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FreeRTOS学习笔记——移植说明、任务创建

news 2025/7/16 6:49:13

由于静态创建使用不多，先学习动态创建。
使用的开发板为WCH的CH32V307开发板，其提供的工程中存在FreeRTOS工程，已经移植好。

一、移植源码

FreeRTOS移植已经有很多教程，这里仅说明移植关键点。

从官网下载源码之后，创建的FreeRTOS文件夹中，包含以下几个文件和文件夹。其中include和.c文件，为rtos基本的功能，一般无需修改。
portable包含如下三个文件夹，是删掉其他文件夹留下的。
Common和MemMang是通用的，一般不需要修改，MenMang中仅包含heap_4.c文件。
GCC文件夹则是编译方式决定的，里面有一个RISC-V文件夹。如果是Keil开发，应该留下Keil文件夹。
除了上述三个，额外的还需要移植FreeRTOSConfig.h，复制到user文件夹即可。

二、补充和修改必要函数

周期中断切换任务：对于FreeRTOS，其任务切换在周期中断中完成。在CH32工程中，代码在port.c中，如下，完成portYIELD(); // 任务切换即可。
对于系统时钟，需要初始化，按照FreeRTOSConfig.h中的configTICK_RATE_HZ进行周期中断。初始化并没有在main中明示，而是在vTaskStartScheduler();中，进行初始化。如下：
其他包含中断相关的代码，如下，同样放在port.c的最下面。

/*-----------------------------------------------------------*/
void vPortEnterCritical(void)
{portDISABLE_INTERRUPTS();  // 禁用中断uxCriticalNesting++;  // 临界区嵌套计数增加
}/*-----------------------------------------------------------*/
void vPortExitCritical(void)
{configASSERT(uxCriticalNesting);  // 断言临界区嵌套计数大于0uxCriticalNesting--;  // 临界区嵌套计数减少if (uxCriticalNesting == 0){portENABLE_INTERRUPTS();  // 恢复中断}
}/*-----------------------------------------------------------*/
portUBASE_TYPE xPortSetInterruptMask(void)
{portUBASE_TYPE uvalue=0;__asm volatile("csrrw %0, mstatus, %1":"=r"(uvalue):"r"(0x7800));return uvalue;
}/*-----------------------------------------------------------*/
void vPortClearInterruptMask(portUBASE_TYPE uvalue)
{__asm volatile("csrw  mstatus, %0"::"r"(uvalue));
}

问题：发现中断中还包括了Software_IRQn，这是因为portYIELD()就是创建一个软件触发的中断，防止因阻塞 SysTick 定时器的中断而导致系统出错。

#define portYIELD()   NVIC_SetPendingIRQ(Software_IRQn)

