基于S32K144 移植 FreeRTOS 10.1.1

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内容目录

一、FreeRTOS 源码的获取
二、移植 FreeRTOS
参考文献

一、FreeRTOS 源码的获取

图 1-1 FreeRTOS 官方网站.png

点击左边的【Download Source】,选择相应的方式下载源码：

图 1- 2 FreeRTOS 下载.png

【Latest News】显示的是当前 FreeRTOS 的版本信息和支持的一些芯片信息，点击【Download Source Code and Projects】后，稍等一会就会自动下载官方的 .exe 文件：FreeRTOSv10.1.1.exe，双击运行，选择安装目录，等待完成，目录结构如下：

图 1- 3 FreeRTOS 目录结构.png

① FreeRTOS : 主要存放的是 OS 的源码和 DEMO；
② FreeRTOS-Plus : 主要存放的是 OS 的一些扩展功能，比如 TCP/IP；
我们目前要使用的是 FreeRTOS 目录的内容：

图 1- 4 FreeRTOS 目录结构.png

① DEMO ：FreeRTOS 给各个厂商开发的例程文件；
② License : 里面存放了 license 说明文档；
③ Source : 内核代码文件，移植主要用到的文件都在这里面；

图 1- 5 Source 目录结构.png

① include : 存放的事通用的头文件
② portable : 与编译器有关的代码，里面存放着不同编译器的工程文件；

这时候我们需要的文件目录大概就是：
① Source 目录下的文件
② Source 目录下的 include 文件夹
③ Source 目录下的 portable 文件夹下面的MemMang 和 RVDS
④ Demo 目录下的例程里面的FreeRTOSConfig.h 文件

二、移植 FreeRTOS

基于裸板的 Driver 的工程已经完成，现在就把 FreeRTOS 移植过来，在工程目录新建文件夹：
① src : 把 FreeRTOS 目录下的源文件都放进来，除了 include 文件夹和 portable 文件夹
② include : 把 FreeRTOS 目录下的 include 文件夹复制过来
③ portable : 把 RVDS 文件夹和 Memmang 文件夹复制过来

图 2- 1 src 文件夹.png

图 2- 2 include 文件夹.png

图 2- 3 portable 文件夹.png

在工程里面添加组，并把相应文件都添加进来：
① freertos/src ：把所有 src 文件夹里面的源文件都添加进来
② freertos/portable ：把 MemMang 文件夹的 heap_4.c 和 RVDS/ ARM_CM4F/port.c 添加进来
③ app : 把Demo 里面的CORTEX_M4F_STM32F407ZG-SK 的FreeRTOSConfig.h 复制到 app 文件夹

图 2- 4 工程组结构.png

图 2- 5 设置 FreeRTOS 头文件路径.png

图 2- 6 添加 FreeRTOS 头文件.png

先进行一次编译，发现报错：

图 2- 7 首次编译报错.png

从报错的内容看，都是缺少定义后缀为 Hook 的函数，这些函数都是钩子函数，我们在提示错误的源文件里面都能找到相应的函数声明：

图 2- 8 缺少定义的钩子函数.png

因为我们在 FreeRTOSConfig.h 里面打开了一些宏定义，这些宏定义打开后，源文件会使用这些钩子函数，这里我们只要把这些钩子函数定义一下就行了，在 main.c 我们把这几个钩子函数都定义出来：

/* hook function,no using,avoid compiler indicate error */
void vApplicationStackOverflowHook( TaskHandle_t xTask, char *pcTaskName )
{}void vApplicationTickHook( void )
{}void vApplicationIdleHook( void )
{}void vApplicationMallocFailedHook( void )
{}

添加定义完成后，我们再次编译，

图 2- 9 缺少SystemCoreClock 定义.png

修改 FreeRTOSConfig.h

#define configUSE_PREEMPTION            1
#define configUSE_IDLE_HOOK             1
#define configUSE_TICK_HOOK             1
#define configCPU_CLOCK_HZ              ( 80000000UL ) //( 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  2
#define configUSE_RECURSIVE_MUTEXES     1
#define configUSE_MALLOC_FAILED_HOOK    1
#define configUSE_APPLICATION_TASK_TAG  0
#define configUSE_COUNTING_SEMAPHORES   1
#define configGENERATE_RUN_TIME_STATS   0

