在 STM32 上实现 FreeRTOS

只看该作者 · 2024-12-9 15:05

FreeRTOS 移植步骤
创建 FreeRTOS 项目
可以通过 STM32CubeMX 配置 FreeRTOS，自动生成基本的 FreeRTOS 配置和初始化代码。以下是实现 FreeRTOS 的步骤：

配置 STM32CubeMX：

打开 STM32CubeMX，选择目标 STM32 微控制器。
在 Middleware 标签页中，选择 FreeRTOS，并启用它。
配置系统时钟、外设和中断。
生成代码。
编写 FreeRTOS 任务： STM32CubeMX 生成的代码中会包含 freertos.c 文件，开发者可以在该文件中编写任务。

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代码示例：创建任务
c
复制代码
#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"

// 定义任务栈
#define STACK_SIZE 128
static StackType_t taskStack[STACK_SIZE];

// 任务句柄
TaskHandle_t taskHandle = NULL;

// 任务函数
void vTaskFunction(void *pvParameters) {
while(1) {
      // 任务操作
      HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA, GPIO_PIN_5);  // 切换 LED 状态
      vTaskDelay(1000);  // 延时 1000 毫秒
}
}

int main(void) {
HAL_Init();  // 初始化 HAL 库

// 初始化外设，如 GPIO 等

// 创建 FreeRTOS 任务
xTaskCreate(vTaskFunction, "Task 1", STACK_SIZE, NULL, 1, &taskHandle);

// 启动调度器
vTaskStartScheduler();

// 主循环（调度器会接管控制）
while (1) {
}
}

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配置中断和 FreeRTOS 配合
FreeRTOS 和中断的配合非常重要，因为 RTOS 通过调度任务执行，而外设中断通常会打断正在执行的任务。

中断服务例程（ISR）需要使用 FreeRTOS 提供的 xQueueSendFromISR() 或 xSemaphoreGiveFromISR() 等函数来确保中断中的数据传递不会破坏 FreeRTOS 的任务调度。

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配置优先级和中断
FreeRTOS 在 STM32 中运行时，必须配置中断优先级，以确保 FreeRTOS 的任务调度正常进行。

配置中断优先级：在 FreeRTOS 配置文件 FreeRTOSConfig.h 中，确保中断优先级低于 FreeRTOS 的调度器优先级。
c
复制代码
#define configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY 5
在 STM32 中，配置中断的优先级时，确保任务的中断优先级较低，以防任务被中断打断。

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FreeRTOS 与中断结合
FreeRTOS 允许使用中断服务例程（ISR）来处理外部事件。ISR 会向任务传递信号（如通过队列、信号量等）。但是，FreeRTOS 中断管理有一个特点，FreeRTOS 提供了两个接口：xQueueSendFromISR() 和 xSemaphoreGiveFromISR()，确保 ISR 能够在不中断 FreeRTOS 调度器的情况下正常工作。

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STM32 的中断管理是通过 NVIC 进行的，支持中断优先级设置和中断嵌套。通过合理配置中断优先级和使用嵌套中断，可以有效地管理多个中断源。而通过集成 FreeRTOS，可以为 STM32 系统提供任务调度、资源管理和中断处理等高级功能，满足复杂的实时性需求。

通过 FreeRTOS，开发者可以更好地管理多任务和中断，简化系统设计。使用 STM32CubeMX 和 FreeRTOS 配置工具，开发者可以轻松实现一个 RTOS 方案，增强系统的实时性、可靠性和灵活性。