freertos移植教程

　　準(zhǔn)備

　　在移植之前，我們首先要獲取到FreeRTOS的官方的源碼包。這里我們提供兩個(gè)下載鏈接：

　　一個(gè)是官網(wǎng)：http://www.freertos.org/

　　另外一個(gè)是代碼托管網(wǎng)站：https://sourceforge.net/projects/freertos/files/FreeRTOS/

　　這里我們演示如何在代碼托管網(wǎng)站里面下載。打開(kāi)網(wǎng)站鏈接之后，我們選擇FreeRTOS的最新版本V9.0.0（2016年），盡管現(xiàn)在FreeRTOS的版本已經(jīng)更新到V10.0.1了，但是我們還是選擇V9.0.0，因?yàn)閮?nèi)核很穩(wěn)定，并且網(wǎng)上資料很多，因?yàn)閂10.0.0版本之后是亞馬遜收購(gòu)了FreeRTOS之后才出來(lái)的版本，主要添加了一些云端組件，我們本書(shū)所講的FreeRTOS是實(shí)時(shí)內(nèi)核，采用V9.0.0版本足以。

　　簡(jiǎn)單介紹FreeRTOS

　　FreeRTOS包含Demo例程和內(nèi)核源碼（比較重要，我們就需要提取該目錄下的大部分文件）。

　　Source文件夾里面包含的是FreeRTOS內(nèi)核的源代碼，我們移植FreeRTOS的時(shí)候就需要這部分源代碼；

　　Demo 文件夾里面包含了FreeRTOS官方為各個(gè)單片機(jī)移植好的工程代碼，F(xiàn)reeRTOS為了推廣自己，會(huì)給各種半導(dǎo)體廠商的評(píng)估板寫(xiě)好完整的工程程序，這些程序就放在Demo這個(gè)目錄下，這部分Demo非常有參考價(jià)值。

　　Source文件夾

　　這里我們?cè)僦攸c(diǎn)分析下FreeRTOS/ Source文件夾下的文件，①和③包含的是FreeRTOS的通用的頭文件和C文件，這兩部分的文件試用于各種編譯器和處理器，是通用的。需要移植的頭文件和C文件放在②portblle這個(gè)文件夾。

　　portblle文件夾，是與編譯器相關(guān)的文件夾，在不同的編譯器中使用不同的支持文件。①中的KEIL就是我們就是我們使用的編譯器，其實(shí)KEIL里面的內(nèi)容跟RVDS里面的內(nèi)容一樣，所以我們只需要③RVDS文件夾里面的內(nèi)容即可，里面包含了各種處理器相關(guān)的文件夾，從文件夾的名字我們就非常熟悉了，我們學(xué)習(xí)的STM32有M0、M3、M4等各種系列，F(xiàn)reeRTOS是一個(gè)軟件，單片機(jī)是一個(gè)硬件，F(xiàn)reeRTOS要想運(yùn)行在一個(gè)單片機(jī)上面，它們就必須關(guān)聯(lián)在一起。MemMang文件夾下存放的是跟內(nèi)存管理相關(guān)的源文件。

　　移植過(guò)程

　　提取源碼

　　1.首先在我們的STM32裸機(jī)工程模板根目錄下新建一個(gè)文件夾，命名為“FreeRTOS”，并且在FreeRTOS文件夾下新建兩個(gè)空文件夾，分別命名為“src”與“port”，src文件夾用于保存FreeRTOS中的核心源文件，也就是我們常說(shuō)的‘.c文件’，port文件夾用于保存內(nèi)存管理以及處理器架構(gòu)相關(guān)代碼，這些代碼FreeRTOS官方已經(jīng)提供給我們的，直接使用即可，在前面已經(jīng)說(shuō)了，F(xiàn)reeRTOS是軟件，我們的開(kāi)發(fā)版是硬件，軟硬件必須有橋梁來(lái)連接，這些與處理器架構(gòu)相關(guān)的代碼，可以稱之為RTOS硬件接口層，它們位于FreeRTOS/Source/Portable文件夾下。

　　2.打開(kāi)FreeRTOS V9.0.0源碼，在“FreeRTOSv9.0.0\FreeRTOS\Source”目錄下找到所有的‘.c文件’，將它們拷貝到我們新建的src文件夾中，

　　3.打開(kāi)FreeRTOS V9.0.0源碼，在“FreeRTOSv9.0.0\FreeRTOS\Source\portable”目錄下找到“MemMang”文件夾與“RVDS”文件夾，將它們拷貝到我們新建的port文件夾中

　　4.打開(kāi)FreeRTOS V9.0.0源碼，在“FreeRTOSv9.0.0\ FreeRTOS\Source”目錄下找到“include”文件夾，它是我們需要用到FreeRTOS的一些頭文件，將它直接拷貝到我們新建的FreeRTOS文件夾中，完成這一步之后就可以看到我們新建的FreeRTOS文件夾已經(jīng)有3個(gè)文件夾，這3個(gè)文件夾就包含F(xiàn)reeRTOS的核心文件，至此，F(xiàn)reeRTOS的源碼就提取完成。

