韦东山freeRTOS系列教程之【第一章】FreeRTOS概述与体验

2024-03-31 23:18

本文主要是介绍韦东山freeRTOS系列教程之【第一章】FreeRTOS概述与体验,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

文章目录

  • 教程目录
  • 1.1 FreeRTOS目录结构
  • 1.1 FreeRTOS目录结构
  • 1.2 核心文件
  • 1.3 移植时涉及的文件
  • 1.4 头文件相关
    • 1.4.1 头文件目录
    • 1.4.2 头文件
  • 1.5 内存管理
  • 1.6 Demo
  • 1.7 数据类型和编程规范
    • 1.7.1 数据类型
    • 1.7.2 变量名
    • 1.7.3 函数名
    • 1.7.4 宏的名
  • 1.8 安装Keil
    • 1.8.1 下载Keil
    • 1.8.2 安装Keil
    • 1.8.3 安装Pack
  • 1.9 使用模拟器运行第1个程序
  • 1.10 使用逻辑分析仪

需要获取更好阅读体验的同学,请访问我专门设立的站点查看,地址:http://rtos.100ask.net/

教程目录

本教程连载中,篇章会比较多,为方便同学们阅读,点击这里可以查看文章的 目录列表,目录列表页面地址:https://blog.csdn.net/thisway_diy/article/details/121399484

1.1 FreeRTOS目录结构

以Keil工具下STM32F103芯片为例,它的FreeRTOS的目录如下:

1.1 FreeRTOS目录结构

以Keil工具下STM32F103芯片为例,它的FreeRTOS的目录如下:

在这里插入图片描述

主要涉及2个目录:

  • Demo
    • Demo目录下是工程文件,以"芯片和编译器"组合成一个名字
    • 比如:CORTEX_STM32F103_Keil
  • Source
    • 根目录下是核心文件,这些文件是通用的
    • portable目录下是移植时需要实现的文件
      • 目录名为:[compiler]/[architecture]
      • 比如:RVDS/ARM_CM3,这表示cortexM3架构在RVDS工具上的移植文件

1.2 核心文件

FreeRTOS的最核心文件只有2个:

  • FreeRTOS/Source/tasks.c
  • FreeRTOS/Source/list.c

其他文件的作用也一起列表如下:

FreeRTOS/Source/下的文件作用
tasks.c必需,任务操作
list.c必须,列表
queue.c基本必需,提供队列操作、信号量(semaphore)操作
timer.c可选,software timer
event_groups.c可选,提供event group功能
croutine.c可选,过时了

1.3 移植时涉及的文件

移植FreeRTOS时涉及的文件放在FreeRTOS/Source/portable/[compiler]/[architecture]目录下,

比如:RVDS/ARM_CM3,这表示cortexM3架构在RVDS或Keil工具上的移植文件。

里面有2个文件:

  • port.c
  • portmacro.h

1.4 头文件相关

1.4.1 头文件目录

FreeRTOS需要3个头文件目录:

  • FreeRTOS本身的头文件:FreeRTOS/Source/include
  • 移植时用到的头文件:FreeRTOS/Source/portable/[compiler]/[architecture]
  • 含有配置文件FreeRTOSConfig.h的目录

1.4.2 头文件

列表如下:

头文件作用
FreeRTOSConfig.hFreeRTOS的配置文件,比如选择调度算法:configUSE_PREEMPTION
每个demo都必定含有FreeRTOSConfig.h
建议去修改demo中的FreeRTOSConfig.h,而不是从头写一个
FreeRTOS.h使用FreeRTOS API函数时,必须包含此文件。
在FreeRTOS.h之后,再去包含其他头文件,比如:
task.h、queue.h、semphr.h、event_group.h

1.5 内存管理

文件在FreeRTOS/Source/portable/MemMang下,它也是放在portable目录下,表示你可以提供自己的函数。

源码中默认提供了5个文件,对应内存管理的5种方法。

参考文章:FreeRTOS说明书吐血整理【适合新手+入门】

后续章节会详细讲解。

文件优点缺点
heap_1.c分配简单,时间确定只分配、不回收
heap_2.c动态分配、最佳匹配碎片、时间不定
heap_3.c调用标准库函数速度慢、时间不定
heap_4.c相邻空闲内存可合并可解决碎片问题、时间不定
heap_5.c在heap_4基础上支持分隔的内存块可解决碎片问题、时间不定

