務(wù)C因此獲得了比用戶任務(wù)A更多的處理器時間。

可以通過下面方法避免：

如果合適的話，將處于空閑優(yōu)先級的各單獨的任務(wù)放置到空閑鉤子函數(shù)中；

創(chuàng)建的用戶任務(wù)優(yōu)先級大于空閑優(yōu)先級；

設(shè)置IDLE_SHOULD_YIELD為0；

設(shè)置configIDLE_SHOULD_YIELD為0將阻止空閑任務(wù)為用戶任務(wù)讓出CPU，直到空閑任務(wù)的時間片結(jié)束。這確保所有處在空閑優(yōu)先級的任務(wù)分配到相同多的處理器時間，但是，這是以分配給空閑任務(wù)更高比例的處理器時間為代價的。

17.configUSE_TASK_NOTIFICATIONS（V8.2.0新增）

設(shè)置宏configUSE_TASK_NOTIFICATIONS為1（或不定義宏configUSE_TASK_NOTIFICATIONS）將會開啟任務(wù)通知功能，有關(guān)的API函數(shù)也會被編譯。設(shè)置宏configUSE_TASK_NOTIFICATIONS為0則關(guān)閉任務(wù)通知功能，相關(guān)API函數(shù)也不會被編譯。默認這個功能是開啟的。開啟后，每個任務(wù)多增加8字節(jié)RAM。

這是個很有用的特性，一大亮點。

每個RTOS任務(wù)具有一個32位的通知值，RTOS任務(wù)通知相當于直接向任務(wù)發(fā)送一個事件，接收到通知的任務(wù)可以解除任務(wù)的阻塞狀態(tài)（因等待任務(wù)通知而進入阻塞狀態(tài)）。相對于以前必須分別創(chuàng)建隊列、二進制信號量、計數(shù)信號量或事件組的情況，使用任務(wù)通知顯然更靈活。更好的是，相比于使用信號量解除任務(wù)阻塞，使用任務(wù)通知可以快45%（使用GCC編譯器，-o2優(yōu)化級別）。

18.configUSE_MUTEXES

設(shè)置為1表示使用互斥量，設(shè)置成0表示忽略互斥量。讀者應(yīng)該了解在FreeRTOS中互斥量和二進制信號量的區(qū)別。

關(guān)于互斥量和二進制信號量簡單說：

互斥型信號量必須是同一個任務(wù)申請，同一個任務(wù)釋放，其他任務(wù)釋放無效。

二進制信號量，一個任務(wù)申請成功后，可以由另一個任務(wù)釋放。

互斥型信號量是二進制信號量的子集。

19.configUSE_RECURSIVE_MUTEXES

設(shè)置成1表示使用遞歸互斥量，設(shè)置成0表示不使用。

20.configUSE_COUNTING_SEMAPHORES

設(shè)置成1表示使用計數(shù)信號量，設(shè)置成0表示不使用。

21.configUSE_ALTERNATIVE_API

設(shè)置成1表示使用“替代”隊列函數(shù)（‘a(chǎn)lternative’ queue functions），設(shè)置成0不使用。替代API在queue.h頭文件中有詳細描述。

注：“替代”隊列函數(shù)已經(jīng)被棄用，在新的設(shè)計中不要使用它！

22.configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW

每個任務(wù)維護自己的棧空間，任務(wù)創(chuàng)建時會自動分配任務(wù)需要的占內(nèi)存，分配內(nèi)存大小由創(chuàng)建任務(wù)函數(shù)（xTaskCreate（））的一個參數(shù)指定。堆棧溢出是設(shè)備運行不穩(wěn)定的最常見原因，因此FreeeRTOS提供了兩個可選機制用來輔助檢測和改正堆棧溢出。配置宏configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW為不同的常量來使用不同堆棧溢出檢測機制。

