手把手教你在STM32F4上跑freeRTOS

[导读] 大家好，我是逸珺。

之前挖了图解freeRTOS的坑，挖了坑就得填。今天就从使用开始，先把freeRTOS用起来。先聊一聊在STM32F407上的如何电灯，如果只用freeRTOS点灯，无疑有点杀鸡用牛刀的感觉。但是想用freeRTOS做产品，先照类似步骤则可以验证最小系统，验证freeRTOS是否能正确跑起来，再在此基础上开始做应用开发，就把任务分解了。本文主要梳理一下如何利用官方移植例子，创建一个自己demo工程，对于没用过的有点参考价值。

注：本文基于IAR for ARM 8.22.1(个人喜欢IAR)，硬件采用正点原子的STM32F407探索者开发板，STLink V2。

准备工作

去官网https://www.freertos.org/a00104.html下载：

按图中所示下载，目前最新为202104.00，这个带多种移植好的例子。解压出来，是这样的：

• tools为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为真正的操作系统源码以及多平台移植例子，如下：

使用开源软件，记得看看README,一般会有些介绍信息。分别介绍一下该文件夹下的大体内容：

1. Demo：大部分硬件平台的官方移植例子
2. Source：内核代码，包含硬件独立文件与可移植文件
3. Test：内核测试代码
4. license：MIT开源协议，可以直接商业应用。

建立工程

1.打开IAR，创建Workspace

2.创建工程

选择空工程(Empty project)，命名为demo保存。

3. 设置工程

   右键选择Options，进入设置界面设置单片机为STM32F407VGLibrary Configuration使能CMSIS

4. 添加源文件

   4.1 新建freeRTOS文件夹4.2 添加内核文件，在工程文件夹下新建freeRTOS文件夹，将下列文件拷贝过来

FreeRTOSConfig.h是内核配置文件，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
  

  将IDLE_HOOK/TICK_HOOK禁止了，先不去关注这两个功能。

• 将STM32相关文件搬过来，如下加入到工程

• 建立main.c

  正点原子的板子，有两个LED，我们就建立两个任务来闪灯吧，相当于hello world，容易理解。

  /* 操作系统头文件. */
  #include "FreeRTOS.h"
  #include "task.h"
  #include "timers.h"
  #include "semphr.h"
  
  #include "stm32f4xx.h"
  //LED管脚
  #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时能时钟 */
    RCC_AHB1PeriphClockCmd(LED1_GPIO_CLK, ENABLE);
    /* LED1 GPIO 配置为输出 */
    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时能时钟 */
    RCC_AHB1PeriphClockCmd(LED2_GPIO_CLK, ENABLE);
    /* LED2 GPIO配置为输出 */
    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 )
  {
    /* 配置时钟，PLL,FLASH */
    SystemInit();
  
    /* 配置NVIC优先级. */
    NVIC_PriorityGroupConfig( NVIC_PriorityGroup_4 );
      
    /*LED GPIO配置*/
    prvLedInitialise();
  }
  
  //500ms LED1灯状态翻转一次
  static void led1Task( void * pvParameters )
  {
    while(1)
    {
       LED1_GPIO_PORT->ODR ^= LED1_PIN;
       vTaskDelay(500);
    }
  }
  //1000ms LED2灯状态翻转一次
  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);
      
    /* 启动任务调度器. */
    vTaskStartScheduler();    
  }
  

5.设置包含路径

5.1 右键打开options，设置C/C++编译器包含路径

5.2 设置包含路径为：

$PROJECT_DIR$是一个变量，表示当前路径，不要设成绝对路径，否则拷贝到不同路径就无法编译了。

• $PROJ_DIR$\
  $PROJ_DIR$\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示当前工程目录，利用这个变量就可以设置和工程相关的路径了，不要设置为绝对路径，否则如果工程拷贝到其他路径，就无法正确编译了。

  并设置两个宏：

  USE_STDPERIPH_DRIVER
  STM32F4XX
  

5.3 设置汇编器包含路径

6. 设置链接配置文件

注：如果遇到下面的错误，应该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 

官方例子中下面路径的startup_stm32f4xx.s为老版本

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

该警告详细信息可参考：

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

编译运行

下载运行

闪灯效果

总结一下

官方的例子，要直接拿来开发产品有很多不需要的文件，可以按照本文的步骤做些删减，先建立这样一个基本工程，然后就可以结合自己的实际硬件以及需求，开始做应用开发了。

如对本文例子工程有兴趣，可以后台回复“demo”，自行领取。