3.3 FreeRTOS移植（标准库）

FreeRTOS源码

下载 -> FreeRTOS文件夹 -> Source文件夹 ：

我们需要include文件夹，里面包含了FreeRTOS的头文件。

我们需要portable文件夹，里面包含了FreeRTOS的移植文件。

我们需要list.c、queue.c、tasks.c这三个C文件，分别是列表、队列和任务相关的文件。

portable文件夹

FreeRTOS操作系统归根到底是一个软件层面的东西，那FreeRTOS是如何跟硬件联系在一起的呢？

和硬件联系在一起，说白了就是软件可以操作寄存器，portable文件夹里面的东西就是连接桥梁 。

我们使用Keil开发，因此这里只需要选用Keil的移植文件，我们只需要portable文件夹中的三个：

FreeRTOS移植

工程添加源码

我们将FreeRTOS中的上述源码，先添加至我们的Keil5的工程中(别忘了头文件路径)：

增加配置文件

我们之前说了，FreeRTOS是可以被裁剪的，有些用不到的功能，我们可以通过一些宏定义，给他去掉。

在这一步，我们可以直接用官方Demo文件中的FreeRTOSConfig.h文件，你是什么型号的芯片，就在Demo里找对应的文件夹，然后找到这个C文件，直接复制粘贴，直接拿来用。

因为是初学者，我们现在肯定看不懂这个C文件里是什么，而且这个文件是我们自己拿Demo里面的文件，报错了也不知道会怎么改，所以当你不知道怎么办的时候，就要编译你的程序，看你的报错内容，然后针对性的修改配置文件。

下面是最常见的错误案例：

修改SYSTEM文件

这里所谓修改system文件（sys.c、usart.c、delay.c），无非就是在自己写的文件里进行增删查改，如果你的系统之中没有这些文件，就不必更改。如果你的代码是拷贝别人的代码，我推荐你删除，现在也用不到，等用到了自己再写，这样更能锻炼自身的技术。

同时，在我后续的文章中，会逐一讲解要怎么写这些文件，现在这里我们用不到，我们只是移植一个最基础的工程。

修改中断相关文件

在stm324xx_it.c（你是什么芯片，就找自己对应的芯片的中断文件），注释掉下面这三个函数,为什么要注释掉这三个函数？

因为在我们刚才移植的FreeRTOS中，已经定义了这三个中断函数，老的就不再用了，不删除会导致重定义。

添加应用程序

上述步骤我们移植完成之后，就需要运行一下面的Demo，来看一下是否正常。

#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"
#include "stm32f4xx.h"                  // Device header

//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);


 
 void GPIO_INIT()
 {
    // 使能GPIOF时钟
    RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOF, ENABLE);

    // 初始化结构体
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9 | GPIO_Pin_10; // 替换为实际引脚
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT; // 输出模式
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; // 速度
    GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP; // 推挽输出
    GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL; // 无上拉下拉
    GPIO_Init(GPIOF, &GPIO_InitStructure);	 
 }
 
 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)
 {
	  GPIO_SetBits(GPIOF,GPIO_Pin_9);
	  vTaskDelay(500);
	  GPIO_ResetBits(GPIOF,GPIO_Pin_9);
	  vTaskDelay(500);
 }
}
//LED1 任务函数
void led1_task(void *pvParameters)
{
	while(1)
	{
 		GPIO_ResetBits(GPIOF,GPIO_Pin_10);
		vTaskDelay(300);
		GPIO_SetBits(GPIOF,GPIO_Pin_10);	
		vTaskDelay(300);
	}
}
 int main(void)
 {	
	 
	 NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_4);//设置系统中断优先级分组 4 
	 GPIO_INIT();
	 
	 //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
		 	  
}

问题与解决

在我移植FreeRTOS成功后，运行了Demo程序，LED闪烁，但是出现了一个问题，那就是闪烁频率过慢，不是FreeRTOS设置的1s，下面我给出两个解决方法：

闪烁问题，就直接定位到了是时钟的问题，当确保在FreeRTOSConfig.h文件中：

#define configTICK_RATE_HZ ( ( TickType_t ) 1000 )

确保这个宏定义是1000，不建议通过修改 configTICK_RATE_HZ 来调整任务的延时，这是极其不规范的做法！

configTICK_RATE_HZ 是 FreeRTOS 中的一个配置项，表示系统的时钟节拍频率，即每秒产生的时钟节拍（Tick）的次数。 单位是Hz（赫兹），即每秒的次数。

如果这里我们确实是1000，那么可以肯定，是系统时钟的问题了，查看系统时钟的代码：

查看SystemInit()函数，找到SetSysClock()，对SetSysClock()函数进行替换或者修改，下面是两种解决方法：

方法1：对SetSysClock()函数进行更改：

将宏定义更改为下方的参数，即可修改正确的系统时钟。

#define PLL_M      8
#define PLL_N      336
#define PLL_P      2
#define PLL_Q      7

方法2：对SetSysClock()函数进行替换：

直接清空SetSysClock()函数中的内容，置换成以下函数（我的是STM32F40X系列，不是同一系列的，注意修改参数）：

void SetSysClock(void)
{
    /* 1. 启用 HSE */
    RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);
    if (RCC_WaitForHSEStartUp() == SUCCESS)
    {
        /* 2. 设置电源调节器电压输出级别，以适应更高的系统频率 */
        RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR, ENABLE);
        PWR_MainRegulatorModeConfig(PWR_Regulator_Voltage_Scale1);

        /* 3. 配置 Flash 所需的等待状态 */
        FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_5);
        FLASH_PrefetchBufferCmd(ENABLE);
        FLASH_InstructionCacheCmd(ENABLE);
        FLASH_DataCacheCmd(ENABLE);

        /* 4. 配置 PLL */
        RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSE, 8, 336, 2, 7); // 8MHz 外部晶振

        /* 5. 启用 PLL */
        RCC_PLLCmd(ENABLE);
        while (RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET);

        /* 6. 选择 PLL 作为系统时钟源 */
        RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK);
        while (RCC_GetSYSCLKSource() != 0x08);

        /* 7. 配置 AHB、APB 时钟分频器 */
        RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1);    // AHB 时钟 = 系统时钟 / 1 = 168MHz
        RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div4);     // APB1 时钟 = AHB 时钟 / 4 = 42MHz
        RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div2);     // APB2 时钟 = AHB 时钟 / 2 = 84MHz

        /* 8. 更新 SystemCoreClock 变量 */
        SystemCoreClockUpdate();
    }
    else
    {
        /* HSE 启动失败，处理错误 */
        while (1);
    }
}

系统配置文件

FreeRTOS的系统配置文件是FreeRTOSConfig.h，我们来详细介绍一下这个文件。

这个文件是对FreeRTOS的功能进行配置和裁剪，以及API函数的使能等。

我们在这个文件里，可以通过宏定义，来裁剪掉我们不使用的功能，这就是裁剪。

之前也说过，我们的调度器算法有三种：抢占式、协作式、时间片这三种，我们可以通过该文件来配置，看用哪种算法，这就是配置。

API函数的使能和失能，有些函数用得到，就使能，用不到，就失能；这样可以大大节省我们的空间。

这些宏定义可以分为三大类：

“INCLUDE”开头的 ： 配置FreeRTOS中可选的API函数。

“config”开头的： 完成FreeRTOS的功能配置和裁剪。

其他配置项 ： PendSV宏定义、SVC宏定义。

钩子函数，所谓钩子函数其实就是回调函数，钩子函数里面的内容，就是用户自己实现了。