　　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?yàn)镕reeRTOS是可以裁剪的實(shí)時(shí)操作內(nèi)核，應(yīng)用于不同的處理器平臺(tái)，用戶可以通過(guò)修改這個(gè)FreeRTOS內(nèi)核的配置頭文件來(lái)裁剪FreeRTOS的功能，所以我們把它拷貝一份放在user這個(gè)文件夾下面。

　　打開(kāi)FreeRTOSv9.0.0源碼，在“FreeRTOSv9.0.0\FreeRTOS\Demo”文件夾下面找到“CORTEX_STM32F103_Keil”這個(gè)文件夾，雙擊打開(kāi)，在其根目錄下找到這個(gè)“FreeRTOSConfig.h”文件，然后拷貝到我們工程的user文件夾下即可，等下我們需要對(duì)這個(gè)文件進(jìn)行修改。

　　創(chuàng)建工程分組

　　接下來(lái)我們?cè)趍dk里面新建FreeRTOS/src和FreeRTOS/port兩個(gè)組文件夾，其中FreeRTOS/src用于存放src文件夾的內(nèi)容，F(xiàn)reeRTOS/port用于存放port\MemMang文件夾 與port\RVDS\ARM_CM3文件夾的內(nèi)容。

　　然后我們將工程文件中FreeRTOS的內(nèi)容添加到工程中去，按照已經(jīng)新建的分組添加我們的FreeRTOS工程源碼。

　　在FreeRTOS/port分組中添加MemMang文件夾中的文件只需選擇其中一個(gè)即可，我們選擇“heap_4.c”，這是FreeRTOS的一個(gè)內(nèi)存管理源碼文件。

　　添加完成后：

　　** 添加頭文件路徑**

　　FreeRTOS的源碼已經(jīng)添加到開(kāi)發(fā)環(huán)境的組文件夾下面，編譯的時(shí)候需要為這些源文件指定頭文件的路徑，不然編譯會(huì)報(bào)錯(cuò)。FreeRTOS的源碼里面只有FreeRTOS\include和FreeRTOS\port\RVDS\ARM_CM3這兩個(gè)文件夾下面有頭文件，只需要將這兩個(gè)頭文件的路徑在開(kāi)發(fā)環(huán)境里面指定即可。同時(shí)我們還將FreeRTOSConfig.h這個(gè)頭文件拷貝到了工程根目錄下的user文件夾下，所以u(píng)ser的路徑也要加到開(kāi)發(fā)環(huán)境里面。

　　修改FreeRTOSConfig.h

　　FreeRTOSConfig.h是直接從demo文件夾下面拷貝過(guò)來(lái)的，該頭文件對(duì)裁剪整個(gè)FreeRTOS所需的功能的宏均做了定義，有些宏定義被使能，有些宏定義被失能，一開(kāi)始我們只需要配置最簡(jiǎn)單的功能即可。要想隨心所欲的配置FreeRTOS的功能，我們必須對(duì)這些宏定義的功能有所掌握，下面我們先簡(jiǎn)單的介紹下這些宏定義的含義，然后再對(duì)這些宏定義進(jìn)行修改。

　　#ifndef FREERTOS_CONFIG_H

　　#define FREERTOS_CONFIG_H

　　#include “stm32f10x.h”

　　#include “bsp_usart.h”

　　//針對(duì)不同的編譯器調(diào)用不同的stdint.h文件

　　#if defined（__ICCARM__） || defined（__CC_ARM） || defined（__GNUC__）

　　#include 《stdint.h》

　　extern uint32_t SystemCoreClock;

　　#endif

　　//斷言

　　#define vAssertCalled（char，int） printf（“Error：%s，%d\r\n”，char，int）

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

　　/************************************************************************

　　* FreeRTOS基礎(chǔ)配置配置選項(xiàng)

　　*********************************************************************/

　　/* 置1：RTOS使用搶占式調(diào)度器；置0：RTOS使用協(xié)作式調(diào)度器（時(shí)間片）

　　*

　　* 注：在多任務(wù)管理機(jī)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(dòng)釋放CPU后，切換到下一個(gè)任務(wù)。

