基於S32K144 移植 FreeRTOS 10.1.1

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內容目錄

一、FreeRTOS 源碼的獲取
二、移植 FreeRTOS
參考文獻

一、FreeRTOS 源碼的獲取

圖 1-1 FreeRTOS 官方網站.png

點擊左邊的【Download Source】,選擇相應的方式下載源碼：

圖 1- 2 FreeRTOS 下載.png

【Latest News】顯示的是當前 FreeRTOS 的版本信息和支持的一些芯片信息，點擊【Download Source Code and Projects】後，稍等一會就會自動下載官方的 .exe 文件：FreeRTOSv10.1.1.exe，雙擊運行，選擇安裝目錄，等待完成，目錄結構如下：

圖 1- 3 FreeRTOS 目錄結構.png

① FreeRTOS : 主要存放的是 OS 的源碼和 DEMO；
② FreeRTOS-Plus : 主要存放的是 OS 的一些擴展功能，比如 TCP/IP；
我們目前要使用的是 FreeRTOS 目錄的內容：

圖 1- 4 FreeRTOS 目錄結構.png

① DEMO ：FreeRTOS 給各個廠商開發的例程文件；
② License : 裏面存放了 license 說明文檔；
③ Source : 內核代碼文件，移植主要用到的文件都在這裏面；

圖 1- 5 Source 目錄結構.png

① include : 存放的事通用的頭文件
② portable : 與編譯器有關的代碼，裏面存放着不同編譯器的工程文件；

這時候我們需要的文件目錄大概就是：
① Source 目錄下的文件
② Source 目錄下的 include 文件夾
③ Source 目錄下的 portable 文件夾下面的MemMang 和 RVDS
④ Demo 目錄下的例程裏面的FreeRTOSConfig.h 文件

二、移植 FreeRTOS

基於裸板的 Driver 的工程已經完成，現在就把 FreeRTOS 移植過來，在工程目錄新建文件夾：
① src : 把 FreeRTOS 目錄下的源文件都放進來，除了 include 文件夾和 portable 文件夾
② include : 把 FreeRTOS 目錄下的 include 文件夾複製過來
③ portable : 把 RVDS 文件夾和 Memmang 文件夾複製過來

圖 2- 1 src 文件夾.png

圖 2- 2 include 文件夾.png

圖 2- 3 portable 文件夾.png

在工程裏面添加組，並把相應文件都添加進來：
① freertos/src ：把所有 src 文件夾裏面的源文件都添加進來
② freertos/portable ：把 MemMang 文件夾的 heap_4.c 和 RVDS/ ARM_CM4F/port.c 添加進來
③ app : 把Demo 裏面的CORTEX_M4F_STM32F407ZG-SK 的FreeRTOSConfig.h 複製到 app 文件夾

圖 2- 4 工程組結構.png

圖 2- 5 設置 FreeRTOS 頭文件路徑.png

圖 2- 6 添加 FreeRTOS 頭文件.png

先進行一次編譯，發現報錯：

圖 2- 7 首次編譯報錯.png

從報錯的內容看，都是缺少定義後綴爲 Hook 的函數，這些函數都是鉤子函數，我們在提示錯誤的源文件裏面都能找到相應的函數聲明：

圖 2- 8 缺少定義的鉤子函數.png

因爲我們在 FreeRTOSConfig.h 裏面打開了一些宏定義，這些宏定義打開後，源文件會使用這些鉤子函數，這裏我們只要把這些鉤子函數定義一下就行了，在 main.c 我們把這幾個鉤子函數都定義出來：

/* hook function,no using,avoid compiler indicate error */
void vApplicationStackOverflowHook( TaskHandle_t xTask, char *pcTaskName )
{}
    
void vApplicationTickHook( void )
{}

void vApplicationIdleHook( void )
{}

void vApplicationMallocFailedHook( void )
{}

添加定義完成後，我們再次編譯，

圖 2- 9 缺少SystemCoreClock 定義.png

修改 FreeRTOSConfig.h

#define configUSE_PREEMPTION            1
#define configUSE_IDLE_HOOK             1
#define configUSE_TICK_HOOK             1
#define configCPU_CLOCK_HZ              ( 80000000UL ) //( SystemCoreClock )
#define configTICK_RATE_HZ              ( ( TickType_t ) 1000 )
#define configMAX_PRIORITIES            ( 5 )
#define configMINIMAL_STACK_SIZE        ( ( unsigned short ) 130 )
#define configTOTAL_HEAP_SIZE           ( ( size_t ) ( 75 * 1024 ) )
#define configMAX_TASK_NAME_LEN         ( 10 )
#define configUSE_TRACE_FACILITY        1
#define configUSE_16_BIT_TICKS          0
#define configIDLE_SHOULD_YIELD         1
#define configUSE_MUTEXES               1
#define configQUEUE_REGISTRY_SIZE       8
#define configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW  2
#define configUSE_RECURSIVE_MUTEXES     1
#define configUSE_MALLOC_FAILED_HOOK    1
#define configUSE_APPLICATION_TASK_TAG  0
#define configUSE_COUNTING_SEMAPHORES   1
#define configGENERATE_RUN_TIME_STATS   0

再次編譯，發現編譯已經能正常通過了：

圖 2- 10 添加鉤子函數後編譯通過.png

至此，FreeRTOS 相應的文件已經都添加進來了，點擊編譯，能正常編譯通過，但是系統還不能工作，因爲 FreeRTOS 需要一個定時器作爲系統的心跳，cortex-m4 內核提供了一個 systick 系統定時器，做爲嵌入式操作系統的心跳，我們參考清華大學出版社出版的《ARM Cortex-M3與Cortex-M4權威指南》和《Cortex-M3權威指南》來配置 systick 定時器。

