FreeRTOS源码概述

FreeRTOS源码概述

1 FreeRTOS目录结构

使用 STM32CubeMX 创建的 FreeRTOS 工程中，FreeRTOS 相关的源码如下：

主要涉及2个目录：

• Core
  • Inc 目录下的 FreeRTOSConfig.h 是配置文件
  • Src 目录下的 freertos.c 是 STM32CubeMX 创建的默认任务
• Middlewares\Third_Party\FreeRTOS\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

2 核心文件

FreeRTOS的最核心文件只有2个：

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

将其他的文件以及作用也一并列出如下：

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

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

4 头文件相关

4.1 头文件目录

FreeRTOS需要3个头文件目录：

• FreeRTOS 本身的头文件：
  Middlewares\Third_Party\FreeRTOS\Source\include

• 移植时用到的头文件：
  Middlewares\Third_Party\FreeRTOS\Source\portable[compiler][architecture]

• 含有配置文件 FreeRTOSConfig.h 的目录：Core\Inc

4.2 头文件

头文件	作用
FreeRTOSConfig.h	FreeRTOS 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

5 内存管理

  文件在 Middlewares\Third_Party\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。

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

6 入口函数

在 Core\Src\main.c 的 main 函数里，初始化了 FreeRTOS 环境、创建了任务，然后启动调度器。源码如下：

/* Init scheduler */osKernelInitialize(); /* 初始化FreeRTOS运行环境 */MX_FREERTOS_Init(); /* 创建任务 *//* Start scheduler */osKernelStart(); /* 启动调度器 */

7 数据类型和编码规范

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_2
  • 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

7.2 变量名

变量名前缀	含义
c	char
s	int16_t，short
l	int32_t，long
x	BaseType_t，其他非标准的类型：结构体、task handle、queue handle等
u	unsigned
p	指针
uc	uint8_t，unsigned char
pc	char 指针

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

7.4 宏

宏的名字是大写，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：

宏	值
pdTRUE	1
pdFALSE	0
pdPASS	1
pdFAIL	0