關於

先貼一下已經整合好的專案地址, 如果對如何整合不感興趣, 想直接使用的, 可以跳過這部分, 直接看使用部分

AIR32F103CBT6的儲存是128K Flash + 32K RAM, CCT6是256K Flash + 64K RAM, 大容量加上206MHz的工作頻率, 跑FreeRTOS是非常合適的. 關於FreeRTOS的介紹和整合, 網路上已經有不少文章, 可以直接百度搜尋檢視, 這裡主要介紹一下專案中的FreeRTOS整合步驟和程式碼說明.

整合步驟

新增 FreeRTOS 核心庫檔案

參考之前的文章 STM32F10x SPL 整合 FreeRTOS, 因為 AIR32F103 和 STM32 基本上是相容的, 低位的中斷定義一樣, 直接套用就可以.

從 https://www.freertos.org/下載 FreeRTOS 202112.00 , 解開後到 FreeRTOS/Source 目錄下, 複製以下的檔案到專案目錄下

FreeRTOS/Source/include 整個目錄, 這些是標頭檔案
FreeRTOS/Source 下的所有C檔案
FreeRTOS/Source/portable/GCC/ARM_CM3 目錄, 這是針對 STM32F103 的適配檔案
FreeRTOS/Source/portable/MemMang 目錄, 裡面包含一些現成的記憶體管理實現

只需要保留這些檔案

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

然後準備 FreeRTOSConfig.h

編輯 FreeRTOSConfig.h

下面是一個完整的例子, 說明寫到了註釋裡, 可以刪掉

#ifndef FREERTOS_CONFIG_H
#define FREERTOS_CONFIG_H

// [重要]開啟搶佔模式, 大部分元件會預設FreeRTOS是開啟搶佔模式的, 否則不能保障其實時性
#define configUSE_PREEMPTION		1
/* 不使用 idle task hook. RTOS的排程器在啟動時會自動建立一個idle task, 這樣保證在沒有任務執行時也會執行一個任務, 這個任務會執行在最低的優先順序. An idle task hook is a function that is called during each cycle of the idle task. 如果自定義了 idle task 方法, 就將其設為1.
*/
#define configUSE_IDLE_HOOK			0
// 不使用 tick hook. 和 idle task hook 一樣, 就是tick中斷時可以定義一個callback方法.
#define configUSE_TICK_HOOK			0
// [重要]定義主頻, 別定義錯, 會導致延時和定時器計算有偏差, 如果設定了216MHz或者256MHz, 這裡需要修改
#define configCPU_CLOCK_HZ			( ( unsigned long ) 72000000 )	
// [重要]定義Tick的頻率(每秒多少個tick), 和主頻和SysTick的定義要結合看, 一般用1毫秒, 或者1/10毫秒
#define configTICK_RATE_HZ			( ( TickType_t ) 1000 )
// [重要]task中可以用的優先順序個數
#define configMAX_PRIORITIES		( 5 )
// [重要]任務的最小堆疊尺寸, 如果stack是32位元, 就是4byte, 128就是128*4=512 byte
#define configMINIMAL_STACK_SIZE	( ( unsigned short ) 128 )
// [重要]堆的尺寸, 根據自己的MCU RAM容量調整
#define configTOTAL_HEAP_SIZE		( ( size_t ) ( 17 * 1024 ) )
// 任務名長度限制
#define configMAX_TASK_NAME_LEN		( 16 )
// 用於需要包含額外的變數和函數結構用於協助跟蹤和視覺化, 不使用就設為0
#define configUSE_TRACE_FACILITY	0
// Tick使用16位元計數值, 針對8位元和16位元的核使用的. 對M0 M3這種32位元的不需要
#define configUSE_16_BIT_TICKS		0
// 開啟低功耗的空閒模式, 0則永遠開啟tick中斷. 這個設定要和 configUSE_TICKLESS_IDLE 結合看
#define configIDLE_SHOULD_YIELD		1
// 用於設定是否允許低優先順序任務使用taskENTER_CRITICAL(), 設為0可以提高安全性, 不定義會報warning
#define configALLOW_UNPRIVILEGED_CRITICAL_SECTIONS 0

