韋東山freeRTOS教程之FreeRTOS概述與體驗(1)

文章目錄

• 教程目錄
• 1.1 FreeRTOS目錄結(jié)構(gòu)
• 1.1 FreeRTOS目錄結(jié)構(gòu)
• 1.2 核心文件
• 1.3 移植時涉及的文件
• 1.4 頭文件相關(guān)
  • 1.4.1 頭文件目錄
  • 1.4.2 頭文件
• 1.5 內(nèi)存管理
• 1.6 Demo
• 1.7 數(shù)據(jù)類型和編程規(guī)范
  • 1.7.1 數(shù)據(jù)類型
  • 1.7.2 變量名
  • 1.7.3 函數(shù)名
  • 1.7.4 宏的名
• 1.8 安裝Keil
  • 1.8.1 下載Keil
  • 1.8.2 安裝Keil
  • 1.8.3 安裝Pack
• 1.9 使用模擬器運行第1個程序
• 1.10 使用邏輯分析儀

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教程目錄

本教程連載中，篇章會比較多，為方便同學們閱讀，點擊這里可以查看文章的 目錄列表，目錄列表頁面地址：https://blog.csdn.net/thisway_diy/article/details/121399484

1.1 FreeRTOS目錄結(jié)構(gòu)

以Keil工具下STM32F103芯片為例，它的FreeRTOS的目錄如下:

1.1 FreeRTOS目錄結(jié)構(gòu)

以Keil工具下STM32F103芯片為例，它的FreeRTOS的目錄如下:

主要涉及2個目錄：

• Demo
• Demo目錄下是工程文件，以"芯片和編譯器"組合成一個名字
• 比如：CORTEX_STM32F103_Keil
• Source
• 根目錄下是核心文件，這些文件是通用的
• portable目錄下是移植時需要實現(xiàn)的文件
• 目錄名為：[compiler]/[architecture]
• 比如：RVDS/ARM_CM3，這表示cortexM3架構(gòu)在RVDS工具上的移植文件

1.2 核心文件

FreeRTOS的最核心文件只有2個：

• FreeRTOS/Source/tasks.c
• FreeRTOS/Source/list.c

其他文件的作用也一起列表如下：

1.3 移植時涉及的文件

移植FreeRTOS時涉及的文件放在FreeRTOS/Source/portable/[compiler]/[architecture]目錄下，

比如：RVDS/ARM_CM3，這表示cortexM3架構(gòu)在RVDS或Keil工具上的移植文件。

里面有2個文件：

• port.c
• portmacro.h

1.4 頭文件相關(guān)

1.4.1 頭文件目錄

FreeRTOS需要3個頭文件目錄：

• FreeRTOS本身的頭文件：FreeRTOS/Source/include
• 移植時用到的頭文件：FreeRTOS/Source/portable/[compiler]/[architecture]
• 含有配置文件FreeRTOSConfig.h的目錄

1.4.2 頭文件

列表如下：

1.5 內(nèi)存管理

文件在FreeRTOS/Source/portable/MemMang下，它也是放在portable目錄下，表示你可以提供自己的函數(shù)。

源碼中默認提供了5個文件，對應內(nèi)存管理的5種方法。

參考文章：FreeRTOS說明書吐血整理【適合新手+入門】

后續(xù)章節(jié)會詳細講解。

1.6 Demo

Demo目錄下是預先配置好的、沒有編譯錯誤的工程。目的是讓你可以基于它進行修改，以適配你的單板。

這些Demo還可以繼續(xù)精簡：

• Demo/Common中的文件可以完全刪除
• main函數(shù)中只需要保留2個函數(shù)：
• prvSetupHardware()
• vTaskStartScheduler()
• 如下圖所示

1.7 數(shù)據(jù)類型和編程規(guī)范

1.7.1 數(shù)據(jù)類型

每個移植的版本都含有自己的portmacro.h頭文件，里面定義了2個數(shù)據(jù)類型：

• TickType_t：
• FreeRTOS配置了一個周期性的時鐘中斷：Tick Interrupt
• 每發(fā)生一次中斷，中斷次數(shù)累加，這被稱為tick count
• tick count這個變量的類型就是TickType_t
• TickType_t可以是16位的，也可以是32位的
• FreeRTOSConfig.h中定義configUSE_16_BIT_TICKS時，TickType_t就是uint16_t
• 否則TickType_t就是uint32_t
• 對于32位架構(gòu)，建議把TickType_t配置為uint32_t
• BaseType_t：
• 這是該架構(gòu)最高效的數(shù)據(jù)類型
• 32位架構(gòu)中，它就是uint32_t
• 16位架構(gòu)中，它就是uint16_t
• 8位架構(gòu)中，它就是uint8_t
• BaseType_t通常用作簡單的返回值的類型，還有邏輯值，比如pdTRUE/pdFALSE

1.7.2 變量名

變量名有前綴：

1.7.3 函數(shù)名

函數(shù)名的前綴有2部分：返回值類型、在哪個文件定義。

1.7.4 宏的名

宏的名字是大小，可以添加小寫的前綴。前綴是用來表示：宏在哪個文件中定義。

通用的宏定義如下：

1.8 安裝Keil

本教程的所有程序，都是使用Keil開發(fā)，運行在Keil的模擬器上。

1.8.1 下載Keil

Keil-MDK（Keil ARM Microcontroller Development Kit）前生是德國Keil公司，后被ARM收購，是ARM官方的集成開發(fā)環(huán)境。

