手把手教你在STM32F4上跑freeRTOS

[導讀] 大家好，我是逸珺。

之前挖了圖解freeRTOS的坑，挖了坑就得填。今天就從使用開始，先把freeRTOS用起來。先聊一聊在STM32F407上的如何電燈，如果只用freeRTOS點燈，無疑有點殺雞用牛刀的感覺。但是想用freeRTOS做產品，先照類似步驟則可以驗證最小系統，驗證freeRTOS是否能正確跑起來，再在此基礎上開始做應用開發，就把任務分解了。本文主要梳理一下如何利用官方移植例子，創建一個自己demo工程，對于沒用過的有點參考價值。

注：本文基于IAR for ARM 8.22.1(個人喜歡IAR)，硬件采用正點原子的STM32F407探索者開發板，STLink V2。

準備工作

去官網https://www.freertos.org/a00104.html下載：

按圖中所示下載，目前最新為202104.00，這個帶多種移植好的例子。解壓出來，是這樣的：

• tools為AWS iot配置工具，quick start例子以及cmake
• FreeRTOS-Plus包含了MQTT，TCP，FAT等很多例子，先不去管
• FreeRTOS為真正的操作系統源碼以及多平臺移植例子，如下：

使用開源軟件，記得看看README,一般會有些介紹信息。分別介紹一下該文件夾下的大體內容：

1. Demo：大部分硬件平臺的官方移植例子
2. Source：內核代碼，包含硬件獨立文件與可移植文件
3. Test：內核測試代碼
4. license：MIT開源協議，可以直接商業應用。

建立工程

1.打開IAR，創建Workspace

2.創建工程

選擇空工程(Empty project)，命名為demo保存。

3. 設置工程

   右鍵選擇Options，進入設置界面設置單片機為STM32F407VGLibrary Configuration使能CMSIS

4. 添加源文件

   4.1 新建freeRTOS文件夾4.2 添加內核文件，在工程文件夾下新建freeRTOS文件夾，將下列文件拷貝過來

FreeRTOSConfig.h是內核配置文件，本文配置如下：

• #define configUSE_PREEMPTION   1
  #define configUSE_IDLE_HOOK    0
  #define configUSE_TICK_HOOK    0
  #define configCPU_CLOCK_HZ    ( 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 0
  #define configUSE_RECURSIVE_MUTEXES  1
  #define configUSE_MALLOC_FAILED_HOOK 0
  #define configUSE_APPLICATION_TASK_TAG 0
  #define configUSE_COUNTING_SEMAPHORES 1
  #define configGENERATE_RUN_TIME_STATS 0
  
  /* Co-routine definitions. */
  #define configUSE_CO_ROUTINES   0
  #define configMAX_CO_ROUTINE_PRIORITIES ( 2 )
  
  /* Software timer definitions. */
  #define configUSE_TIMERS    1
  #define configTIMER_TASK_PRIORITY  ( 2 )
  #define configTIMER_QUEUE_LENGTH  10
  #define configTIMER_TASK_STACK_DEPTH ( configMINIMAL_STACK_SIZE * 2 )
  
  /* Set the following definitions to 1 to include the API function, or zero
  to exclude the API function. */
  #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
  

  將IDLE_HOOK/TICK_HOOK禁止了，先不去關注這兩個功能。

• 將STM32相關文件搬過來，如下加入到工程

• 建立main.c

  正點原子的板子，有兩個LED，我們就建立兩個任務來閃燈吧，相當于hello world，容易理解。

  /* 操作系統頭文件. */
  #include "FreeRTOS.h"
  #include "task.h"
  #include "timers.h"
  #include "semphr.h"
  
  #include "stm32f4xx.h"
  //LED管腳
  #define LED1_PIN        GPIO_Pin_9
  #define LED1_GPIO_PORT    GPIOF
  #define LED1_GPIO_CLK     RCC_AHB1Periph_GPIOF  
    