　　* 任務(wù)切換的時(shí)機(jī)完全取決于正在運(yùn)行的任務(wù)。

　　*/

　　#define configUSE_PREEMPTION 1

　　//1使能時(shí)間片調(diào)度（默認(rèn)式使能的）

　　#define configUSE_TIME_SLICING 1

　　/* 某些運(yùn)行FreeRTOS的硬件有兩種方法選擇下一個(gè)要執(zhí)行的任務(wù)：

　　* 通用方法和特定于硬件的方法（以下簡(jiǎn)稱“特殊方法”）。

　　*

　　* 通用方法：

　　* 1.configUSE_PORT_OPTIMISED_TASK_SELECTION 為 0 或者硬件不支持這種特殊方法。

　　* 2.可以用于所有FreeRTOS支持的硬件

　　* 3.完全用C實(shí)現(xiàn)，效率略低于特殊方法。

　　* 4.不強(qiáng)制要求限制最大可用優(yōu)先級(jí)數(shù)目

　　* 特殊方法：

　　* 1.必須將configUSE_PORT_OPTIMISED_TASK_SELECTION設(shè)置為1。

　　* 2.依賴一個(gè)或多個(gè)特定架構(gòu)的匯編指令（一般是類似計(jì)算前導(dǎo)零［CLZ］指令）。

　　* 3.比通用方法更高效

　　* 4.一般強(qiáng)制限定最大可用優(yōu)先級(jí)數(shù)目為32

　　* 一般是硬件計(jì)算前導(dǎo)零指令，如果所使用的，MCU沒(méi)有這些硬件指令的話此宏應(yīng)該設(shè)置為0！

　　*/

　　#define configUSE_PORT_OPTIMISED_TASK_SELECTION 1

　　/* 置1：使能低功耗tickless模式；置0：保持系統(tǒng)節(jié)拍（tick）中斷一直運(yùn)行

　　* 假設(shè)開(kāi)啟低功耗的話可能會(huì)導(dǎo)致下載出現(xiàn)問(wèn)題，因?yàn)槌绦蛟谒咧?，可用以下辦法解決

　　*

　　* 下載方法：

　　* 1.將開(kāi)發(fā)版正常連接好

　　* 2.按住復(fù)位按鍵，點(diǎn)擊下載瞬間松開(kāi)復(fù)位按鍵

　　*

　　* 1.通過(guò)跳線帽將 BOOT 0 接高電平（3.3V）

　　* 2.重新上電，下載

　　*

　　* 1.使用FlyMcu擦除一下芯片，然后進(jìn)行下載

　　* STMISP -》 清除芯片（z）

　　*/

　　#define configUSE_TICKLESS_IDLE 0

　　/*

　　* 寫(xiě)入實(shí)際的CPU內(nèi)核時(shí)鐘頻率，也就是CPU指令執(zhí)行頻率，通常稱為Fclk

　　* Fclk為供給CPU內(nèi)核的時(shí)鐘信號(hào)，我們所說(shuō)的cpu主頻為 XX MHz，

　　* 就是指的這個(gè)時(shí)鐘信號(hào)，相應(yīng)的，1/Fclk即為cpu時(shí)鐘周期；

　　*/

　　#define configCPU_CLOCK_HZ （SystemCoreClock）

　　//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(huì)進(jìn)行任務(wù)調(diào)度

　　#define configTICK_RATE_HZ （（ TickType_t ）1000）

　　//可使用的最大優(yōu)先級(jí)

　　#define configMAX_PRIORITIES （32）

　　//空閑任務(wù)使用的堆棧大小

　　#define configMINIMAL_STACK_SIZE （（unsigned short）128）

　　//任務(wù)名字字符串長(zhǎng)度

　　#define configMAX_TASK_NAME_LEN （16）

　　//系統(tǒng)節(jié)拍計(jì)數(shù)器變量數(shù)據(jù)類型，1表示為16位無(wú)符號(hào)整形，0表示為32位無(wú)符號(hào)整形

　　#define configUSE_16_BIT_TICKS 0

　　//空閑任務(wù)放棄CPU使用權(quán)給其他同優(yōu)先級(jí)的用戶任務(wù)

　　#define configIDLE_SHOULD_YIELD 1

　　//啟用隊(duì)列

　　#define configUSE_QUEUE_SETS 1

　　//開(kāi)啟任務(wù)通知功能，默認(rèn)開(kāi)啟

　　#define configUSE_TASK_NOTIFICATIONS 1

　　//使用互斥信號(hào)量

　　#define configUSE_MUTEXES 1

　　//使用遞歸互斥信號(hào)量

　　#define configUSE_RECURSIVE_MUTEXES 1

　　//為1時(shí)使用計(jì)數(shù)信號(hào)量

　　#define configUSE_COUNTING_SEMAPHORES 1

　　/* 設(shè)置可以注冊(cè)的信號(hào)量和消息隊(duì)列個(gè)數(shù) */

　　#define configQUEUE_REGISTRY_SIZE 10

　　#define configUSE_APPLICATION_TASK_TAG 0

　　/*****************************************************************

　　FreeRTOS與內(nèi)存申請(qǐng)有關(guān)配置選項(xiàng)

　　*****************************************************************/

　　//支持動(dòng)態(tài)內(nèi)存申請(qǐng)

　　#define configSUPPORT_DYNAMIC_ALLOCATION 1

　　//支持靜態(tài)內(nèi)存

　　#define configSUPPORT_STATIC_ALLOCATION 0

　　//系統(tǒng)所有總的堆大小

　　#define configTOTAL_HEAP_SIZE （（size_t）（36*1024））

　　/***************************************************************

　　FreeRTOS與鉤子函數(shù)有關(guān)的配置選項(xiàng)

