【GD32450I-EVAL】+ 05FreeRTOS移植与任务创建

DDZZ669

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本帖最后由 DDZZ669 于 2020-9-26 15:34 编辑

FreeRTOS是一个迷你的实时操作系统内核。作为一个轻量级的操作系统，功能包括：任务管理、时间管理、信号量、消息队列、内存管理、记录功能、软件定时器、协程等，可基本满足较小系统的需要。

1 FreeRTOS基本结构

FreeRTOS系统简单小巧、文件数量少、通常情况下内核占用4~9k字节空间，代码主要由C编写，可移植性高，已实现在30多种架构的芯片上移植。

由于FreeRTOS的最新代码目前从官网下载的速度特别慢，这里先以之前的FreeRTOS v9.0.0版本为例进行实验。FreeRTOS代码包含FreeRTOS和FreeRTOS-Plus文件夹，后者是一些补充文件，一般用不到，可以先忽略。

在FreeRTOS文件夹中主要关注source文件夹，这里是FreeRTOS的全部源码，包括6个c文件和include文件夹下的多个h文件。另外，在portable文件夹下，是针对不同硬件平台的单独区分使用的代码，目前考虑使用Keil开发STM32F407，所以portable文件夹只需使用RVDS的ARM_CM4F以及MemMang。

关于各个c文件的主要用途:

port.c : 针对不同硬件平台的接口
heap_4.c : 内存管理相关
croutine.c : 协程相关
event_groups.c : 事件标志组相关
list.c : 列表，FreeRTOS的一种基础数据结构
queue.c : 队列相关
tasks.c : 任务创建、挂起、恢复、调度相关
timers.c : 软件定时器相关

在Demo文件夹下还需要用到一个FreeRTOSConfig.h，该文件中通过各种宏定义的方式来配置FreeRTOS需要使用哪些资源。

2 FreeRTOS移植

2.1 准备一个基础工程

这里以光盘资料里的LED工程为基础，移植FreeRTOS系统。先来看一下LED基础工程的结构：

2.2 添加FreeRTOS库文件

把FreeRTOS源码中的Source文件夹复制出来并重命名为FreeRTOS（便于与GD32F4库文件区分），用于添加到LED基础工程中，Source文件夹中的portable子文件夹中，只保留RVDS与MemMang，其余的用不到可以删除。

另外还需要一个名为“FreeRTOSConfig.h”的配置文件，因为FreeRTOSv9.0中还没有GD32F450的Demo，可以先使用Demo文件夹下的CORTEX_M4F_STM32F407ZG-SK文件夹里的这个文件，因为它们同属M4内核。然后将该文件放到include子文件夹中。

将FreeRTOS源码中的c文件添加到LED基础工程中：

再添加头文件的路径：

2.3 编译与配置

添加FreeRTOS的C文件并添加H文件搜索路径后，编译一下工程，提示3个错误：

port.c和gd32f4xx_it.c中的函数重复定义了，因为port.c的FreeRTOS中的文件，那我们不修改它，而是把gd32f4xx_it.c中的同名函数先注释掉，并再次编译，就不报错了：

3 任务创建示例

使用FreeRTOS开发，与裸机开发的最大区别就是，裸机程序是一条主线从上到下执行，再配合中断功能来实现紧急时间的处理。而使用FreeRTOS等实时操作系统，可以将所以实现的各个功能单独设计为一个个子任务，每个子任务都是一个死循环，通过任务的调度的方式来实现各个子任务的运行与信息交流。

以下是两个LED灯的测试程序，LED1子任务的功能是每隔500ms进行亮灭转换，LED2子任务的功能是亮200ms，灭800ms循环。这两个子任务通过系统调度的方式，各自运行，互不影响。

另外，FreeRTOS中首先需要一个起始任务，用来创建其它任务，创建完其它任务后，该任务将自己删除。

#include "gd32f4xx.h"
#include "gd32f450i_eval.h"

#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"

//任务参数--------------------------
//优先级 堆栈大小 任务句柄 任务函数
#define START_TASK_PRIO		1
#define START_STK_SIZE 		128  
TaskHandle_t StartTask_Handler;
void start_task(void *pvParameters);

#define TASK1_TASK_PRIO		2
#define TASK1_STK_SIZE 		128  
TaskHandle_t Task1Task_Handler;
void task1_task(void *pvParameters);

#define TASK2_TASK_PRIO		3	
#define TASK2_STK_SIZE 		128  
TaskHandle_t Task2Task_Handler;
void task2_task(void *pvParameters);

int main(void)
{ 
	//设置系统中断优先级分组4(FreeRTOS中的默认方式！)
	nvic_priority_group_set(NVIC_PRIGROUP_PRE4_SUB0);
	
    gd_eval_led_init(LED1);
    gd_eval_led_init(LED2);
    
	
	//创建开始任务
	xTaskCreate((TaskFunction_t )start_task,            //任务函数
				(const char*    )"start_task",          //任务名称
				(uint16_t       )START_STK_SIZE,        //任务堆栈大小
				(void*          )NULL,                  //传递给任务函数的参数
				(UBaseType_t    )START_TASK_PRIO,       //任务优先级
				(TaskHandle_t*  )&StartTask_Handler);   //任务句柄  
	//开启任务调度				
	vTaskStartScheduler(); 
    
}



//开始任务任务函数
void start_task(void *pvParameters)
{
    taskENTER_CRITICAL();           //进入临界区
	
    //创建TASK1任务
    xTaskCreate((TaskFunction_t )task1_task,             
                (const char*    )"task1_task",           
                (uint16_t       )TASK1_STK_SIZE,        
                (void*          )NULL,                  
                (UBaseType_t    )TASK1_TASK_PRIO,        
                (TaskHandle_t*  )&Task1Task_Handler);   
    //创建TASK2任务
    xTaskCreate((TaskFunction_t )task2_task,     
                (const char*    )"task2_task",   
                (uint16_t       )TASK2_STK_SIZE,
                (void*          )NULL,
                (UBaseType_t    )TASK2_TASK_PRIO,
                (TaskHandle_t*  )&Task2Task_Handler); 
				
    vTaskDelete(StartTask_Handler); //删除开始任务
				
    taskEXIT_CRITICAL();            //退出临界区
}

//task1任务函数
void task1_task(void *pvParameters)
{
	while(1)
	{
		gd_eval_led_toggle(LED1);
        vTaskDelay(500); //延时500ms
	}
}

//task2任务函数
void task2_task(void *pvParameters)
{
	while(1)
	{
        gd_eval_led_on(LED2);;
        vTaskDelay(200); //延时200ms
		gd_eval_led_off(LED2);;
        vTaskDelay(800); //延时800ms
	}
}