  #define LED2_PIN       GPIO_Pin_10
  #define LED2_GPIO_PORT    GPIOF
  #define LED2_GPIO_CLK    RCC_AHB1Periph_GPIOF  
  
  static void prvLedInitialise()
  {
    GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
    
    /* LED1時能時鐘 */
    RCC_AHB1PeriphClockCmd(LED1_GPIO_CLK, ENABLE);
    /* LED1 GPIO 配置為輸出 */
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = LED1_PIN;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;
    GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(LED1_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);  
    
    /* LED2時能時鐘 */
    RCC_AHB1PeriphClockCmd(LED2_GPIO_CLK, ENABLE);
    /* LED2 GPIO配置為輸出 */
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = LED2_PIN;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;
    GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(LED2_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);    
  }
  
  static void prvSetupHardware( void )
  {
    /* 配置時鐘，PLL,FLASH */
    SystemInit();
  
    /* 配置NVIC優先級. */
    NVIC_PriorityGroupConfig( NVIC_PriorityGroup_4 );
      
    /*LED GPIO配置*/
    prvLedInitialise();
  }
  
  //500ms LED1燈狀態翻轉一次
  static void led1Task( void * pvParameters )
  {
    while(1)
    {
       LED1_GPIO_PORT->ODR ^= LED1_PIN;
       vTaskDelay(500);
    }
  }
  //1000ms LED2燈狀態翻轉一次
  static void led2Task( void * pvParameters )
  {
    while(1)
    {
      LED2_GPIO_PORT->ODR ^= LED2_PIN;
      vTaskDelay(1000);
    }
  }
  
  int main(void)
  {
    prvSetupHardware();
      
    xTaskCreate(led1Task,"LED1",256,NULL,100,(TaskHandle_t *)NULL);
    xTaskCreate(led2Task,"LED2",256,NULL,101,(TaskHandle_t *)NULL);
      
    /* 啟動任務調度器. */
    vTaskStartScheduler();    
  }
  

5.設置包含路徑

5.1 右鍵打開options，設置C/C++編譯器包含路徑

5.2 設置包含路徑為：

$PROJECT_DIR$是一個變量，表示當前路徑，不要設成絕對路徑，否則拷貝到不同路徑就無法編譯了。

• $PROJ_DIR$\
  $PROJ_DIR$\hal\CMSIS\Device\ST\STM32F4xx\Include
  $PROJ_DIR$\hal\STM32F4xx_StdPeriph_Driver\inc
  $PROJ_DIR$\freeRTOS\include
  $PROJ_DIR$\freeRTOS\portable\IAR\ARM_CM4F
  $PROJ_DIR$\Common\include示當前工程目錄，利用這個變量就可以設置和工程相關的路徑了，不要設置為絕對路徑，否則如果工程拷貝到其他路徑，就無法正確編譯了。

  并設置兩個宏：

  USE_STDPERIPH_DRIVER
  STM32F4XX
  

5.3 設置匯編器包含路徑

6. 設置鏈接配置文件

注：如果遇到下面的錯誤，應該是你使用了老版本的startup_stm32f4xx.s

Warning[25]: Label 'CAN2_SCE_IRQHandler' is defined pubweak in a section implicitly declared root 

官方例子中下面路徑的startup_stm32f4xx.s為老版本

CMSIS\Device\ST\STM32F4xx\Source\Templates\iar

該警告詳細信息可參考：

https://www.iar.com/knowledge/support/technical-notes/assembler/warning25-label-xxxxx-is-defined-pubweak-in-a-section-implicitly-declared-root/

編譯運行

下載運行

閃燈效果

總結一下

官方的例子，要直接拿來開發產品有很多不需要的文件，可以按照本文的步驟做些刪減，先建立這樣一個基本工程，然后就可以結合自己的實際硬件以及需求，開始做應用開發了。

如對本文例子工程有興趣，可以后臺回復“demo”，自行領取。