1.6 Demo

Demo目录下是预先配置好的、没有编译错误的工程。目的是让你可以基于它进行修改,以适配你的单板。

这些Demo还可以继续精简:

  • Demo/Common中的文件可以完全删除
  • main函数中只需要保留2个函数:
    • prvSetupHardware()
    • vTaskStartScheduler()
    • 如下图所示

在这里插入图片描述

1.7 数据类型和编程规范

1.7.1 数据类型

每个移植的版本都含有自己的portmacro.h头文件,里面定义了2个数据类型:

  • TickType_t:
    • FreeRTOS配置了一个周期性的时钟中断:Tick Interrupt
    • 每发生一次中断,中断次数累加,这被称为tick count
    • tick count这个变量的类型就是TickType_t
    • TickType_t可以是16位的,也可以是32位的
    • FreeRTOSConfig.h中定义configUSE_16_BIT_TICKS时,TickType_t就是uint16_t
    • 否则TickType_t就是uint32_t
    • 对于32位架构,建议把TickType_t配置为uint32_t
  • BaseType_t:
    • 这是该架构最高效的数据类型
    • 32位架构中,它就是uint32_t
    • 16位架构中,它就是uint16_t
    • 8位架构中,它就是uint8_t
    • BaseType_t通常用作简单的返回值的类型,还有逻辑值,比如pdTRUE/pdFALSE

1.7.2 变量名

变量名有前缀:

变量名前缀含义
cchar
sint16_t,short
lint32_t,long
xBaseType_t,
其他非标准的类型:结构体、task handle、queue handle等
uunsigned
p指针
ucuint8_t,unsigned char
pcchar指针

1.7.3 函数名

函数名的前缀有2部分:返回值类型、在哪个文件定义。

函数名前缀含义
vTaskPrioritySet返回值类型:void
在task.c中定义
xQueueReceive返回值类型:BaseType_t
在queue.c中定义
pvTimerGetTimerID返回值类型:pointer to void
在tmer.c中定义

1.7.4 宏的名

宏的名字是大小,可以添加小写的前缀。前缀是用来表示:宏在哪个文件中定义。

宏的前缀含义:在哪个文件里定义
port (比如portMAX_DELAY)portable.h或portmacro.h
task (比如taskENTER_CRITICAL())task.h
pd (比如pdTRUE)projdefs.h
config (比如configUSE_PREEMPTION)FreeRTOSConfig.h
err (比如errQUEUE_FULL)projdefs.h

通用的宏定义如下:

pdTRUE1
pdFALSE0
pdPASS1
pdFAIL0

1.8 安装Keil

本教程的所有程序,都是使用Keil开发,运行在Keil的模拟器上。

1.8.1 下载Keil

Keil-MDK(Keil ARM Microcontroller Development Kit)前生是德国Keil公司,后被ARM收购,是ARM官方的集成开发环境。

打开Keil官网(https://www.keil.com/download/product/),点击“MDK-Arm”进行下载。

在这里插入图片描述

随后进入个人信息完善页面,按提示填写所有的信息,如下图所示,填写完后,点击“Submit”提交。

在这里插入图片描述

随后进入下载页面,点击“MDK532.EXE”即可下载。

在这里插入图片描述

1.8.2 安装Keil

下载完后,点击运行该文件,进入安装界面,选择“Next >>”。

在这里插入图片描述

接着进入用户协议界面,勾选同意协议,点击“Next >>”。

在这里插入图片描述

然后设置安装路径,如下图所示:

  • 第一个“Core”是软件的安装路径,

  • 第二个“Pack”是芯片的硬件支持包的安装路径,

保持默认路径或者设置为如下图所示一样的即可。

如果是自定义设置,建议为全英文路径,不建议为包含有中文的路径

选择好之后点击“Next >>”。

在这里插入图片描述

随后需要设置个人信息,随便填写即可,如下图所示。

在这里插入图片描述
之后便进入安装进度界面,等待安装完成。

安装过程中,回弹出驱动安装界面,勾选“始终信任来自‘ARM Ltd’的软件”,然后点击“安装”,如下图。

在这里插入图片描述
之后会自动进入“Pack Installer”界面,这里会检查安装的编译器、CMSIS等是否是最新的,由于我们安装的是官网提供的最新的MDK,所以这里一般情况下都是不需要更新的。

