FreeRTOS移植到STM32F767(二)

嵌入式,FreeRTOS,STM32F767

Posted by elmagnifico on March 16, 2017

移植FreeRTOS到STM32F767

经过前面的移植,基本上已经有一个可用的工程了,但是这样还不够,目前也只是拿demo的剪裁版本来用,可能并不是我们想要的。

接下来就要介绍如何配置FreeRTOS,如何剪裁自己想要的系统。

环境

编译环境:keil

固件库:Keil.STM32F7xx_DFP.2.9.0

目标开发板:STM32F767IG

目标系统:FreeRTOS 9.0

第三步.配置FreeRTOSConfig

config宏
通用部分
#define configUSE_PREEMPTION 1

设置为1表示是抢占式调度器,抢占式会在每个节拍中断的时候进行任务调度,有可能会切换任务

设置为0表示是协程,这时只有下面情况才会切换任务

  1. 调用taskYIELD()
  2. 调用了API阻塞函数
  3. 明确规定了上下文切换
#define configUSE_TIME_SLICING 1

默认情况下系统是认为为1的,并且系统是抢占式的,调度系统永远运行就绪态的优先级最高的任务,相同优先级的话,会自动在节拍中断的时候进行切换,这里如果配置为0的话,那么相同优先级则不会进行切换

#define configUSE_PORT_OPTIMISED_TASK_SELECTION 0

有两种方法来选择下一个要执行的任务。

  1. 通用方法,设置为0,硬件通用,完全用c实现,比特殊方法效率低,没有可用优先级的最大数量限制的时候选择这种
  2. 特殊方法,设置为1,不完全通用,有特殊指令,有多个构架的汇编,效率高,32个优先级数量限制的时候,选择这种

其中特殊指令是指,有前导零计数指令(CLZ)

这个一般都是浮点数计算什么的才会用到,用于规格化浮点数什么的。

这里其实是决定了在计算任务调度的优先级的时候是否可以用某种优化算法来优化,从而更快速度的获得下一个要执行的任务,所以会有这么两种,一般来说用0就行了,除非有特殊需求需要并且可以使用特殊方法,那么就使用1

#define configUSE_TICKLESS_IDLE 0

1是打开低功耗模式,节拍中断是不一定有的,0则是保持一直会有节拍中断,同时也要看板子是否支持。

这里我们用的要一直有节拍中断,不需要节省能耗的。

#define configUSE_QUEUE_SETS 1

是否使用队列功能,这里是用的,使用了自然也跟源文件的queue.c有关

configCPU_CLOCK_HZ (SystemCoreClock)

写入实际的CPU内核时钟频率,也就是CPU指令执行频率,通常称为Fcclk。配置此值是为了正确的配置系统节拍中断周期

#define configTICK_RATE_HZ (1000)

设置任务调度频率 也就是之前配置的滴答定时器的中断频率 1000Hz

pdMS_TO_TICKS()及其相关配置只有在频率小于等于1000Hz的情况下才能使用

即使频率被改变了,但是这种方式确定的阻塞时间并不会因此而改变。

#define configMAX_PRIORITIES (32)

如之前所说的,特殊模式下,优先级最多是32个,普通模式则没有限制。

其中0是最低级,configMAX_PRIORITIES-1是最高级

#define configMAX_TASK_NAME_LEN (16)

设置每个任务的任务名最大长度,主要用于调试而已,没什么太大意义

#define configUSE_16_BIT_TICKS 0

设置系统节拍计数器变量数据类型,如果是1,就是16位计数器,为0就是32位计数器

#define configIDLE_SHOULD_YIELD 1

定义了当其他任务和空闲任务同一优先级的时候,调度系统的行为,有两个前提,系统是允许抢占的,用户任务使用的是空闲优先级。

为0,空闲任务不会让出cpu,为1的时候会让出cpu

当然由于空闲任务还是会在使用cpu之后才会切换任务,这样就会浪费一个切换任务的时间,影响不算太大吧

#define configUSE_TASK_NOTIFICATIONS 1

设置是否使用任务通知功能,开启的话,对应功能的API也会被编译,每个任务需要额外消耗8字节 每个RTOS任务具有一个32位的通知值,RTOS任务通知相当于直接向任务发送一个事件,接收到通知的任务可以解除任务的阻塞状态(因等待任务通知而进入阻塞状态)。相对于以前必须分别创建队列、二进制信号量、计数信号量或事件组的情况,使用任务通知显然更灵活。更好的是,相比于使用信号量解除任务阻塞,使用任务通知可以快45%(使用GCC编译器,-o2优化级别)。