打開Keil官網(wǎng)（https://www.keil.com/download/product/），點擊“MDK-Arm”進行下載。

隨后進入個人信息完善頁面，按提示填寫所有的信息，如下圖所示，填寫完后，點擊“Submit”提交。

隨后進入下載頁面，點擊“MDK532.EXE”即可下載。

1.8.2 安裝Keil

下載完后，點擊運行該文件，進入安裝界面，選擇“Next >>”。

接著進入用戶協(xié)議界面，勾選同意協(xié)議，點擊“Next >>”。

然后設(shè)置安裝路徑，如下圖所示：

第一個“Core”是軟件的安裝路徑，

第二個“Pack”是芯片的硬件支持包的安裝路徑，

保持默認路徑或者設(shè)置為如下圖所示一樣的即可。

如果是自定義設(shè)置，建議為全英文路徑，不建議為包含有中文的路徑。

選擇好之后點擊“Next >>”。

隨后需要設(shè)置個人信息，隨便填寫即可，如下圖所示。

之后便進入安裝進度界面，等待安裝完成。

安裝過程中，回彈出驅(qū)動安裝界面，勾選“始終信任來自‘ARM Ltd’的軟件”，然后點擊“安裝”，如下圖。

之后會自動進入“Pack Installer”界面，這里會檢查安裝的編譯器、CMSIS等是否是最新的，由于我們安裝的是官網(wǎng)提供的最新的MDK，所以這里一般情況下都是不需要更新的。

1.8.3 安裝Pack

一個Keil的開發(fā)環(huán)境，除了Keil軟件，還需要安裝對應的Pack。

比如這里目標機的MCU是STM32F103ZET6，就需要下載該系列的的Pack，如果是STM32F4系列，就需要下其它系列Pack。

使用“Pack Installer”可以方便的對Pack安裝和管理。

在左上角搜索框輸入“STM32F103”，展開搜索結(jié)果，可以看到STM32F103ZE，點擊右邊的簡介鏈接即可跳轉(zhuǎn)到Pack下載頁面。

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下載完成得到“Keil.STM32F1xx_DFP.2.3.0.pack”。

直接雙擊該文件，隨后彈出如下圖所示界面，點擊“Next”進行安裝。

至此，Keil和Pack就安裝完成了。

1.9 使用模擬器運行第1個程序

先獲取配套示例代碼。

雙擊"FreeRTOS_01_create_task\FreeRTOS\Demo\CORTEX_STM32F103_Keil\RTOSDemo.uvprojx"打開第一個示例。

打開之后，首先要編譯工程，才能使用模擬器運行，點擊"Build"圖標進行編譯，如下圖所示：
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編譯完成后，點擊"Debug"按鈕進行仿真，如下圖所示：
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第一個程序里面創(chuàng)建了兩個任務(wù)，兩個任務(wù)一直打印各自的信息。

這里需要打開串口顯示模擬窗口，顯示任務(wù)的打印內(nèi)容。

點擊左上角菜單的“View”，然后選擇“Serial Windows”，點擊“UART #1”，如下圖所示：

最后，點擊“Run”運行程序，右下角串口顯示窗口將打印兩個任務(wù)的信息。

如果想退出模擬器仿真，再次"Debug"按鈕退出，如下圖所示：

1.10 使用邏輯分析儀

本課程的程序有兩種輸出方式：

• 串口：查看打印信息
• 邏輯分析儀：觀察全局變量的波形，根據(jù)波形解析任務(wù)調(diào)度情況

下面舉例說明邏輯分析儀的用法。

雙擊"FreeRTOS_06_taskdelay\FreeRTOS\Demo\CORTEX_STM32F103_Keil\RTOSDemo.uvprojx"打開該示例。

打開之后，首先要編譯工程，點擊"Build"圖標進行編譯。

編譯完成后，點擊"Debug"按鈕進行仿真。

本實例使用模擬器的邏輯分析儀觀察現(xiàn)象。

首先在“main.c”的主函數(shù)加入斷點，在代碼行前的灰色處，點擊一下就會有一個紅色小點，就是設(shè)置的“斷點”。

然后點擊“Run”運行，程序運行到斷點位置，就會停下來等待下一步操作：

• 在代碼中找到全局變量flag
• 鼠標選中flag，然后點擊鼠標右鍵，在彈出的菜單里選擇"Add ‘flag’ to…"，選擇“Analyzer”，

如下圖所示：
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此時在代碼框上面，就會出現(xiàn)邏輯分析儀“Logic Analyzer”顯示窗口，里面分析的就是變量flag。

點擊這個flag，然后右鍵，選擇“Bit”，以便觀察，如下圖所示：
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再點擊一下“Run”，繼續(xù)運行，此時邏輯分析儀窗口顯示變量flag的bit值變化，如下圖所示：
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在邏輯分析儀窗口，可以使用鼠標滾輪放大、縮小波形。

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審核編輯：符乾江