1.8.3 安装Pack

一个Keil的开发环境,除了Keil软件,还需要安装对应的Pack。

比如这里目标机的MCU是STM32F103ZET6,就需要下载该系列的的Pack,如果是STM32F4系列,就需要下其它系列Pack。

使用“Pack Installer”可以方便的对Pack安装和管理。

在左上角搜索框输入“STM32F103”,展开搜索结果,可以看到STM32F103ZE,点击右边的简介链接即可跳转到Pack下载页面。

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

下载完成得到“Keil.STM32F1xx_DFP.2.3.0.pack”。

直接双击该文件,随后弹出如下图所示界面,点击“Next”进行安装。

在这里插入图片描述

至此,Keil和Pack就安装完成了。

1.9 使用模拟器运行第1个程序

先获取配套示例代码。

双击"FreeRTOS_01_create_task\FreeRTOS\Demo\CORTEX_STM32F103_Keil\RTOSDemo.uvprojx"打开第一个示例。

打开之后,首先要编译工程,才能使用模拟器运行,点击"Build"图标进行编译,如下图所示:
在这里插入图片描述

编译完成后,点击"Debug"按钮进行仿真,如下图所示:
在这里插入图片描述

第一个程序里面创建了两个任务,两个任务一直打印各自的信息。

这里需要打开串口显示模拟窗口,显示任务的打印内容。

点击左上角菜单的“View”,然后选择“Serial Windows”,点击“UART #1”,如下图所示:

在这里插入图片描述

最后,点击“Run”运行程序,右下角串口显示窗口将打印两个任务的信息。

在这里插入图片描述

如果想退出模拟器仿真,再次"Debug"按钮退出,如下图所示:

在这里插入图片描述

1.10 使用逻辑分析仪

本课程的程序有两种输出方式:

  • 串口:查看打印信息
  • 逻辑分析仪:观察全局变量的波形,根据波形解析任务调度情况

下面举例说明逻辑分析仪的用法。

双击"FreeRTOS_06_taskdelay\FreeRTOS\Demo\CORTEX_STM32F103_Keil\RTOSDemo.uvprojx"打开该示例。

打开之后,首先要编译工程,点击"Build"图标进行编译。

编译完成后,点击"Debug"按钮进行仿真。

本实例使用模拟器的逻辑分析仪观察现象。

首先在“main.c”的主函数加入断点,在代码行前的灰色处,点击一下就会有一个红色小点,就是设置的“断点”。

在这里插入图片描述

然后点击“Run”运行,程序运行到断点位置,就会停下来等待下一步操作:

  • 在代码中找到全局变量flag

  • 鼠标选中flag,然后点击鼠标右键,在弹出的菜单里选择"Add ‘flag’ to…",选择“Analyzer”,

    如下图所示:
    在这里插入图片描述
    此时在代码框上面,就会出现逻辑分析仪“Logic Analyzer”显示窗口,里面分析的就是变量flag。

点击这个flag,然后右键,选择“Bit”,以便观察,如下图所示:
在这里插入图片描述

再点击一下“Run”,继续运行,此时逻辑分析仪窗口显示变量flag的bit值变化,如下图所示:
在这里插入图片描述

在逻辑分析仪窗口,可以使用鼠标滚轮放大、缩小波形。

需要获取更好阅读体验的同学,请访问我专门设立的站点查看,地址:http://rtos.100ask.net/

这篇关于韦东山freeRTOS系列教程之【第一章】FreeRTOS概述与体验的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/865621

相关文章

Spring Security 从入门到进阶系列教程

Spring Security 入门系列 《保护 Web 应用的安全》 《Spring-Security-入门(一):登录与退出》 《Spring-Security-入门(二):基于数据库验证》 《Spring-Security-入门(三):密码加密》 《Spring-Security-入门(四):自定义-Filter》 《Spring-Security-入门(五):在 Sprin

水位雨量在线监测系统概述及应用介绍

在当今社会,随着科技的飞速发展,各种智能监测系统已成为保障公共安全、促进资源管理和环境保护的重要工具。其中,水位雨量在线监测系统作为自然灾害预警、水资源管理及水利工程运行的关键技术,其重要性不言而喻。 一、水位雨量在线监测系统的基本原理 水位雨量在线监测系统主要由数据采集单元、数据传输网络、数据处理中心及用户终端四大部分构成,形成了一个完整的闭环系统。 数据采集单元:这是系统的“眼睛”,

