FreeRTOS介绍 和 将FreeRTOS移植到STM32F103C8T6

一、FreeRTOS 介绍

什么是 FreeRTOS ？

Free即免费的，RTOS的全称是Real time operating system，中文就是实时操作系统。

注意：RTOS不是指某一个确定的系统，而是指一类操作系统。比如：uc/OS，FreeRTOS，RTX， RT-Thread等这些都是RTOS类操作系统。

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。 由于RTOS需占用一定的系统资源(尤其是RAM资源)，只有μC/OS-II、 embOS、salvo、FreeRTOS等少数实时操作系统能在小RAM单片机上运行。相对μC/OS-II、 embOS等商业操作系统，FreeRTOS操作系统是完全免费的操作系统，具有源码公开、可移 植、可裁减、调度策略灵活的特点，可以方便地移植到各种单片机上运行。

为什么选择 FreeRTOS ?

• FreeRTOS 是免费的；
• 很多半导体厂商产品的SDK（Software Development Kit）软件开发工具包，就使用FreeRTOS 作为其操作系统，尤其是WIFI、蓝牙这些带有协议栈的芯片或模块。
• 简单，因为FreeRTOS的文件数量很少。

FreeRTOS 资料与源码下载

官网资料：点击直达官网

祼机开发与 FreeRTOS

祼机（Bare Machine）是指硬件系统上没有任何操作系统支持的情况。在祼机开发中，开发者需要自己编写所有的驱动程序和操作系统，以实现设备控制和任务管理等功能。

FreeRTOS是一款面向嵌入式系统的实时操作系统，具有轻量级、可移植、开放源代码等特点。在祼机开发中，可以使用FreeRTOS作为操作系统，来简化开发过程。

在祼机开发中使用FreeRTOS，需要进行以下步骤：

1. 在硬件系统上移植FreeRTOS操作系统。

2. 编写任务函数，实现任务的具体功能。

3. 使用FreeRTOS提供的API接口来进行任务管理、内存管理、时间管理、中断处理等操作。

4. 根据具体需求，编写设备驱动程序，以实现对硬件设备的控制。

需要注意的是，在祼机开发中使用FreeRTOS，需要对系统硬件和软件进行深入的了解和掌握，因此开发过程较为复杂。同时，由于没有操作系统的支持，所以开发者需要对任务管理、内存管理等方面进行更加细致和严密的设计，以确保系统的稳定性和可靠性。

FreeRTOS 实现多任务的原理

• 严格来说 FreeRTOS 并不是实时操作系统，因为它是分时复用的。
• 系统将时间分割成很多时间片，然后轮流执行各个任务。
• 每个任务都是独立运行的，互不影响，由于切换的频率很快，就感觉像是同时运行的一样

二、移植 FreeRTOS 到 STM32F103C8T6

手动移植

过程复杂且繁琐，对新手不友好。如有需要手动移植，可参照大佬：FreeRTOS手动移植到STM32

使用CubeMX快速移植

快速移植流程

1. 在 SYS 选项里，将 Debug 设为 Serial Wire ，并且将 Timebase Source 设为 TIM2 （其它定 时器也行）。为何要如此配置？下文解说。

2. 将 RCC 里的 HSE 设置为 Crystal/Ceramic Resonator 。

3. 时钟配置

4.打开串口

5. 选择 FREERTOS 选项，并将 Interface 改为 CMSIS_V1 。V1 和 V2 有啥区别？下文解释。

6. 配置项目信息，并导出代码

7.导出代码之后打开文件，加入下面代码和打开Use MicroLIB 使printf重定向到串口

8.测试是否移植成功

一些常见问题

1. Timebase Source 为什么不能设置为 SysTick ?

裸机的时钟源默认是 SysTick，但是开启 FreeRTOS 后，FreeRTOS会占用 SysTick （用来生成1ms 定时，用于任务调度），所以需要为其他总线提供另外的时钟源。

2. FreeRTOS 版本问题

V2 的内核版本更高，功能更多，在大多数情况下 V1 版本的内核完全够用。

3. FreeRTOS 各配置选项卡的解释

• Events：事件相关的创建
• Task and Queues： 任务与队列的创建
• Timers and Semaphores： 定时器和信号量的创建
• Mutexes： 互斥量的创建
• FreeRTOS Heap Usage： 用于查看堆使用情况
• config parameters： 内核参数设置，用户根据自己的实际应用来裁剪定制 FreeRTOS 内核 Include parameters： FreeRTOS 部分函数的使能
• User Constants： 相关宏的定义，可以自建一些常量在工程中使用
• Advanced settings：高级设置

4. 内核配置、函数使能的一些翻译

内核参数的理解内容非常多，可以参考大佬：FreeRTOS内核配置说明