注意，這個選項僅適用于內(nèi)存映射未分段的微處理器架構(gòu)。并且，在RTOS檢測到堆棧溢出發(fā)生之前，一些處理器可能先產(chǎn)生故障（fault）或異常（exception）來反映堆棧使用的惡化。如果宏configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW沒有設(shè)置成0，用戶必須提供一個棧溢出鉤子函數(shù)，這個鉤子函數(shù)的函數(shù)名和參數(shù)必須如下所示：

void vApplicationStackOverflowHook（TaskHandle_t xTask， signed char *pcTaskName ）;

參數(shù)xTask和pcTaskName為堆棧溢出任務(wù)的句柄和名字。請注意，如果溢出非常嚴重，這兩個參數(shù)信息也可能是錯誤的！在這種情況下，可以直接檢查pxCurrentTCb變量。

推薦僅在開發(fā)或測試階段使用棧溢出檢查，因為堆棧溢出檢測會增大上下文切換開銷。

任務(wù)切換出去后，該任務(wù)的上下文環(huán)境被保存到自己的堆棧空間，這時很可能堆棧的使用量達到了最大（最深）值。在這個時候，RTOS內(nèi)核會檢測堆棧指針是否還指向有效的堆?？臻g。如果堆棧指針指向了有效堆?？臻g之外的地方，堆棧溢出鉤子函數(shù)會被調(diào)用。

這個方法速度很快，但是不能檢測到所有堆棧溢出情況（比如，堆棧溢出沒有發(fā)生在上下文切換時）。設(shè)置configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW為1會使用這種方法。

當堆棧首次創(chuàng)建時，在它的堆棧區(qū)中填充一些已知值（標記）。當任務(wù)切換時，RTOS內(nèi)核會檢測堆棧最后的16個字節(jié)，確保標記數(shù)據(jù)沒有被覆蓋。如果這16個字節(jié)有任何一個被改變，則調(diào)用堆棧溢出鉤子函數(shù)。

這個方法比第一種方法要慢，但也相當快了。它能有效捕捉堆棧溢出事件（即使堆棧溢出沒有發(fā)生在上下文切換時），但是理論上它也不能百分百的捕捉到所有堆棧溢出（比如堆棧溢出的值和標記值相同，當然，這種情況發(fā)生的概率極小）。

使用這個方法需要設(shè)置configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW為2.

23.configQUEUE_REGISTRY_SIZE

隊列記錄有兩個目的，都涉及到RTOS內(nèi)核的調(diào)試：

它允許在調(diào)試GUI中使用一個隊列的文本名稱來簡單識別隊列；

包含調(diào)試器需要的每一個記錄隊列和信號量定位信息；

除了進行內(nèi)核調(diào)試外，隊列記錄沒有其它任何目的。

configQUEUE_REGISTRY_SIZE定義可以記錄的隊列和信號量的最大數(shù)目。如果你想使用RTOS內(nèi)核調(diào)試器查看隊列和信號量信息，則必須先將這些隊列和信號量進行注冊，只有注冊后的隊列和信號量才可以使用RTOS內(nèi)核調(diào)試器查看。查看API參考手冊中的vQueueAddToRegistry（） 和vQueueUnregisterQueue（）函數(shù)獲取更多信息。

24.configUSE_QUEUE_SETS

設(shè)置成1使能隊列集功能（可以阻塞、掛起到多個隊列和信號量），設(shè)置成0取消隊列集功能。

25.configUSE_TIME_SLICING（V7.5.0新增）

默認情況下（宏configUSE_TIME_SLICING未定義或者宏configUSE_TIME_SLICING設(shè)置為1），F(xiàn)reeRTOS使用基于時間片的優(yōu)先級搶占式調(diào)度器。這意味著RTOS調(diào)度器總是運行處于最高優(yōu)先級的就緒任務(wù)，在每個RTOS 系統(tǒng)節(jié)拍中斷時在相同優(yōu)先級的多個任務(wù)間進行任務(wù)切換。如果宏configUSE_TIME_SLICING設(shè)置為0，RTOS調(diào)度器仍然總是運行處于最高優(yōu)先級的就緒任務(wù)，但是當RTOS 系統(tǒng)節(jié)拍中斷發(fā)生時，相同優(yōu)先級的多個任務(wù)之間不再進行任務(wù)切換。

