FreeRTOS 入门（一）：引入并创建工程
目录
- 一、前言
- 二、裸机开发的四种核心模式
- 三、FreeRTOS 核心思想与后续项目规划
- 四、硬件配置（基于 CT117E-M4 开发板）
- 五、从零创建 FreeRTOS 工程（CubeMX 配置）
- 5.1 芯片选择与基础配置（RCC、SYS）
- 5.2 时钟频率配置
- 5.3 FreeRTOS 组件配置
- 5.4 工程输出配置
- 六、结尾
一、前言
大家好，我是 Hello_Embed。之前我们系统学习了 C 语言数据结构（链表、栈、队列、二叉树等），但在嵌入式开发场景中，二叉树的直接应用相对有限，后续会根据实际需求随缘更新相关内容。
从本篇开始，我们将正式切入嵌入式核心开发 ——FreeRTOS 实时操作系统的学习。本系列笔记基于 B 站韦东山 FreeRTOS 系列视频，结合蓝桥杯嵌入式比赛的筹备需求，选择 CT117E-M4 开发板（STM32G431RBT6）作为实验平台，从基础概念到工程搭建，逐步推进嵌入式多任务开发的学习。
二、裸机开发的四种核心模式
在学习 RTOS 之前，先回顾裸机开发的四种经典模式，理解 RTOS 解决的核心痛点：
2.1 轮询模式
- 核心逻辑：主程序通过死循环依次执行所有操作，无优先级区分；
- 缺点：某一操作耗时过长时，会阻塞后续所有操作，执行效率极低，无法满足实时性需求。
2.2 前后台模式
- 核心逻辑：以主程序为 “后台”，中断服务程序为 “前台”，中断信号触发时打断后台进程执行；
- 优势：初步解决操作间的直接冲突；
- 缺点：中断处理时间过长时，仍会阻塞后台进程，未彻底消除操作间的相互影响。
2.3 定时器模式
- 核心逻辑：基于定时器驱动，按预设频率触发不同函数执行，实现多操作的定时调度；
- 优势：可按需求分配执行频率，比前后台模式更灵活；
- 缺点：某一函数执行耗时过长，仍会导致其他函数推迟执行，操作间的相互影响依然存在。
2.4 基于状态机模式
- 核心逻辑：将复杂函数拆分为若干独立步骤，每次调用仅执行一个步骤，快速切换执行不同函数；
- 优势：大幅降低操作间的阻塞影响，执行响应更快；
- 缺点：对于功能复杂的程序，步骤拆分难度大，维护成本高。
三、FreeRTOS 核心思想与后续项目规划
3.1 FreeRTOS 核心思想
FreeRTOS 是一款轻量级实时操作系统，核心解决方案是多任务交替执行：
- 为每个独立功能创建专属的死循环任务函数；
- 通过任务调度器严格控制各任务的执行时间片；
- 任务间交替执行，既消除了单任务阻塞的问题，又能让低精度需求场景下 “感觉各任务一直在运行”，彻底解决裸机模式下的操作间相互影响。
3.2 后续项目规划
结合开发板资源，后续将通过三个递进式小项目掌握 FreeRTOS 核心技能：
- 核心项目：打砖块游戏（将逐步用 FreeRTOS 技术优化，迭代升级）；
- 拓展项目：音乐播放、汽车游戏；
- 核心项目框架（打砖块）：
说明：教程默认使用 OLED0.96 寸屏，本笔记基于开发板搭载的 TFT-LCD2.4 寸屏，后续驱动文件与代码会做相应适配调整。
四、硬件配置（基于 CT117E-M4 开发板）
4.1 开发板核心参数
- 实验平台：CT117E-M4 嵌入式开发板；
- 微控制器：STM32G431RBT6；
- 板载布局与外设资源：
4.2 外设扩展计划
后续将根据项目需求，通过板载接口接入额外外设（如按键、传感器等），完成 FreeRTOS 多任务联动开发，具体配置会在对应项目章节详细说明。
五、从零创建 FreeRTOS 工程（CubeMX 配置）
以下是基于 STM32G431RBT6 的 FreeRTOS 工程搭建完整步骤，使用 STM32CubeMX 可视化配置，高效快捷。
5.1 芯片选择与基础配置（RCC、SYS）
- 打开 STM32CubeMX，搜索并选择芯片 “STM32G431RBT6”（根据自身开发板芯片型号选择）；
- RCC 配置（时钟源）：
选择外部时钟源（HSE），确保时钟稳定性；
- SYS 配置（调试模式）：
选择调试接口（如 Serial Wire），方便后续程序下载与调试。
5.2 时钟频率配置
根据 STM32G431 的芯片特性，配置系统时钟频率（推荐配置如下）：
确保时钟树配置无误，为 FreeRTOS 提供稳定的计时基础。
5.3 FreeRTOS 组件配置
- 在 CubeMX 左侧组件列表中，勾选 “FreeRTOS”（选择 CMSIS-V2 接口，兼容性更强）；
- 具体配置（任务、队列、定时器等初始配置）：
初始阶段保持默认配置，后续根据任务需求添加和调整；
- 任务配置细节：
可先创建一个测试任务，验证工程可行性。
5.4 工程输出配置
- Project 配置（工程路径、名称、工具链）：
选择工程保存路径，命名规范（如 “FreeRTOS_Demo_STM32G431”），工具链选择 MDK-ARM（Keil）；
- 代码生成配置：
勾选 “生成独立的.c/.h 文件”，便于代码管理；
- 工程后续设置（Keil 中）：
- 修改烧录方式（对应开发板调试器，如 J-Link、ST-Link）；
- 勾选 “重载并运行”（下载程序后自动运行）；
- 取消 Pack 中 “enable” 的勾选（避免兼容性问题）。
注意：若使用 STM32F103C8T6 开发板，建议直接跟随韦东山视频的配置步骤操作；FreeRTOS 的核心思想与硬件无关，掌握基础逻辑后可跨芯片融会贯通。
六、结尾
本篇笔记完成了从数据结构到嵌入式 FreeRTOS 的过渡，明确了裸机开发的痛点与 RTOS 的核心优势，同时基于 STM32G431RBT6 完成了 FreeRTOS 工程的基础搭建。
后续将以 “打砖块游戏” 为核心，逐步学习 FreeRTOS 的多任务创建、任务调度、队列通信、定时器使用等核心技能，结合 TFT-LCD 屏驱动、按键中断、外设联动等嵌入式开发必备知识点，实现从 “裸机” 到 “多任务 OS” 的跨越。
嵌入式开发的核心是 “理论 + 实践”，后续将通过具体项目拆解知识点，确保每个环节都能动手验证。我是 Hello_Embed，FreeRTOS 系列笔记将持续更新，欢迎关注，一起扎实掌握嵌入式多任务开发的核心技能！