开发环境
硬件环境：STM32F103C8T6
软件环境：STM32CubeIDE1.4.0
前置条件
- 准备一个工程
- 下载FreeRTOS的源码
FreeRTOS移植
1.移植FreeRTOS源码
- 在工程文件中新建文件夹 —— FreeRTOS(存储FreeRTOS源码)
*打开 FreeRTOS 源码文件夹, 将其中的include文件夹复制到刚刚新建的FreeRTOS文件夹中。 - 然后include同目录下新建一个文件夹——portable
- 进入portable文件夹，在FreeRTOS源码文件夹的FreeRTOSv202012.00\FreeRTOS\Source\portable\GCC\ARM_CM3的路径下，将port.c和portmacro.h文件复制到刚刚新建的protable文件夹中，并将FreeRTOSv202012.00\FreeRTOS\Source\portable\MemMang路径下的heap_4.h也复制到protable文件夹中，此时文件夹中存在以下三个文件。
- 再次打开FreeRTOS源码文件夹，在FreeRTOSv202012.00\FreeRTOS\Source路径下，将所有的.c文件复制到工程的FreeRTOS文件夹中。
- 拷贝FreeRTOSConfig.h文件到src文件夹中
- 打开FreeRTOS源码文件夹，在FreeRTOSv202012.00\FreeRTOS\Demo\CORTEX_STM32F103_Primer_GCC路径下，将FreeRTOSConfig.h文件拷贝到工程的src文件夹下。
3.配置FreeRTOS源码到工程文件中
右键点击工程名——点击Properties进入配置页——点击Paths and Symbols选项——添加Includes路径
选择Source Location添加源文件路径
4.修改FreeRTOSConfig.h文件
/*
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the FAQ page "My application does not run, what could be wrong?". Have you
defined configASSERT()?
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*/
#ifndef FREERTOS_CONFIG_H
#define FREERTOS_CONFIG_H
#include "channel/bsp_uart.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 0
//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 0
//使用递归互斥信号量
#define configUSE_RECURSIVE_MUTEXES 0
//为1时使用计数信号量
#define configUSE_COUNTING_SEMAPHORES 0
/* 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)(10 * 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 0
//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 0
//#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 */5.修改stm32f1xx_it.c文件
- 添加两个头文件。
#include "FreeRTOS.h" //FreeRTOS使用
#include "task.h"- 注释掉SVC_Handler和PendSV_Handler函数，修改 SysTick_Handler 函数
6.初始化系统中断向量表配置
在STM32使用中由于中断优先级的设置采用的是库函数，因此要请保证所有的优先级设置为可抢占优先级，具体实现方式是在RTOS启动前调用函数
// 设置 NVIC 的优先级分组为 4 表示支持 0-15 级抢占优先级（注意， 0-15 级是16 个级别，包含 0 级）， 不支持子优先级。
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_4); // FreeRTOS抢占优先级，- 注意事项
若出现以下错误，则需要修改FreeRTOSConfig.h文件中的configTOTAL_HEAP_SIZE，将其配置为适合系统的堆大小
//系统所有总的堆大小
#define configTOTAL_HEAP_SIZE ((size_t)(10 * 1024))
到此为止，FreeRTOS的源码移植完毕。
参考文献
stm32 移植freertos时的注意事项Free-RTOS中程序运行至HardFault_Handler.bss' will not fit in regionm_data’ 内存越界FreeRTOS内核实现与应用开发实战指南
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