　　**************************************************************/

　　/* 置1：使用空閑鉤子（Idle Hook類似于回調(diào)函數(shù)）；置0：忽略空閑鉤子

　　*

　　* 空閑任務(wù)鉤子是一個(gè)函數(shù)，這個(gè)函數(shù)由用戶來(lái)實(shí)現(xiàn)，

　　* FreeRTOS規(guī)定了函數(shù)的名字和參數(shù)：void vApplicationIdleHook（void ），

　　* 這個(gè)函數(shù)在每個(gè)空閑任務(wù)周期都會(huì)被調(diào)用

　　* 對(duì)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。

　　* 因此必須保證空閑任務(wù)可以被CPU執(zhí)行

　　* 使用空閑鉤子函數(shù)設(shè)置CPU進(jìn)入省電模式是很常見(jiàn)的

　　* 不可以調(diào)用會(huì)引起空閑任務(wù)阻塞的API函數(shù)

　　*/

　　#define configUSE_IDLE_HOOK 0

　　/* 置1：使用時(shí)間片鉤子（Tick Hook）；置0：忽略時(shí)間片鉤子

　　*

　　*

　　* 時(shí)間片鉤子是一個(gè)函數(shù)，這個(gè)函數(shù)由用戶來(lái)實(shí)現(xiàn)，

　　* FreeRTOS規(guī)定了函數(shù)的名字和參數(shù)：void vApplicationTickHook（void ）

　　* 時(shí)間片中斷可以周期性的調(diào)用

　　* 函數(shù)必須非常短小，不能大量使用堆棧，

　　* 不能調(diào)用以”FromISR“ 或 ”FROM_ISR”結(jié)尾的API函數(shù)

　　*/

　　/*xTaskIncrementTick函數(shù)是在xPortSysTickHandler中斷函數(shù)中被調(diào)用的。因此，vApplicationTickHook（）函數(shù)執(zhí)行的時(shí)間必須很短才行*/

　　#define configUSE_TICK_HOOK 0

　　//使用內(nèi)存申請(qǐng)失敗鉤子函數(shù)

　　#define configUSE_MALLOC_FAILED_HOOK 0

　　/*

　　* 大于0時(shí)啟用堆棧溢出檢測(cè)功能，如果使用此功能

　　* 用戶必須提供一個(gè)棧溢出鉤子函數(shù)，如果使用的話

　　* 此值可以為1或者2，因?yàn)橛袃煞N棧溢出檢測(cè)方法 */

　　#define configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW 0

　　/********************************************************************

　　FreeRTOS與運(yùn)行時(shí)間和任務(wù)狀態(tài)收集有關(guān)的配置選項(xiàng)

　　**********************************************************************/

　　//啟用運(yùn)行時(shí)間統(tǒng)計(jì)功能

　　#define configGENERATE_RUN_TIME_STATS 0

　　//啟用可視化跟蹤調(diào)試

　　#define configUSE_TRACE_FACILITY 0

　　/* 與宏configUSE_TRACE_FACILITY同時(shí)為1時(shí)會(huì)編譯下面3個(gè)函數(shù)

　　* prvWriteNameToBuffer（）

　　* vTaskList（），

　　* vTaskGetRunTimeStats（）

　　*/

　　#define configUSE_STATS_FORMATTING_FUNCTIONS 1

　　/********************************************************************

　　FreeRTOS與協(xié)程有關(guān)的配置選項(xiàng)

　　*********************************************************************/

　　//啟用協(xié)程，啟用協(xié)程以后必須添加文件croutine.c

　　#define configUSE_CO_ROUTINES 0

　　//協(xié)程的有效優(yōu)先級(jí)數(shù)目

　　#define configMAX_CO_ROUTINE_PRIORITIES （ 2 ）

　　/***********************************************************************

　　FreeRTOS與軟件定時(shí)器有關(guān)的配置選項(xiàng)

　　**********************************************************************/

　　//啟用軟件定時(shí)器

　　#define configUSE_TIMERS 1

　　//軟件定時(shí)器優(yōu)先級(jí)

　　#define configTIMER_TASK_PRIORITY （configMAX_PRIORITIES-1）

　　//軟件定時(shí)器隊(duì)列長(zhǎng)度

　　#define configTIMER_QUEUE_LENGTH 10

　　//軟件定時(shí)器任務(wù)堆棧大小

　　#define configTIMER_TASK_STACK_DEPTH （configMINIMAL_STACK_SIZE*2）

　　/************************************************************

　　FreeRTOS可選函數(shù)配置選項(xiàng)

　　************************************************************/

　　#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與中斷有關(guān)的配置選項(xiàng)

　　******************************************************************/

　　#ifdef __NVIC_PRIO_BITS

　　#define configPRIO_BITS __NVIC_PRIO_BITS

　　#else

　　#define configPRIO_BITS 4

　　#endif

　　//中斷最低優(yōu)先級(jí)

　　#define configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY 15

　　//系統(tǒng)可管理的最高中斷優(yōu)先級(jí)

　　#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與中斷服務(wù)函數(shù)有關(guān)的配置選項(xiàng)

　　****************************************************************/

　　#define xPortPendSVHandler PendSV_Handler

　　#define vPortSVCHandler SVC_Handler

　　/* 以下為使用Percepio Tracealyzer需要的東西，不需要時(shí)將 configUSE_TRACE_FACILITY 定義為 0 */

　　#if （ configUSE_TRACE_FACILITY == 1 ）

　　#include “trcRecorder.h”

