STM32F10x SPL 集成 FreeRTOS

在整理 GCC Arm 工具链的Bluepill代码示例, 常用外设都差不多了, 接下来是 FreeRTOS, 网上查到的基本上都是基于旧版本的集成, STM32 SPL版本3.5.0, FreeRTOS版本9.x或者10.x, 不如自己用新版本集成一下. 顺便做个笔记.

转载请标明出处: https://www.cnblogs.com/milton/p/16740075.html

软件版本

STM32F10x_StdPeriph_Driver V3.6.2

上一个版本V3.6.1发布于2012年, 因为HAL的存在, 都以为SPL不会再更新了, 但是没想到在时隔九年后, 2021年又发布了V3.6.2.

FreeRTOSv202112.00

这个版本也发布了好一阵了, 一直没见新的版本, LTS是202012.05, 比这个还早一年, 先用这个吧.

GCC Arm 11.2-2022.02

使用的 gcc-arm-11.2-2022.02-x86_64-arm-none-eabi, 次新的版本.

集成的要点

前提

已经有可以使用 GCC Arm 工具链编译的基于 SPL V3.6.2 的项目模板

需要复制的文件

从 https://www.freertos.org/下载 FreeRTOS 202112.00 , 文件比较大, 但是实际上需要的文件很少. 解开后到 FreeRTOS/Source 目录下, 复制以下的文件到项目目录下

FreeRTOS/Source/include 整个目录, 这些是头文件
FreeRTOS/Source 下的所有C文件
FreeRTOS/Source/portable/GCC/ARM_CM3 目录, 这是针对 STM32F103 的适配文件
FreeRTOS/Source/portable/MemMang 目录, 里面包含一些现成的内存管理实现

放到项目下, 目录结构是这样的

FreeRTOS

├── include

│   ├── atomic.h

│   ├── croutine.h

│   ├── deprecated_definitions.h

│   ├── event_groups.h

│   ├── FreeRTOS.h

│   ├── list.h

│   ├── message_buffer.h

│   ├── mpu_prototypes.h

│   ├── mpu_wrappers.h

│   ├── portable.h

│   ├── projdefs.h

│   ├── queue.h

│   ├── semphr.h

│   ├── stack_macros.h

│   ├── StackMacros.h

│   ├── stdint.readme

│   ├── stream_buffer.h

│   ├── task.h

│   └── timers.h

├── portable

│   ├── GCC

│   │   └── ARM_CM3

│   │       ├── port.c

│   │       └── portmacro.h

│   └── MemMang

│       ├── heap_1.c

│       ├── heap_2.c

│       ├── heap_3.c

│       ├── heap_4.c

│       └── heap_5.c

├── croutine.c

├── event_groups.c

├── list.c

├── queue.c

├── stream_buffer.c

├── tasks.c

└── timers.c

需要准备的文件: FreeRTOSConfig.h

可以直接使用 FreeRTOS/Demo/CORTEX_STM32F103_Keil/ 这个例子的 FreeRTOSConfig.h, 如果要避免编译中的warning, 需要加一行

#define configALLOW_UNPRIVILEGED_CRITICAL_SECTIONS 0

里面几个可调节的项

configMINIMAL_STACK_SIZE 最小栈尺寸, 默认为128, 需要占用的内存为 128 * 4 = 512 bytes
configTOTAL_HEAP_SIZE 声明的堆尺寸, 默认的( ( size_t ) ( 17 * 1024 ) )会恰好将STM32F103C8的20K内存用完

需要修改的代码: 中断处理

选项一: 替换 startup 中的中断处理函数

如果项目固定启用 FreeRTOS, 则直接在 startup 代码中修改, 对于代码中的函数名直接替换

SVC_Handler -> vPortSVCHandler
PendSV_Handler -> xPortPendSVHandler
SysTick_Handler -> xPortSysTickHandler

选项二: 使用宏定义编译时替换

这个方式便于切换 FreeRTOS 和 Non-FreeRTOS 模式, 在 FreeRTOSConfig.h 中, 最后一个#endif之前添加以下代码就可以了

/* Use MACRO to replace the handlers without changing startup file */

#define vPortSVCHandler     SVC_Handler

#define xPortPendSVHandler  PendSV_Handler

#define xPortSysTickHandler SysTick_Handler

测试代码

以上步骤就已经完成了 FreeRTOS 的集成, 可以使用以下代码检测结果. 对于 Bluepill 板载 LED PC13 的亮灯测试.

需要注意的是, 如果使用了 FreeRTOS, 就不要再调用 SysTick_Config() 方法, 会和 FreeRTOS 冲突.

#include <stm32f10x.h>

#include <stm32f10x_gpio.h>

#include <stm32f10x_rcc.h>

#include "FreeRTOS.h"

#include "task.h"

#include "queue.h"

void vTaskFunction(void *pvParameters)

{

    (void)(pvParameters);   // Suppress "unused parameter" warning

    while (1)

    {

        GPIO_ResetBits(GPIOC, GPIO_Pin_13);

        vTaskDelay(500);

        GPIO_SetBits(GPIOC, GPIO_Pin_13);

        vTaskDelay(500);

    }

}

void LED_Config(void)

{

    // GPIO structure for port initialization

    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

    // enable clock on APB2

    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE);

    /* configure port PC13 for driving an LED

     * Use GPIO_Pin_All if you want to drive the whole port

     */

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13;

    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;  // output push-pull mode

    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; // highest speed

    GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);            // initialize port

}

int main(void)

{

    BaseType_t xReturned;

    /*

     * Don't use Delay_Init(), which conflict with FreeRTOS tick handling

     */

    LED_Config();

    xReturned = xTaskCreate(

        vTaskFunction,              // Task function point

        "TaskLED",                  // Task name

        configMINIMAL_STACK_SIZE,   // Use the minimum stack size, each take 4 bytes(32bit)

        NULL,                       // Parameters

        2,                          // Priority

        NULL);                      // Task handler

    if (xReturned != pdPASS)

    {

        while (1);

    }

    /* Start the scheduler. */

    vTaskStartScheduler();

    /* Will only get here if there was not enough heap space to create the idle task. */

    return 0;

}

参考

快速上手 https://www.freertos.org/FreeRTOS-quick-start-guide.html
如何集成, 需要哪些文件 https://www.freertos.org/Creating-a-new-FreeRTOS-project.html
FreeRTOS 作者 Richard Barry 的演讲,2013年 https://www.youtube.com/watch?v=1oagM_tEyeA

巴特西

STM32F10x SPL V3.6.2 集成 FreeRTOS v202112