再次编译，发现编译已经能正常通过了：

图 2- 10 添加钩子函数后编译通过.png

至此，FreeRTOS 相应的文件已经都添加进来了，点击编译，能正常编译通过，但是系统还不能工作，因为 FreeRTOS 需要一个定时器作为系统的心跳，cortex-m4 内核提供了一个 systick 系统定时器，做为嵌入式操作系统的心跳，我们参考清华大学出版社出版的《ARM Cortex-M3与Cortex-M4权威指南》和《Cortex-M3权威指南》来配置 systick 定时器。

配置完 systick 定时器，只是开启了定时以及中断使能，但是中断优先级还没有设置，cortex-m4 内核有一个系统控制块单元 SBC，System Control Block 的 SHR 寄存器可以配置系统中断的优先级：

最终寄存器配置：

unsigned int  SysTick_Config(unsigned int ticks)
{SysTick->LOAD  = (uint32_t)(ticks - 1UL);                         /* set reload register */   SCB->SHP[(((uint32_t)-1) & 0xFUL)-4UL] = (uint8_t)((((1UL << 4) - 1UL) << (8U - 4)) & (uint32_t)0xFFUL);SysTick->VAL   = 0UL;                                             /* Load the SysTick Counter Value */SysTick->CTRL  = (1<<2) |(1<<1) |(1<<0);                         /* Enable SysTick IRQ and SysTick Timer */return (0UL);                                                     /* Function successful */
}

配置完 systick ，main.c 也需要修改，FreeRTOS 需要建立任务才能执行：

void systick_init(void)
{SysTick_Config(80000);
}int main(void)
{bsp_init();systick_init();/* Create the queue. */xQueue = xQueueCreate( mainQUEUE_LENGTH, sizeof( unsigned long ) );xTaskCreate((TaskFunction_t )AppTask,  (const char*    )"AppTask",(uint16_t       )512,  (void*          )NULL,(UBaseType_t    )5, (TaskHandle_t*  )&AppTask_Handle); xTaskCreate( UartQueueReceiveTask, "RX", 128, NULL, 2, NULL );xTaskCreate( UartQueueSendTask, "TX", 128, NULL, 3, NULL );                     vTaskStartScheduler();   while(1);
}

在主函数初始化 systick 后，利用 FreeRTOS 系统提供的接口 xTaskCreate 创建名字为 “App” 的任务，点击编译：

图 2- 11 堆栈空间不足.png

从提示中可以看到，错误提示的是 head_4.c 的 bss 段没有空间存放了，这时候看 FreeRTOSConfig.h 里面的配置：

#define configUSE_PREEMPTION            1
#define configUSE_IDLE_HOOK             1
#define configUSE_TICK_HOOK             1
#define configCPU_CLOCK_HZ              ( 48000000UL ) //( 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  2
#define configUSE_RECURSIVE_MUTEXES     1
#define configUSE_MALLOC_FAILED_HOOK    1
#define configUSE_APPLICATION_TASK_TAG  0
#define configUSE_COUNTING_SEMAPHORES   1
#define configGENERATE_RUN_TIME_STATS   0

堆栈目前设定的大小是 75*1024，太大了，设置小一点：

#define configUSE_PREEMPTION            1
#define configUSE_IDLE_HOOK             1
#define configUSE_TICK_HOOK             1
#define configCPU_CLOCK_HZ              ( 48000000UL ) //( 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 ) 8192 ) //( ( 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  2
#define configUSE_RECURSIVE_MUTEXES     1
#define configUSE_MALLOC_FAILED_HOOK    1
#define configUSE_APPLICATION_TASK_TAG  0
#define configUSE_COUNTING_SEMAPHORES   1
#define configGENERATE_RUN_TIME_STATS   0

这时候编译就通过了。把程序下载到 EVM 板子上，就可以看到蓝色的小灯不停的闪烁，这说明移植过来的 FreeRTOS 能工作了，到此，整个移植流程已经完成了。

参考文献

《ARM Cortex-M3与Cortex-M4权威指南》
《CM3权威指南》

代码路径：
链接: https://pan.baidu.com/s/1O45iXaZ1RMdszz1_Y3NiOA 提取码: xevj

作者：Depthkernelcore
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