　　#define INCLUDE_xTaskGetCurrentTaskHandle 1 // 啟用一個(gè)可選函數(shù)（該函數(shù)被 Trace源碼使用，默認(rèn)該值為0 表示不用）

　　#endif

　　#endif /* FREERTOS_CONFIG_H */

　　修改stm32f10x_it.c

　　SysTick中斷服務(wù)函數(shù)是一個(gè)非常重要的函數(shù)，F(xiàn)reeRTOS所有跟時(shí)間相關(guān)的事情都在里面處理，SysTick就是FreeRTOS的一個(gè)心跳時(shí)鐘，驅(qū)動(dòng)著FreeRTOS的運(yùn)行，就像人的心跳一樣，假如沒(méi)有心跳，我們就相當(dāng)于“死了”，同樣的，F(xiàn)reeRTOS沒(méi)有了心跳，那么它就會(huì)卡死在某個(gè)地方，不能進(jìn)行任務(wù)調(diào)度，不能運(yùn)行任何的東西，因此我們需要實(shí)現(xiàn)一個(gè)FreeRTOS的心跳時(shí)鐘，F(xiàn)reeRTOS幫我們實(shí)現(xiàn)了SysTick的啟動(dòng)的配置：在port.c文件中已經(jīng)實(shí)現(xiàn)vPortSetupTimerInterrupt（）函數(shù)，并且FreeRTOS通用的SysTick中斷服務(wù)函數(shù)也實(shí)現(xiàn)了：在port.c文件中已經(jīng)實(shí)現(xiàn)xPortSysTickHandler（）函數(shù)，所以移植的時(shí)候只需要我們?cè)趕tm32f10x_it.c文件中實(shí)現(xiàn)我們對(duì)應(yīng)（STM32）平臺(tái)上的SysTick_Handler（）函數(shù)即可。FreeRTOS為開(kāi)發(fā)者考慮得特別多，PendSV_Handler（）與SVC_Handler（）這兩個(gè)很重要的函數(shù)都幫我們實(shí)現(xiàn)了，在在port.c文件中已經(jīng)實(shí)現(xiàn)xPortPendSVHandler（）與vPortSVCHandler（）函數(shù)，防止我們自己實(shí)現(xiàn)不了，那么在stm32f10x_it.c中就需要我們注釋掉PendSV_Handler（）與SVC_Handler（）這兩個(gè)函數(shù)了。

　　//void SVC_Handler（void）

　　//{

　　//}

　　//void PendSV_Handler（void）

　　//{

　　//}

　　extern void xPortSysTickHandler（void）;

　　//systick中斷服務(wù)函數(shù)

　　void SysTick_Handler（void）

　　{

　　#if （INCLUDE_xTaskGetSchedulerState == 1 ）

　　if （xTaskGetSchedulerState（） ！= taskSCHEDULER_NOT_STARTED）

　　{

　　#endif /* INCLUDE_xTaskGetSchedulerState */

　　xPortSysTickHandler（）;

　　#if （INCLUDE_xTaskGetSchedulerState == 1 ）

　　}

　　#endif /* INCLUDE_xTaskGetSchedulerState */

　　}

　　創(chuàng)建任務(wù)

　　這里，我們創(chuàng)建一個(gè)單任務(wù)，任務(wù)使用的棧和任務(wù)控制塊是在創(chuàng)建任務(wù)的時(shí)候FreeRTOS動(dòng)態(tài)分配的。

　　任務(wù)必須是一個(gè)死循環(huán)，否則任務(wù)將通過(guò)LR返回，如果LR指向了非法的內(nèi)存就會(huì)產(chǎn)生HardFault_Handler，而FreeRTOS指向一個(gè)死循環(huán)，那么任務(wù)返回之后就在死循環(huán)中執(zhí)行，這樣子的任務(wù)是不安全的，所以避免這種情況，任務(wù)一般都是死循環(huán)并且無(wú)返回值的。

　　并且每個(gè)任務(wù)循環(huán)主體中應(yīng)該有阻塞任務(wù)的函數(shù)，否則就會(huì)餓死比它優(yōu)先級(jí)更低的任務(wù)?。?！

　　/* FreeRTOS頭文件 */

　　#include “FreeRTOS.h”

　　#include “task.h”

　　/* 開(kāi)發(fā)板硬件bsp頭文件 */

　　#include “bsp_led.h”

　　static void AppTaskCreate（void）;/* AppTask任務(wù) */

　　/* 創(chuàng)建任務(wù)句柄 */

　　static TaskHandle_t AppTask_Handle = NULL;

　　int main（void）

　　{

　　BaseType_t xReturn = pdPASS;/* 定義一個(gè)創(chuàng)建信息返回值，默認(rèn)為pdPASS */

　　/* 開(kāi)發(fā)板硬件初始化 */

　　BSP_Init（）;