配置完 systick 定時器，只是開啓了定時以及中斷使能，但是中斷優先級還沒有設置，cortex-m4 內核有一個系統控制塊單元 SBC，System Control Block 的 SHR 寄存器可以配置系統中斷的優先級：

最終寄存器配置：

unsigned int  SysTick_Config(unsigned int ticks)
{

  SysTick->LOAD  = (uint32_t)(ticks - 1UL);                         /* set reload register */   
  SCB->SHP[(((uint32_t)-1) & 0xFUL)-4UL] = (uint8_t)((((1UL << 4) - 1UL) << (8U - 4)) & (uint32_t)0xFFUL);
  SysTick->VAL   = 0UL;                                             /* Load the SysTick Counter Value */
  SysTick->CTRL  = (1<<2) |
                   (1<<1) |
                   (1<<0);                         /* Enable SysTick IRQ and SysTick Timer */
  return (0UL);                                                     /* Function successful */
}

配置完 systick ，main.c 也需要修改，FreeRTOS 需要建立任務才能執行：

void systick_init(void)
{
	SysTick_Config(80000);
}

int main(void)
{
    
    bsp_init();
    systick_init();
    
        /* Create the queue. */
    xQueue = xQueueCreate( mainQUEUE_LENGTH, sizeof( unsigned long ) );
    
    
    xTaskCreate((TaskFunction_t )AppTask,  
                        (const char*    )"AppTask",
                        (uint16_t       )512,  
                        (void*          )NULL,
                        (UBaseType_t    )5, 
                        (TaskHandle_t*  )&AppTask_Handle); 
            
    xTaskCreate( UartQueueReceiveTask, "RX", 128, NULL, 2, NULL );
    xTaskCreate( UartQueueSendTask, "TX", 128, NULL, 3, NULL );                     
                        
                        
                        
    vTaskStartScheduler();   

  
  while(1);      
}

在主函數初始化 systick 後，利用 FreeRTOS 系統提供的接口 xTaskCreate 創建名字爲 “App” 的任務，點擊編譯：

圖 2- 11 堆棧空間不足.png

從提示中可以看到，錯誤提示的是 head_4.c 的 bss 段沒有空間存放了，這時候看 FreeRTOSConfig.h 裏面的配置：

#define configUSE_PREEMPTION            1
#define configUSE_IDLE_HOOK             1
#define configUSE_TICK_HOOK             1
#define configCPU_CLOCK_HZ              ( 48000000UL ) //( SystemCoreClock )
#define configTICK_RATE_HZ              ( ( TickType_t ) 1000 )
#define configMAX_PRIORITIES            ( 5 )
#define configMINIMAL_STACK_SIZE        ( ( unsigned short ) 130 )
#define configTOTAL_HEAP_SIZE           ( ( size_t ) ( 75 * 1024 ) )
#define configMAX_TASK_NAME_LEN         ( 10 )
#define configUSE_TRACE_FACILITY        1
#define configUSE_16_BIT_TICKS          0
#define configIDLE_SHOULD_YIELD         1
#define configUSE_MUTEXES               1
#define configQUEUE_REGISTRY_SIZE       8
#define configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW  2
#define configUSE_RECURSIVE_MUTEXES     1
#define configUSE_MALLOC_FAILED_HOOK    1
#define configUSE_APPLICATION_TASK_TAG  0
#define configUSE_COUNTING_SEMAPHORES   1
#define configGENERATE_RUN_TIME_STATS   0

堆棧目前設定的大小是 75*1024，太大了，設置小一點：

#define configUSE_PREEMPTION            1
#define configUSE_IDLE_HOOK             1
#define configUSE_TICK_HOOK             1
#define configCPU_CLOCK_HZ              ( 48000000UL ) //( SystemCoreClock )
#define configTICK_RATE_HZ              ( ( TickType_t ) 1000 )
#define configMAX_PRIORITIES            ( 5 )
#define configMINIMAL_STACK_SIZE        ( ( unsigned short ) 130 )
#define configTOTAL_HEAP_SIZE           ( ( size_t ) 8192 ) //( ( size_t ) ( 75 * 1024 ) )
#define configMAX_TASK_NAME_LEN         ( 10 )
#define configUSE_TRACE_FACILITY        1
#define configUSE_16_BIT_TICKS          0
#define configIDLE_SHOULD_YIELD         1
#define configUSE_MUTEXES               1
#define configQUEUE_REGISTRY_SIZE       8
#define configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW  2
#define configUSE_RECURSIVE_MUTEXES     1
#define configUSE_MALLOC_FAILED_HOOK    1
#define configUSE_APPLICATION_TASK_TAG  0
#define configUSE_COUNTING_SEMAPHORES   1
#define configGENERATE_RUN_TIME_STATS   0

這時候編譯就通過了。把程序下載到 EVM 板子上，就可以看到藍色的小燈不停的閃爍，這說明移植過來的 FreeRTOS 能工作了，到此，整個移植流程已經完成了。

參考文獻

《ARM Cortex-M3與Cortex-M4權威指南》
《CM3權威指南》

代碼路徑：
鏈接: https://pan.baidu.com/s/1O45iXaZ1RMdszz1_Y3NiOA 提取碼: xevj

作者：Depthkernelcore
鏈接：https://www.jianshu.com/p/d4c53f63c686
來源：簡書
著作權歸作者所有。商業轉載請聯繫作者獲得授權，非商業轉載請註明出處。

基於S32K144 移植 FreeRTOS 10.1.1

內容目錄

一、FreeRTOS 源碼的獲取

二、移植 FreeRTOS

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