26.configUSE_NEWLIB_REENTRANT（V7.5.0新增）

如果宏configUSE_NEWLIB_REENTRANT設(shè)置為1，每一個創(chuàng)建的任務(wù)會分配一個newlib（一個嵌入式C庫）reent結(jié)構(gòu)。

27.configENABLE_BACKWARD_COMPATIBILITY

頭文件FreeRTOS.h包含一系列#define宏定義，用來映射版本V8.0.0和V8.0.0之前版本的數(shù)據(jù)類型名字。這些宏可以確保RTOS內(nèi)核升級到V8.0.0或以上版本時，之前的應(yīng)用代碼不用做任何修改。在FreeRTOSConfig.h文件中設(shè)置宏configENABLE_BACKWARD_COMPATIBILITY為0會去掉這些宏定義，并且需要用戶確認升級之前的應(yīng)用沒有用到這些名字。

28.configNUM_THREAD_LOCAL_STORAGE_POINTERS

設(shè)置每個任務(wù)的線程本地存儲指針數(shù)組大小。

線程本地存儲允許應(yīng)用程序在任務(wù)的控制塊中存儲一些值，每個任務(wù)都有自己獨立的儲存空間，宏configNUM_THREAD_LOCAL_STORAGE_POINTERS指定每個任務(wù)線程本地存儲指針數(shù)組的大小。API函數(shù)vTaskSetThreadLocalStoragePointer（）用于向指針數(shù)組中寫入值，API函數(shù)pvTaskGetThreadLocalStoragePointer（）用于從指針數(shù)組中讀取值。

比如，許多庫函數(shù)都包含一個叫做errno的全局變量。某些庫函數(shù)使用errno返回庫函數(shù)錯誤信息，應(yīng)用程序檢查這個全局變量來確定發(fā)生了那些錯誤。在單線程程序中，將errno定義成全局變量是可以的，但是在多線程應(yīng)用中，每個線程（任務(wù)）必須具有自己獨有的errno值，否則，一個任務(wù)可能會讀取到另一個任務(wù)的errno值。

FreeRTOS提供了一個靈活的機制，使得應(yīng)用程序可以使用線程本地存儲指針來讀寫線程本地存儲。具體參見后續(xù)文章《FreeRTOS系列第12篇---FreeRTOS任務(wù)應(yīng)用函數(shù)》。

29.configGENERATE_RUN_TIME_STATS

設(shè)置宏configGENERATE_RUN_TIME_STATS為1使能運行時間統(tǒng)計功能。一旦設(shè)置為1，則下面兩個宏必須被定義：

portCONFIGURE_TIMER_FOR_RUN_TIME_STATS（）：用戶程序需要提供一個基準時鐘函數(shù)，函數(shù)完成初始化基準時鐘功能，這個函數(shù)要被define到宏portCONFIGURE_TIMER_FOR_RUN_TIME_STATS（）上。這是因為運行時間統(tǒng)計需要一個比系統(tǒng)節(jié)拍中斷頻率還要高分辨率的基準定時器，否則，統(tǒng)計可能不精確?；鶞识〞r器中斷頻率要比統(tǒng)節(jié)拍中斷快10~100倍?；鶞识〞r器中斷頻率越快，統(tǒng)計越精準，但能統(tǒng)計的運行時間也越短（比如，基準定時器10ms中斷一次，8位無符號整形變量可以計到2.55秒，但如果是1秒中斷一次，8位無符號整形變量可以統(tǒng)計到255秒）。

portGET_RUN_TIME_COUNTER_VALUE（）：用戶程序需要提供一個返回基準時鐘當前“時間”的函數(shù)，這個函數(shù)要被define到宏portGET_RUN_TIME_COUNTER_VALUE（）上。