#define configUSE_MUTEXES 1

设置是否使用互斥信号量功能,开启的话,对应功能的API也会被编译

#define configQUEUE_REGISTRY_SIZE 8

设置可以注册的队列和信号量的最大数量,这个宏基本只有启用内核调试器才有用,而且需要配合使用队列和信号量注册,然后才能查看调试,平常来说其实可以设置为0

#define configUSE_RECURSIVE_MUTEXES	1

设置是否使用递归信号量功能,开启的话,对应功能的API也会被编译

#define configUSE_APPLICATION_TASK_TAG 0

设置为1 vTaskSetApplicationTaskTag() and xTaskCallApplicationTaskHook() 函数就会被作为API编译,否则反之

这个函数可以给一个任务分配一个标签值,然后对应的标签还有一个回调函数。

这个标签的大概含义就是用来调试的时候追踪任务回调函数的。

但是我个人完全没懂这里的标签值有什么用,有什么意思,日后理解了再添加解释吧。

#define configUSE_COUNTING_SEMAPHORES 1

设置为1,表示启用计数型信号量。

内存相关
#define configMINIMAL_STACK_SIZE ((unsigned short)130)

因为,FreeRTOS给每个任务分配了自己的栈空间,这里就是设置其分配的最小空间是多少,单位是字!

#define configSUPPORT_DYNAMIC_ALLOCATION 1

设置为1,动态分配内存,如果设置为0,需要手动分配占用RAM大小,自动分配的情况下,申请的堆空间来自于下面这个设定

#define configTOTAL_HEAP_SIZE ((size_t)(46*1024))

设置系统堆的总大小,总的来说是通过heap_1/2/3/4/5.c中的函数申请这个空间的内容的。

Hook相关
#define configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW 0

这个就是用来检测堆栈溢出的,如果设置为0,表示不检测。

如果设置为其他值,表示需要堆栈溢出检测,那么对应的需要一同一个Hook函数,进行溢出的处理。

下面是对应的Hook函数原型

	void vApplicationStackOverflowHook( TaskHandle_t *pxTask,signed char *pcTaskName );

TaskHandle_t *pxTask 是溢出的任务句柄

signed char *pcTaskName 是溢出的任务名

但是溢出情况如果严重的话,那么这里传入的参数可能是无效的。

如果设置为1,使用方法一,就是对任务堆栈指针做一个检测,如果指向无效空间,那么就会调用Hook函数

如果设置为2,使用方法二,包括方法一,方法二是检测栈的后几字节,如果被改写了,就会调用Hook,当然如果溢出值和未改写值相同,则检测不出来。

#define configUSE_MALLOC_FAILED_HOOK 0

与上面的栈溢出相似,如果分配内存失败了,是否调用Hook函数

当然这个和系统API的获取空间有关,只有使用了系统内存分配的 heap_1/2/3/4/5.c的时候才能用这里

下面这个是函数原型

	void vApplicationMallocFailedHook( void );

这里就关闭了

#define configUSE_IDLE_HOOK	0

设置为1时,使用空闲任务Hook函数,为0不使用

其函数原型如下:

	void vApplicationIdleHook( void );
#define configUSE_TICK_HOOK 0

为1的时候使用时间片Hook函数,原型如下,为0不使用。

	void vApplicationTickHook( void );
运行和状态相关
#define configGENERATE_RUN_TIME_STATS 0

设置为1,开启时间统计,对应功能的API也会被编译

时间统计的频率至少是节拍频率的十倍

含义
portCONFIGURE_TIMER_FOR_RUN_TIME_STATS() 用来初始化一个外设作为基础时钟
portGET_RUN_TIME_COUNTER_VALUE()or portALT_GET_RUN_TIME_COUNTER_VALUE(Time) 用来返回当前基础时钟的时间值
#define configUSE_TRACE_FACILITY 1
#define configUSE_STATS_FORMATTING_FUNCTIONS 1