　　/* 創(chuàng)建AppTaskCreate任務(wù) */

　　xReturn = xTaskCreate（（TaskFunction_t ）AppTask， /* 任務(wù)入口函數(shù) */

　?。╟onst char* ）“AppTask”，/* 任務(wù)名字 */

　　（uint16_t ）512， /* 任務(wù)棧大小 */

　?。╲oid* ）NULL，/* 任務(wù)入口函數(shù)參數(shù) */

　?。║BaseType_t ）1， /* 任務(wù)的優(yōu)先級(jí) */

　?。═askHandle_t* ）&AppTask_Handle）;/* 任務(wù)控制塊指針 */

　　/* 啟動(dòng)任務(wù)調(diào)度 */

　　if（pdPASS == xReturn）

　　vTaskStartScheduler（）; /* 啟動(dòng)任務(wù)，開(kāi)啟調(diào)度 */

　　else

　　return -1;

　　while（1）; /* 正常不會(huì)執(zhí)行到這里 */

　　}

　　static void AppTask（void* parameter）

　　{

　　while （1）

　　{

　　LED1_ON;

　　vTaskDelay（500）; /* 延時(shí)500個(gè)tick */

　　LED1_OFF;

　　vTaskDelay（500）; /* 延時(shí)500個(gè)tick */

　　}

　　}

　　freertos任務(wù)調(diào)度原理

　　本章教程為大家將介紹 FreeRTOS 操作系統(tǒng)支持的任務(wù)調(diào)度方式：搶占式，時(shí)間片和合作式，這部分算是 FreeRTOS 操作系統(tǒng)的核心了。 對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)，要一下子就能夠理解這些比較困難，需要多花些時(shí)間把這些基本概念搞清楚，然后閱讀下源碼，深入理解實(shí)現(xiàn)方法。

　　關(guān)于合作式調(diào)度器的特別說(shuō)明

　　FreeRTOS 支持的調(diào)度方式

　　FreeRTOS 操作系統(tǒng)支持三種調(diào)度方式：搶占式調(diào)度，時(shí)間片調(diào)度和合作式調(diào)度。 實(shí)際應(yīng)用主要是搶占式調(diào)度和時(shí)間片調(diào)度，合作式調(diào)度用到的很少。搶占式調(diào)度每個(gè)任務(wù)都有不同的優(yōu)先級(jí)，任務(wù)會(huì)一直運(yùn)行直到被高優(yōu)先級(jí)任務(wù)搶占或者遇到阻塞式的 API 函數(shù)，比如 vTaskDelay。時(shí)間片調(diào)度每個(gè)任務(wù)都有相同的優(yōu)先級(jí)，任務(wù)會(huì)運(yùn)行固定的時(shí)間片個(gè)數(shù)或者遇到阻塞式的 API 函數(shù)，比如vTaskDelay，才會(huì)執(zhí)行同優(yōu)先級(jí)任務(wù)之間的任務(wù)切換。

　　什么是調(diào)度器

　　簡(jiǎn)單的說(shuō)，調(diào)度器就是使用相關(guān)的調(diào)度算法來(lái)決定當(dāng)前需要執(zhí)行的任務(wù)。所有的調(diào)度器有一個(gè)共同的特性：

　　調(diào)度器可以區(qū)分就緒態(tài)任務(wù)和掛起任務(wù)（由于延遲，信號(hào)量等待，郵箱等待，事件組等待等原因而使得任務(wù)被掛起）。

　　調(diào)度器可以選擇就緒態(tài)中的一個(gè)任務(wù)，然后激活它（通過(guò)執(zhí)行這個(gè)任務(wù)）。 當(dāng)前正在執(zhí)行的任務(wù)是運(yùn)行態(tài)的任務(wù)。

　　不同調(diào)度器之間最大的區(qū)別就是如何分配就緒態(tài)任務(wù)間的完成時(shí)間。

　　嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的核心就是調(diào)度器和任務(wù)切換，調(diào)度器的核心就是調(diào)度算法。任務(wù)切換的實(shí)現(xiàn)在不同的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中區(qū)別不大，基本相同的硬件內(nèi)核架構(gòu)，任務(wù)切換也是相似的。調(diào)度算法就有些區(qū)別了。下面我們主要了解一下?lián)屨际秸{(diào)度器和時(shí)間片調(diào)度器。

　　搶占式調(diào)度器基本概念

　　在實(shí)際的應(yīng)用中，不同的任務(wù)需要不同的響應(yīng)時(shí)間。例如，我們?cè)谝粋€(gè)應(yīng)用中需要使用電機(jī)，鍵盤(pán)和LCD 顯示。電機(jī)比鍵盤(pán)和 LCD 需要更快速的響應(yīng)，如果我們使用合作式調(diào)度器或者時(shí)間片調(diào)度，那么電機(jī)將無(wú)法得到及時(shí)的響應(yīng)，這時(shí)搶占式調(diào)度是必須的。