// 協程基本用不上, 按預設即可
/* Co-routine definitions. */
#define configUSE_CO_ROUTINES 		0
#define configMAX_CO_ROUTINE_PRIORITIES ( 2 )

/* Set the following definitions to 1 to include the API function, or zero
to exclude the API function. */

// 這些是屬於功能裁剪的部分, 如果你使用了某些功能, 就要加上, 沒用到的可以設為0或者不定義
#define INCLUDE_vTaskPrioritySet		1
#define INCLUDE_uxTaskPriorityGet		1
#define INCLUDE_vTaskDelete				1
#define INCLUDE_vTaskCleanUpResources	0
#define INCLUDE_vTaskSuspend			1
#define INCLUDE_vTaskDelayUntil			1
#define INCLUDE_vTaskDelay				1

/* 
對於Cortex-M3核最低的中斷優先順序
This is the raw value as per the Cortex-M3 NVIC.  Values can be 255
(lowest) to 0 (1?) (highest). */
#define configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY 		255
/* 
在新的移植中, configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY改名為configMAX_API_CALL_INTERRUPT_PRIORITY, 這兩個是等價的. 這個值代表了最高的, 可以安全呼叫 FreeRTOS API 的中斷優先順序. 如果一箇中斷的優先順序比這個高, 那麼 FreeRTOS 是無法遮蔽這個中斷的, 哪怕在 critical section 內部, 也會被這個中斷打斷.
!!!! configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY must not be set to zero !!!!
See http://www.FreeRTOS.org/RTOS-Cortex-M3-M4.html. */
#define configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY 	191 /* equivalent to 0xb0, or priority 11. */

/* 
將 FreeRTOS 中的關鍵中斷處理常式設定為宏, 避免修改startup檔案
Use MACRO to replace the handlers without changing startup file */
#define vPortSVCHandler     SVC_Handler
#define xPortPendSVHandler  PendSV_Handler
#define xPortSysTickHandler SysTick_Handler

在專案中使用 FreeRTOS

開啟 FreeRTOS 支援

在專案中啟用 FreeRTOS 支援, 只需要編輯 Makefile, 將 USE_FREERTOS ?= n 設定修改為 USE_FREERTOS ?= y

# Build with FreeRTOS, y:yes, n:no
USE_FREERTOS	?= y

預設使用的記憶體管理方式是heap_4.c, 如果希望換成其它的記憶體管理方式, 可以修改這一行

CFILES		+= Libraries/FreeRTOS/portable/MemMang/heap_4.c

執行範例程式碼

專案中已經針對AIR32F103準備了一些FreeRTOS的程式碼範例, 根據FreeRTOS的功能, 分別提供了以下範例的集合

├── Mem
│   └── Malloc_And_Free             # 記憶體申請和釋放
├── Queue
│   ├── Queue_And_Notification      # 佇列和定時器中斷觸發的通知
│   ├── Queue_And_Notification_DMA  # 和上面一樣, 但是換成了DMA中斷
│   └── Queue_Send_And_Receive      # 佇列的接收和傳送
├── Semaphore
│   ├── Binary_Semaphore            # 單值號誌
│   ├── Counting_Semaphore          # 計數號誌
│   └── Mutex                       # 鎖
├── Tasks
│   ├── Blink                       # 多工閃燈
│   ├── Blink_Controlled_By_UART    # 用一個任務讀取UART控制另一個任務的閃燈頻率
│   ├── DelayUntil                  # 帶提前量的延遲
│   └── Task_Notification           # 任務間的等待和通知
└── Timers
    └── TimerCallback               # 軟體定時器

修改 Makefile 啟用 FreeRTOS 支援後, 可以將範例程式碼複製到 User 目錄下編譯燒錄.

針對合宙AIR32F103CBT6開發板的閃燈範例程式碼位於 Examples/FreeRTOS/Tasks/Blink 目錄, 這個範例會建立三個任務, 按不同的週期控制板載的三個LED的亮滅. 編譯和燒錄的步驟參考 AIR32F103(三) Linux環境基於標準外設庫的專案模板

AIR32F103(五) FreeRTOSv202112核心庫的整合和範例程式碼

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