三、config配置

直接参考下面的代码，按需要启用

#ifndef FREERTOS_CONFIG_H
#define FREERTOS_CONFIG_H
#include "debug.h"/* don't have MTIME */
#define configMTIME_BASE_ADDRESS      ( 0 )    // MTIME寄存器的基地址，通常用于配置定时器（如果硬件平台没有此寄存器，值可设为0）
#define configMTIMECMP_BASE_ADDRESS   ( 0 )    // MTIMECMP寄存器的基地址，通常用于设置定时器的比较值（如果硬件平台没有此寄存器，值可设为0）#define configUSE_PREEMPTION            1       // 启用抢占式调度：1表示启用，0表示禁用
#define configUSE_IDLE_HOOK             0       // 是否使用空闲钩子函数：0表示不使用，1表示使用
#define configUSE_TICK_HOOK             0       // 是否使用Tick钩子函数：0表示不使用，1表示使用
#define configCPU_CLOCK_HZ              SystemCoreClock // CPU时钟频率，通常设置为系统时钟频率
#define configTICK_RATE_HZ              ( ( TickType_t ) 500 )  // 操作系统Tick中断的频率（500次/秒）
#define configMAX_PRIORITIES            ( 15 )  // 系统支持的最大优先级数（0表示最高优先级，最大为15）
#define configMINIMAL_STACK_SIZE        ( ( unsigned short ) 256 )  // 每个任务的最小栈大小，单位为字节（通常根据任务的复杂度调整）
#define configTOTAL_HEAP_SIZE           ( ( size_t ) ( 12 * 1024 ) )    // 系统总堆内存大小，单位为字节
#define configMAX_TASK_NAME_LEN         ( 16 )  // 最大任务名长度，任务名最长可为16个字符
#define configUSE_TRACE_FACILITY        0       // 是否启用跟踪功能：0表示不启用，1表示启用
#define configUSE_16_BIT_TICKS          0       // 是否使用16位Tick计数：0表示不使用，1表示使用（通常设置为0）
#define configIDLE_SHOULD_YIELD         0       // 空闲任务是否应放弃CPU：0表示不放弃，1表示放弃（通常设置为0）
#define configUSE_MUTEXES               1       // 是否使用互斥量：0表示不使用，1表示使用
#define configQUEUE_REGISTRY_SIZE       8       // 队列注册表的大小，用于跟踪创建的队列数，默认为8
#define configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW  0       // 是否检查任务栈溢出：0表示不检查，1表示检查
#define configUSE_RECURSIVE_MUTEXES     1       // 是否支持递归互斥量：0表示不支持，1表示支持
#define configUSE_MALLOC_FAILED_HOOK    0       // 是否启用内存分配失败钩子函数：0表示不启用，1表示启用
#define configUSE_APPLICATION_TASK_TAG  0       // 是否为每个任务分配标签：0表示不分配，1表示分配
#define configUSE_COUNTING_SEMAPHORES   1       // 是否使用计数信号量：0表示不使用，1表示使用
#define configGENERATE_RUN_TIME_STATS   0       // 是否生成运行时间统计数据：0表示不生成，1表示生成
#define configUSE_PORT_OPTIMISED_TASK_SELECTION 0   // 是否使用优化的任务选择方式：0表示不优化，1表示优化/* Co-routine definitions. */
#define configUSE_CO_ROUTINES           0       // 是否启用协程：0表示不启用，1表示启用（协程适用于轻量级任务调度）
#define configMAX_CO_ROUTINE_PRIORITIES ( 2 )   // 最大协程优先级：设置协程的最大优先级数，通常为2或更低/* 软件定时器定义 */
#define configUSE_TIMERS                1       // 是否启用软件定时器：0表示不启用，1表示启用
#define configTIMER_TASK_PRIORITY       ( configMAX_PRIORITIES - 1 )    // 定时器任务的优先级，通常设置为最大优先级减1
#define configTIMER_QUEUE_LENGTH        4       // 定时器队列的长度，用于存储定时器任务（默认设置为4）
#define configTIMER_TASK_STACK_DEPTH    ( configMINIMAL_STACK_SIZE )    // 定时器任务的栈深度，通常设置为最小栈大小/* Set the following definitions to 1 to include the API function, or zero
to exclude the API function. */
#define INCLUDE_vTaskPrioritySet            1       // 是否包含任务优先级设置函数vTaskPrioritySet：1表示包含，0表示不包含
#define INCLUDE_uxTaskPriorityGet           1       // 是否包含获取任务优先级函数uxTaskPriorityGet：1表示包含，0表示不包含
#define INCLUDE_vTaskDelete                 1       // 是否包含删除任务函数vTaskDelete：1表示包含，0表示不包含
#define INCLUDE_vTaskCleanUpResources       1       // 是否包含清理任务资源函数vTaskCleanUpResources：1表示包含，0表示不包含
#define INCLUDE_vTaskSuspend                1       // 是否包含挂起任务函数vTaskSuspend：1表示包含，0表示不包含
#define INCLUDE_vTaskDelayUntil             1       // 是否包含延迟直到某一时刻函数vTaskDelayUntil：1表示包含，0表示不包含
#define INCLUDE_vTaskDelay                  1       // 是否包含延迟任务函数vTaskDelay：1表示包含，0表示不包含
#define INCLUDE_eTaskGetState               1       // 是否包含获取任务状态函数eTaskGetState：1表示包含，0表示不包含
#define INCLUDE_xTimerPendFunctionCall      1       // 是否包含挂起定时器函数xTimerPendFunctionCall：1表示包含，0表示不包含
#define INCLUDE_xTaskAbortDelay             1       // 是否包含中止任务延迟函数xTaskAbortDelay：1表示包含，0表示不包含
#define INCLUDE_xTaskGetHandle              1       // 是否包含获取任务句柄函数xTaskGetHandle：1表示包含，0表示不包含
#define INCLUDE_xSemaphoreGetMutexHolder    1       // 是否包含获取互斥量持有者函数xSemaphoreGetMutexHolder：1表示包含，0表示不包含/* Normal assert() semantics without relying on the provision of an assert.h header file. */
#define configASSERT( x ) if( ( x ) == 0 ) { taskDISABLE_INTERRUPTS(); printf("err at line %d of file \"%s\". \r\n ",__LINE__,__FILE__); while(1); }
// 断言宏：如果条件x为0，则禁用中断，并打印错误信息（包括出错的行号和文件名），然后进入死循环。
// 这种方式的断言实现不依赖于assert.h头文件，适用于FreeRTOS等嵌入式系统。/* Map to the platform printf function. */
#define configPRINT_STRING( pcString )  printf( pcString )
// 定义平台上的printf函数：将FreeRTOS中的打印函数映射到具体平台的printf函数。
// 该宏用于打印字符串（pcString），在嵌入式系统中通常会映射到系统的标准输出。#endif /* FREERTOS_CONFIG_H */

三、任务创建

任务创建因素：对于简单任务，需要的提前创建的包括函数task1_task，优先级TASK1_TASK_PRIO，句柄Task1Task_Handler。对于TASK1_STK_SIZE，可以默认为256等基本的，不用多考虑。

xTaskCreate((TaskFunction_t )task1_task,(const char*    )"task1",(uint16_t       )TASK1_STK_SIZE,(void*          )NULL,(UBaseType_t    )TASK1_TASK_PRIO,(TaskHandle_t*  )&Task1Task_Handler);

任务的可通过挂起、恢复、删除方式对任务的运行进行操作。例如如下按键任务，操作led开关任务的挂起和恢复

void taskkey_task()
{uint8_t tres = 1;static uint8_t mode = 0;while(1){if(0 == GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_2)){taskENTER_CRITICAL();vTaskDelay(10);if(0 == GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_2)){if(0==mode){mode = 1;vTaskSuspend(Task1Task_Handler);printf("Task1 suspend\r\n");}else {mode = 0;vTaskResume(Task1Task_Handler);printf("Task1 resume\r\n");}}while(0==GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_2)){vTaskDelay(20);}taskEXIT_CRITICAL();}vTaskDelay(20);}
}