　　如果使用了搶占式調(diào)度，最高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)一旦就緒，總能得到 CPU 的控制權(quán)。 比如，當(dāng)一個(gè)運(yùn)行著的任務(wù)被其它高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)搶占，當(dāng)前任務(wù)的 CPU 使用權(quán)就被剝奪了，或者說(shuō)被掛起了，那個(gè)高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)立刻得到了 CPU 的控制權(quán)并運(yùn)行。 又比如，如果中斷服務(wù)程序使一個(gè)高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)進(jìn)入就緒態(tài)，中斷完成時(shí)，被中斷的低優(yōu)先級(jí)任務(wù)被掛起，優(yōu)先級(jí)高的那個(gè)任務(wù)開(kāi)始運(yùn)行。

　　使用搶占式調(diào)度器，使得最高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)什么時(shí)候可以得到 CPU 的控制權(quán)并運(yùn)行是可知的，同時(shí)使得任務(wù)級(jí)響應(yīng)時(shí)間得以最優(yōu)化。

　　總的來(lái)說(shuō)，學(xué)習(xí)搶占式調(diào)度要掌握的最關(guān)鍵一點(diǎn)是：每個(gè)任務(wù)都被分配了不同的優(yōu)先級(jí)，搶占式調(diào)度器會(huì)獲得就緒列表中優(yōu)先級(jí)最高的任務(wù)，并運(yùn)行這個(gè)任務(wù)。

　　FreeRTOS 搶占式調(diào)度器的實(shí)現(xiàn)

　　如果用戶在 FreeRTOS 的配置文件 FreeRTOSConfig.h 中禁止使用時(shí)間片調(diào)度， 那么每個(gè)任務(wù)必須配置不同的優(yōu)先級(jí)。當(dāng) FreeRTOS 多任務(wù)啟動(dòng)執(zhí)行后，基本會(huì)按照如下的方式去執(zhí)行：

　　首先執(zhí)行的最高優(yōu)先級(jí)的任務(wù) Task1， Task1 會(huì)一直運(yùn)行直到遇到系統(tǒng)阻塞式的 API 函數(shù)，比如延遲，事件標(biāo)志等待，信號(hào)量等待，Task1 任務(wù)會(huì)被掛起，也就是釋放 CPU 的執(zhí)行權(quán)，讓低優(yōu)先級(jí)的任務(wù)得到執(zhí)行。

　　FreeRTOS 操作系統(tǒng)繼續(xù)執(zhí)行任務(wù)就緒列表中下一個(gè)最高優(yōu)先級(jí)的任務(wù) Task2，Task2 執(zhí)行過(guò)程中有兩種情況：

　　Task1由于延遲時(shí)間到， 接收到信號(hào)量消息等方面的原因， 使得 Task1從掛起狀態(tài)恢復(fù)到就緒態(tài)，在搶占式調(diào)度器的作用下，Task2 的執(zhí)行會(huì)被 Task1 搶占。

　　Task2 會(huì)一直運(yùn)行直到遇到系統(tǒng)阻塞式的 API 函數(shù)，比如延遲，事件標(biāo)志等待，信號(hào)量等待， Task2任務(wù)會(huì)被掛起，繼而執(zhí)行就緒列表中下一個(gè)最高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)。

　　如果用戶創(chuàng)建了多個(gè)任務(wù)并且采用搶占式調(diào)度器的話，基本都是按照上面兩條來(lái)執(zhí)行。 根據(jù)搶占式調(diào)度器，當(dāng)前的任務(wù)要么被高優(yōu)先級(jí)任務(wù)搶占，要么通過(guò)調(diào)用阻塞式 API 來(lái)釋放 CPU 使用權(quán)讓低優(yōu)先級(jí)任務(wù)執(zhí)行，沒(méi)有用戶任務(wù)執(zhí)行時(shí)就執(zhí)行空閑任務(wù)。

　　運(yùn)行條件：

　　這里僅對(duì)搶占式調(diào)度進(jìn)行說(shuō)明。

　　創(chuàng)建 3 個(gè)任務(wù) Task1，Task2 和 Task3。

　　Task1 的優(yōu)先級(jí)為 1，Task2 的優(yōu)先級(jí)為 2，Task3 的優(yōu)先級(jí)為 3。 FreeRTOS 操作系統(tǒng)是設(shè)置的數(shù)值越小任務(wù)優(yōu)先級(jí)越低，故 Task3 的優(yōu)先級(jí)最高，Task1 的優(yōu)先級(jí)最低。

　　此框圖是 FreeRTOS 操作系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的一部分。

　　運(yùn)行過(guò)程描述如下：

　　此時(shí)任務(wù) Task1 在運(yùn)行中，運(yùn)行過(guò)程中由于 Task2 就緒，在搶占式調(diào)度器的作用下任務(wù) Task2 搶占Task1 的執(zhí)行。 Task2 進(jìn)入到運(yùn)行態(tài)，Task1 由運(yùn)行態(tài)進(jìn)入到就緒態(tài)。

　　任務(wù) Task2 在運(yùn)行中，運(yùn)行過(guò)程中由于 Task3 就緒，在搶占式調(diào)度器的作用下任務(wù) Task3 搶占 Task2的執(zhí)行。 Task3 進(jìn)入到運(yùn)行態(tài)，Task2 由運(yùn)行態(tài)進(jìn)入到就緒態(tài)。