Makefile简明使用教程

文章目录 规则makefile文件的基本语法:加在命令前的特殊符号:.PHONY伪目标: Makefilev1 直观写法v2 加上中间过程v3 伪目标v4 变量 make 选项-f-n-C Make 是一种流行的构建工具,常用于将源代码转换成可执行文件或者其他形式的输出文件(如库文件、文档等)。Make 可以自动化地执行编译、链接等一系列操作。 规则 makefile文件

科研绘图系列:R语言扩展物种堆积图(Extended Stacked Barplot)

介绍 R语言的扩展物种堆积图是一种数据可视化工具,它不仅展示了物种的堆积结果,还整合了不同样本分组之间的差异性分析结果。这种图形表示方法能够直观地比较不同物种在各个分组中的显著性差异,为研究者提供了一种有效的数据解读方式。 加载R包 knitr::opts_chunk$set(warning = F, message = F)library(tidyverse)library(phyl

【生成模型系列(初级)】嵌入(Embedding)方程——自然语言处理的数学灵魂【通俗理解】

【通俗理解】嵌入(Embedding)方程——自然语言处理的数学灵魂 关键词提炼 #嵌入方程 #自然语言处理 #词向量 #机器学习 #神经网络 #向量空间模型 #Siri #Google翻译 #AlexNet 第一节:嵌入方程的类比与核心概念【尽可能通俗】 嵌入方程可以被看作是自然语言处理中的“翻译机”,它将文本中的单词或短语转换成计算机能够理解的数学形式,即向量。 正如翻译机将一种语言

Java 创建图形用户界面(GUI)入门指南(Swing库 JFrame 类)概述

概述 基本概念 Java Swing 的架构 Java Swing 是一个为 Java 设计的 GUI 工具包,是 JAVA 基础类的一部分,基于 Java AWT 构建,提供了一系列轻量级、可定制的图形用户界面(GUI)组件。 与 AWT 相比,Swing 提供了许多比 AWT 更好的屏幕显示元素,更加灵活和可定制,具有更好的跨平台性能。 组件和容器 Java Swing 提供了许多

SWAP作物生长模型安装教程、数据制备、敏感性分析、气候变化影响、R模型敏感性分析与贝叶斯优化、Fortran源代码分析、气候数据降尺度与变化影响分析

查看原文>>>全流程SWAP农业模型数据制备、敏感性分析及气候变化影响实践技术应用 SWAP模型是由荷兰瓦赫宁根大学开发的先进农作物模型,它综合考虑了土壤-水分-大气以及植被间的相互作用;是一种描述作物生长过程的一种机理性作物生长模型。它不但运用Richard方程,使其能够精确的模拟土壤中水分的运动,而且耦合了WOFOST作物模型使作物的生长描述更为科学。 本文让更多的科研人员和农业工作者

【编程底层思考】垃圾收集机制,GC算法,垃圾收集器类型概述

Java的垃圾收集(Garbage Collection,GC)机制是Java语言的一大特色,它负责自动管理内存的回收,释放不再使用的对象所占用的内存。以下是对Java垃圾收集机制的详细介绍: 一、垃圾收集机制概述: 对象存活判断:垃圾收集器定期检查堆内存中的对象,判断哪些对象是“垃圾”,即不再被任何引用链直接或间接引用的对象。内存回收:将判断为垃圾的对象占用的内存进行回收,以便重新使用。

flume系列之:查看flume系统日志、查看统计flume日志类型、查看flume日志

遍历指定目录下多个文件查找指定内容 服务器系统日志会记录flume相关日志 cat /var/log/messages |grep -i oom 查找系统日志中关于flume的指定日志 import osdef search_string_in_files(directory, search_string):count = 0

沁恒CH32在MounRiver Studio上环境配置以及使用详细教程

目录 1.  RISC-V简介 2.  CPU架构现状 3.  MounRiver Studio软件下载 4.  MounRiver Studio软件安装 5.  MounRiver Studio软件介绍 6.  创建工程 7.  编译代码 1.  RISC-V简介         RISC就是精简指令集计算机(Reduced Instruction SetCom