这两个同时为1的时候vTaskList() 和 vTaskGetRunTimeStats()会被加入编译

为1启动了可视化跟踪调试

协程相关
#define configUSE_CO_ROUTINES 0

为1启动协程节省开销,适用于低内存的板子,但是功能有限。为0关闭协程

#define configMAX_CO_ROUTINE_PRIORITIES ( 2 )

设置可以分配给协程的有效优先级数目,最高优先级为configMAX_CO_ROUTINE_PRIORITIES-1

定时器相关
#define configUSE_TIMERS 1

设置为1,启用软件定时器,对应功能的API也会被编译,下面的三个宏定义也必须有。

#define configTIMER_TASK_PRIORITY (configMAX_PRIORITIES-1)

设置软件定时器任务优先级,如果其过低,则需要等待其当前优先级为最高可执行时才会得到处理。

如果设置为最高,则会得到立即处理。而软件定时器的命令是存放在软件定时器的队列中。

#define configTIMER_QUEUE_LENGTH 5

设置软件定时器命令的队列长度。

#define configTIMER_TASK_STACK_DEPTH (configMINIMAL_STACK_SIZE*2)

设置定时器任务的栈空间大小

中断相关
#ifdef __NVIC_PRIO_BITS
	#define configPRIO_BITS       		__NVIC_PRIO_BITS
#else
	#define configPRIO_BITS       		4
#endif

这里设置是否定义了使用几位来设定优先级,如果没定义的话,默认使用4位

#define configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY	15

因为使用了4位,所以这里对应的最低优先级自然也就是15,这里是指硬件自身的最低优先级是多少。

我们知道STM32是越大优先级越低,FreeRTOS则是越大优先级越高,他自己为了换算优先级,所以需要知道硬件最低是多少。

#define configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY	5

用来设置RTOS可以管理的最大优先级,其数目对应的是STM32的5优先级,也就是说0/1/2/3/4优先级的不归RTOS管理

#define configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY (configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY << (8 - configPRIO_BITS))

这里用来定义系统的滴答定时器中断的优先级,其实这里经过一些列计算然后把他们的优先级设置为最低。

#define configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY (configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY << (8 - configPRIO_BITS))
##### INCLUDE可选函数

这里经过一些计算得到了可以管理的最大优先级,进而防止板级高优先级被中断嵌套或者打断,使他们不受内核延迟的影响

中断处理函数相关
#define xPortPendSVHandler 	PendSV_Handler
#define vPortSVCHandler 	SVC_Handler

这里就是将FreeRTOS的中断函数和CMSIS中断函数映射起来而已

INCLUDE使能函数
#define INCLUDE_xTaskGetSchedulerState 1
#define INCLUDE_vTaskPrioritySet       1
#define INCLUDE_uxTaskPriorityGet      1
#define INCLUDE_vTaskDelete            1
#define INCLUDE_vTaskCleanUpResources  1
#define INCLUDE_vTaskSuspend           1
#define INCLUDE_vTaskDelayUntil        1
#define INCLUDE_vTaskDelay             1
#define INCLUDE_eTaskGetState          1
#define INCLUDE_xTimerPendFunctionCall 1

这里如果设置为1,则可以使用对应的函数

断言相关
#define vAssertCalled(char,int) printf("Error:%s,%d\r\n",char,int)
#define configASSERT(x) if((x)==0) vAssertCalled(__FILE__,__LINE__)

这里的断言类似于assert()函数,用于检测传入参数是否合理。

之前移植的时候,由于缺少vAssertCalled(char,int)的定义,导致编译过不去,所以暂时给屏蔽了,那么真正使用的时候需要补充这个定义。

而一般这里的断言都是用于调试的,可以用来显示发生错误的文件名和行号,当然这里可以随你的想法来定义vAssertCalled函数。

总结

到这里基本上整个移植就结束了。

绝大多数解释都来自于FreeRTOS_Reference_Manual_V9.0.0手册以及正点原子的STM32F767 FreeRTOS开发手册_V1.0。

原子基本就是把官方手册翻译了一遍…

这里并不是全部的配置都有,还有许多配置需要参考手册去弄。

Quote

FreeRTOS_Reference_Manual_V9.0.0

http://blog.csdn.net/qqliyunpeng/article/details/53454188

http://blog.csdn.net/travel0er/article/details/46609841