　　任務(wù) Task3 運(yùn)行過(guò)程中調(diào)用了阻塞式 API 函數(shù)，比如 vTaskDelay，任務(wù) Task3 被掛起，在搶占式調(diào)度器的作用下查找到下一個(gè)要執(zhí)行的最高優(yōu)先級(jí)任務(wù)是 Task2，任務(wù) Task2 由就緒態(tài)進(jìn)入到運(yùn)行態(tài)。

　　任務(wù) Task2 在運(yùn)行中，運(yùn)行過(guò)程中由于 Task3 再次就緒，在搶占式調(diào)度器的作用下任務(wù) Task3 搶占Task2 的執(zhí)行。 Task3 進(jìn)入到運(yùn)行態(tài)，Task2 由運(yùn)行態(tài)進(jìn)入到就緒態(tài)。

　　上面就是一個(gè)簡(jiǎn)單的不同優(yōu)先級(jí)任務(wù)通過(guò)搶占式調(diào)度進(jìn)行任務(wù)調(diào)度和任務(wù)切換的過(guò)程。

　　時(shí)間片調(diào)度器基本概念

　　在小型的嵌入式 RTOS 中，最常用的的時(shí)間片調(diào)度算法就是 Round-robin 調(diào)度算法。這種調(diào)度算法可以用于搶占式或者合作式的多任務(wù)中。另外，時(shí)間片調(diào)度適合用于不要求任務(wù)實(shí)時(shí)響應(yīng)的情況。

　　實(shí)現(xiàn) Round-robin 調(diào)度算法需要給同優(yōu)先級(jí)的任務(wù)分配一個(gè)專門(mén)的列表，用于記錄當(dāng)前就緒的任務(wù)，并為每個(gè)任務(wù)分配一個(gè)時(shí)間片（也就是需要運(yùn)行的時(shí)間長(zhǎng)度，時(shí)間片用完了就進(jìn)行任務(wù)切換）。

　　FreeRTOS 時(shí)間片調(diào)度器的實(shí)現(xiàn)在 FreeRTOS 操作系統(tǒng)中只有同優(yōu)先級(jí)任務(wù)才會(huì)使用時(shí)間片調(diào)度，另外還需要用戶在FreeRTOSConfig.h 文件中使能宏定義：

　　#define configUSE_TIME_SLICING 1默認(rèn)情況下，此宏定義已經(jīng)在 FreeRTOS.h 文件里面使能了，用戶可以不用在 FreeRTOSConfig.h 文件中再單獨(dú)使能。

　　下面我們通過(guò)如下的框圖來(lái)說(shuō)明一下時(shí)間片調(diào)度在 FreeRTOS 中的運(yùn)行過(guò)程，讓大家有一個(gè)形象的認(rèn)識(shí)。

　　運(yùn)行條件：

　　這里僅對(duì)時(shí)間片調(diào)度進(jìn)行說(shuō)明。

　　創(chuàng)建 4 個(gè)同優(yōu)先級(jí)任務(wù) Task1，Task2，Task3 和 Task4。

　　每個(gè)任務(wù)分配的時(shí)間片大小是 5 個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘節(jié)拍。

　　運(yùn)行過(guò)程描述如下：

　　先運(yùn)行任務(wù) Task1，運(yùn)行夠 5 個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘節(jié)拍后，通過(guò)時(shí)間片調(diào)度切換到任務(wù) Task2。

　　任務(wù) Task2 運(yùn)行夠 5 個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘節(jié)拍后，通過(guò)時(shí)間片調(diào)度切換到任務(wù) Task3。

　　任務(wù) Task3 在運(yùn)行期間調(diào)用了阻塞式 API 函數(shù)，調(diào)用函數(shù)時(shí)，雖然 5 個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘節(jié)拍的時(shí)間片大小還沒(méi)有用完，此時(shí)依然會(huì)通過(guò)時(shí)間片調(diào)度切換到下一個(gè)任務(wù) Task4。 （注意，沒(méi)有用完的時(shí)間片不會(huì)再使用，下次任務(wù) Task3 得到執(zhí)行還是按照 5 個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘節(jié)拍運(yùn)行）

　　任務(wù) Task4 運(yùn)行夠 5 個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘節(jié)拍后，通過(guò)時(shí)間片調(diào)度切換到任務(wù) Task1。

　　上面就是一個(gè)簡(jiǎn)單的同優(yōu)先級(jí)任務(wù)通過(guò)時(shí)間片調(diào)度進(jìn)行任務(wù)調(diào)度和任務(wù)切換的過(guò)程。

　　Summary：

　　時(shí)間片調(diào)度和搶占式調(diào)度我們一般都是開(kāi)啟了的，這樣優(yōu)先級(jí)相同時(shí)，使用時(shí)間片調(diào)度，優(yōu)先級(jí)不同時(shí)，使用搶占式調(diào)度。默認(rèn)情況下，在freertos.h中使能了時(shí)間片調(diào)度：

　　而搶占式調(diào)度需要我們用戶自己開(kāi)啟，一般在freertosconfig.h中使能：

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