舉一個例子，假如我們配置了一個定時器，每500us中斷一次。在定時器中斷服務(wù)例程中簡單的使長整形變量ulHighFrequencyTimerTicks自增。那么上面提到兩個宏定義如下（可以在FreeRTOSConfig.h中添加）：

extern volatile unsigned longulHighFrequencyTimerTicks; #define portCONFIGURE_TIMER_FOR_RUN_TIME_STATS（） （ ulHighFrequencyTimerTicks = 0UL ） #define portGET_RUN_TIME_COUNTER_VALUE（） ulHighFrequencyTimerTicks

30.configUSE_CO_ROUTINES

設(shè)置成1表示使用協(xié)程，0表示不使用協(xié)程。如果使用協(xié)程，必須在工程中包含croutine.c文件。

注：協(xié)程（Co-routines）主要用于資源發(fā)非常受限的嵌入式系統(tǒng)（RAM非常少），通常不會用于32位微處理器。

在當前嵌入式硬件環(huán)境下，不建議使用協(xié)程，F(xiàn)reeRTOS的開發(fā)者早已經(jīng)停止開發(fā)協(xié)程。

31.configMAX_CO_ROUTINE_PRIORITIES

應(yīng)用程序協(xié)程（Co-routines）的有效優(yōu)先級數(shù)目，任何數(shù)目的協(xié)程都可以共享一個優(yōu)先級。使用協(xié)程可以單獨的分配給任務(wù)優(yōu)先級。見configMAX_PRIORITIES。

32.configUSE_TIMERS

設(shè)置成1使用軟件定時器，為0不使用軟件定時器功能。詳細描述見FreeRTOS software timers 。

33.configTIMER_TASK_PRIORITY

設(shè)置軟件定時器服務(wù)/守護進程的優(yōu)先級。詳細描述見FreeRTOS software timers 。

34.configTIMER_QUEUE_LENGTH

設(shè)置軟件定時器命令隊列的長度。詳細描述見FreeRTOS software timers。

35.configTIMER_TASK_STACK_DEPTH

設(shè)置軟件定時器服務(wù)/守護進程任務(wù)的堆棧深度，詳細描述見FreeRTOS software timers 。

36.configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY、configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY和configMAX_API_CALL_INTERRUPT_PRIORITY

這是移植和應(yīng)用FreeRTOS出錯最多的地方，所以需要打起精神仔細讀懂。

Cortex-M3、PIC24、dsPIC、PIC32、SuperH和RX600硬件設(shè)備需要設(shè)置宏configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY；PIC32、RX600和Cortex-M硬件設(shè)備需要設(shè)置宏configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY。

configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY和configMAX_API_CALL_INTERRUPT_PRIORITY，這兩個宏是等價的，后者是前者的新名字，用于更新的移植層代碼。

注意下面的描述中，在中斷服務(wù)例程中僅可以調(diào)用以“FromISR”結(jié)尾的API函數(shù)。

僅需要設(shè)置configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY的硬件設(shè)備（也就是宏configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY不會用到）：configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY用來設(shè)置RTOS內(nèi)核自己的中斷優(yōu)先級。調(diào)用API函數(shù)的中斷必須運行在這個優(yōu)先級；不調(diào)用API函數(shù)的中斷，可以運行在更高的優(yōu)先級，所以這些中斷不會被因RTOS內(nèi)核活動而延時。

configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY和configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY都需要設(shè)置的硬件設(shè)備：configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY用來設(shè)置RTOS內(nèi)核自己的中斷優(yōu)先級。因為RTOS內(nèi)核中斷不允許搶占用戶使用的中斷，因此這個宏一般定義為硬件最低優(yōu)先級。configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY用來設(shè)置可以在中斷服務(wù)程序中安全調(diào)用FreeRTOS API函數(shù)的最高中斷優(yōu)先級。優(yōu)先級小于等于這個宏所代表的優(yōu)先級時，程序可以在中斷服務(wù)程序中安全的調(diào)用FreeRTOS API函數(shù)；如果優(yōu)先級大于這個宏所代表的優(yōu)先級，表示FreeRTOS無法禁止這個中斷，在這個中斷服務(wù)程序中絕不可以調(diào)用任何API函數(shù)。

通過設(shè)置configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY的優(yōu)先級級別高于configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY可以實現(xiàn)完整的中斷嵌套模式。這意味著FreeRTOS內(nèi)核不能完全禁止中斷，即使在臨界區(qū)。此外，這對于分段內(nèi)核架構(gòu)的微處理器是有利的。請注意，當一個新中斷發(fā)生后，某些微處理器架構(gòu)會（在硬件上）禁止中斷，這意味著從硬件響應(yīng)中斷到FreeRTOS重新使能中斷之間的這段短時間內(nèi)，中斷是不可避免的被禁止的。

不調(diào)用API的中斷可以運行在比configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY高的優(yōu)先級，這些級別的中斷不會被FreeRTOS禁止，因此不會因為執(zhí)行RTOS內(nèi)核而被延時。

例如：假如一個微控制器有8個中斷優(yōu)先級別：0表示最低優(yōu)先級，7表示最高優(yōu)先級（Cortex-M3和Cortex-M4內(nèi)核優(yōu)先數(shù)和優(yōu)先級別正好與之相反，后續(xù)文章會專門介紹它們）。當兩個配置選項分別為4和0時，下圖描述了每一個優(yōu)先級別可以和不可做的事件：

configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY=4

configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY=0

這些配置參數(shù)允許非常靈活的中斷處理：

在系統(tǒng)中可以像其它任務(wù)一樣為中斷處理任務(wù)分配優(yōu)先級。這些任務(wù)通過一個相應(yīng)中斷喚醒。中斷服務(wù)例程（ISR）內(nèi)容應(yīng)盡可能的精簡---僅用于更新數(shù)據(jù)然后喚醒高優(yōu)先級任務(wù)。ISR退出后，直接運行被喚醒的任務(wù)，因此中斷處理（根據(jù)中斷獲取的數(shù)據(jù)來進行的相應(yīng)處理）在時間上是連續(xù)的，就像ISR在完成這些工作。這樣做的好處是當中斷處理任務(wù)執(zhí)行時，所有中斷都可以處在使能狀態(tài)。

中斷、中斷服務(wù)例程（ISR）和中斷處理任務(wù)是三碼事：當中斷來臨時會進入中斷服務(wù)例程，中斷服務(wù)例程做必要的數(shù)據(jù)收集（更新），之后喚醒高優(yōu)先級任務(wù)。這個高優(yōu)先級任務(wù)在中斷服務(wù)例程結(jié)束后立即執(zhí)行，它可能是其它任務(wù)也可能是中斷處理任務(wù)，如果是中斷處理任務(wù)，那么就可以根據(jù)中斷服務(wù)例程中收集的數(shù)據(jù)做相應(yīng)處理。

configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY接口有著更深一層的意義：在優(yōu)先級介于RTOS內(nèi)核中斷優(yōu)先級（等于configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY）和configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY之間的中斷允許全嵌套中斷模式并允許調(diào)用API函數(shù)。大于configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY的中斷優(yōu)先級絕不會因為執(zhí)行RTOS內(nèi)核而延時。

運行在大于configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY的優(yōu)先級中斷是不會被RTOS內(nèi)核所屏蔽的，因此也不受RTOS內(nèi)核功能影響。這主要用于非常高的實時需求中。比如執(zhí)行電機轉(zhuǎn)向。但是，這類中斷的中斷服務(wù)例程中絕不可以調(diào)用FreeRTOS的API函數(shù)。

為了使用這個方案，應(yīng)用程序要必須符合以下規(guī)則：調(diào)用FreeRTOS API函數(shù)的任何中斷，都必須和RTOS內(nèi)核處于同一優(yōu)先級（由宏configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY設(shè)置），或者小于等于宏configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY定義的優(yōu)先級。

37.configASSERT

斷言，調(diào)試時可以檢查傳入的參數(shù)是否合法。FreeRTOS內(nèi)核代碼的關(guān)鍵點都會調(diào)用configASSERT（ x ）函數(shù)，如果參數(shù)x為0，則會拋出一個錯誤。這個錯誤很可能是傳遞給FreeRTOS API函數(shù)的無效參數(shù)引起的。定義configASSERT（）有助于調(diào)試時發(fā)現(xiàn)錯誤，但是，定義configASSERT（）也會增大應(yīng)用程序代碼量，增大運行時間。推薦在開發(fā)階段使用這個斷言宏。

舉一個例子，我們想把非法參數(shù)所在的文件名和代碼行數(shù)打印出來，可以先定義一個函數(shù)vAssertCalled，該函數(shù)有兩個參數(shù)，分別接收觸發(fā)configASSERT宏的文件名和該宏所在行，然后通過顯示屏或者串口輸出。代碼如下：

#define configASSERT（ （ x ） ） if（ （ x ） == 0 ）vAssertCalled（ __FILE__， __LINE__ ）

這里__FILE__和__LINE__是大多數(shù)編譯器預(yù)定義的宏，分別表示代碼所在的文件名（字符串格式）和行數(shù)（整形）。

這個例子雖然看起來很簡單，但由于要把整形__LINE__轉(zhuǎn)換成字符串再顯示，在效率和實現(xiàn)上，都不能讓人滿意。我們可以使用C標準庫assert的實現(xiàn)方法，這樣函數(shù)vAssertCalled只需要接收一個字符串形式的參數(shù)（推薦仔細研讀下面的代碼并理解其中的技巧）：

#define STR（x） VAL（x） #define VAL（x） #x #define configASSERT（x） （（x）？（void） 0 ：xAssertCalld（__FILE__ “：” STR（__LINE__） “ ” #x“

”））

這里稍微講解一下，由于內(nèi)置宏__LINE__是整數(shù)型的而不是字符串型，把它轉(zhuǎn)化成字符串需要一個額外的處理層。宏STR和和宏VAL正是用來輔助完成這個轉(zhuǎn)化。宏STR用來把整形行號替換掉__LINE__，宏VAL用來把這個整形行號字符串化。忽略宏STR和VAL中的任何一個，只能得到字符串”__LINE__”，這不是我們想要的。

這里使用三目運算符’？：’來代替參數(shù)判斷if語句，這樣可以接受任何參數(shù)或表達式，代碼也更緊湊，更重要的是代碼優(yōu)化度更高，因為如果參數(shù)恒為真，在編譯階段就可以去掉不必要的輸出語句。

38.INCLUDE Parameters

以“INCLUDE”起始的宏允許用戶不編譯那些應(yīng)用程序不需要的實時內(nèi)核組件（函數(shù)），這可以確保在你的嵌入式系統(tǒng)中RTOS占用最少的ROM和RAM。

每個宏以這樣的形式出現(xiàn)：

INCLUDE_FunctionName

在這里FunctionName表示一個你可以控制是否編譯的API函數(shù)。如果你想使用該函數(shù)，就將這個宏設(shè)置成1，如果不想使用，就將這個宏設(shè)置成0。比如，對于API函數(shù)vTaskDelete（）：

#define INCLUDE_vTaskDelete 1

表示希望使用vTaskDelete（），允許編譯器編譯該函數(shù)

#define INCLUDE_vTaskDelete 0

表示禁止編譯器編譯該函數(shù)。

原文標題：FreeRTOS系列第6篇---FreeRTOS內(nèi)核配置說明

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責任編輯：haq