【STM32项目】在FreeRtos背景下的实战项目的实现过程（一）

s-little-monster

发布于 2024-08-29 08:43:32

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发布于 2024-08-29 08:43:32

这篇文章是我亲身经历的，在做完一个项目之后总结的经验，虽然我没有将整个项目给放出来，因为这项目确实也是花了米让导师指导的，但是这个过程对于STM32的实战项目开发都是非常好用的，可以说按照这个过程，在你熟悉各种外设的前提下，你可以不用受别人指导地进行一个项目，甚至完成自己的一个作品

一、FreeRtos

1、简介

Rtos就是实时操作系统，os的意思就像是我们常用的iOS、HamonyOS是一个意思，就是操作系统的意思，而FreeRtos就是免费的实时操作系统，在嵌入式系统中非常常用

它的底层代码是用C语言写成的，可移植性特别好，且简单易用，核心代码有9000多行

2、功能

（1）裸机开发

像STM32在开始学习的时候，我们的程序是一个main函数，里面的代码一行接着一行执行，非常单一，只要写好程序，程序就会按照既定的顺序执行，不会出现某一段代码先于前面几行的代码的情况，也就是实时性差，这叫做裸机开发也就是不带操作系统的开发，它常用于不需要高实时性的场景的产品开发

在delay函数下的等待只能等待，没有占用CPU的情况，浪费资源

（2）基于Rtos的开发

Rtos有很多种，除了FreeRtos以外，我们可以在浏览器上搜索其他的Rtos，但在所有嵌入式系统中，FreeRtos是应用最多的

添加了Rtos的嵌入式系统实时性会提高，我们可以将某些程序分为多个任务，给予它们优先级，优先级高的优先获得CPU使用权，也就是一个优先级低的任务执行过程中，优先级高的任务一旦出现需要执行的情况，优先级低的任务立刻发生中断，先让优先级高的任务完成，然后再回到原来的位置继续执行，而且这个过程是可以嵌套的，在优先级1的任务过程中，优先级2的任务可以中断优先级1的任务，然后优先级3的任务又可以中断优先级2的任务

多个任务可以同一优先级，创建的实时任务数量没有软件限制，也就是说，在理想条件下，创建的实时任务可以有无数个

在不断中断的过程中，嵌入式系统捕捉外界变化的能力变得十分灵敏，实时性有所提高

在delay函数下按照优先级的顺序使用CPU，确保CPU能在每个时间段都有事情可做，节省资源

3、格式

FreeRtos的配置过程可以直接看正点原子的视频教程，这里其实只要懂得基本原理即可，直接找一个现成的文件用就可以，实在想要自己做就跟着视频教程一步一步来搭建一个Rtos系统

我们这里就不讲怎么配置了，文本解释不清还占用篇幅

（1）定义任务

//任务优先级
#define START_TASK_PRIO		1
//任务堆栈大小
#define START_STK_SIZE 		128  
//任务堆栈
StackType_t StartTaskStack[START_STK_SIZE];
//任务控制块
StaticTask_t StartTaskTCB;
//任务句柄
TaskHandle_t StartTask_Handler;
//任务函数
void start_task(void *pvParameters);


//任务优先级
#define TASK1_TASK_PRIO		2
//任务堆栈大小
#define TASK1_STK_SIZE 		128  
//任务堆栈
StackType_t Task1TaskStack[TASK1_STK_SIZE];
//任务控制块
StaticTask_t Task1TaskTCB;
//任务句柄
TaskHandle_t Task1Task_Handler;
//任务函数
void task1_task(void *pvParameters);

//任务优先级
#define TASK2_TASK_PRIO		3
//任务堆栈大小
#define TASK2_STK_SIZE 		128  
//任务堆栈
StackType_t Task2TaskStack[TASK2_STK_SIZE];
//任务控制块
StaticTask_t Task2TaskTCB;
//任务句柄
TaskHandle_t Task2Task_Handler;
//任务函数
void task2_task(void *pvParameters);

开始任务start_task是必须要有的，然后按照一样的格式将任务1234等创建好，确定堆栈以及堆栈大小，控制块、句柄以及任务函数的声明

（2）定义空闲任务

//空闲任务堆栈
static StackType_t Idle_Task_Stack[configMINIMAL_STACK_SIZE];
//定时器任务堆栈
static StackType_t Timer_Task_Stack[configTIMER_TASK_STACK_DEPTH];

//空闲任务控制块
static StaticTask_t Idle_Task_TCB;	
//定时器任务控制块
static StaticTask_t Timer_Task_TCB;


//获取空闲任务的任务堆栈和任务控制块内存，因为本例程使用的是静态内存
//因此空闲任务的任务堆栈由用户来提供，接口函数就是下面这个函数

//ppxIdleTaskTCBBuffer:任务控制块内存
//ppxIdleTaskStackBuffer:任务堆栈内存
//pulIdleTaskStackSize:任务堆栈大小
void vApplicationGetIdleTaskMemory(StaticTask_t **ppxIdleTaskTCBBuffer, 
								   StackType_t **ppxIdleTaskStackBuffer, 
								   uint32_t *pulIdleTaskStackSize)
{
	*ppxIdleTaskTCBBuffer=&Idle_Task_TCB;
	*ppxIdleTaskStackBuffer=Idle_Task_Stack;
	*pulIdleTaskStackSize=configMINIMAL_STACK_SIZE;
}

//获取定时器任务的任务堆栈和任务控制块内存
//ppxTimerTaskTCBBuffer：任务控制块内存
//ppxTimerTaskStackBuffer：任务堆栈内存
//pulTimerTaskStackSize：任务堆栈大小

void vApplicationGetTimerTaskMemory(StaticTask_t **ppxTimerTaskTCBBuffer, 
									StackType_t**ppxTimerTaskStackBuffer, 
									uint32_t *pulTimerTaskStackSize)
{
	*ppxTimerTaskTCBBuffer=&Timer_Task_TCB;
	*ppxTimerTaskStackBuffer=Timer_Task_Stack;
	*pulTimerTaskStackSize=configTIMER_TASK_STACK_DEPTH;
}

（3）main函数

int main()
{
	//在前面这里放所使用模块的初始化，将所有用到的外设驱动起来
	//下面就是开始任务函数的定义
	StartTask_Handler=xTaskCreateStatic((TaskFunction_t	)start_task,
													//任务函数		
										(const char* 	)"start_task",
													//任务名称		
										(uint32_t 		)START_STK_SIZE,	
													//任务堆栈大小
										(void* 		  	)NULL,		
													//传递给任务函数的参数		
										(UBaseType_t 	)START_TASK_PRIO, 
													//任务优先级	
										(StackType_t*   )StartTaskStack,	
													//任务堆栈
										(StaticTask_t*  )&StartTaskTCB);	         
													//任务控制块
    vTaskStartScheduler();//开启任务调度
}

（4）开始任务函数

在FreeRtos进入临界段代码的时候需要关闭中断，当处理完临界段代码以后再打开中断一般我们都会使用这个临界区，进入和退出是配套使用的，我们在使用的时候要尽量保持临时段耗时短

//开始任务函数
void start_task(void *pvParameters)
{
    taskENTER_CRITICAL();         //进入临界区
    //创建task1任务
	Task1Task_Handler=xTaskCreateStatic((TaskFunction_t	)task1_task,		
										(const char* 	)"task1_task",		
										(uint32_t 		)TASK1_STK_SIZE,	
										(void* 		  	)NULL,				
										(UBaseType_t 	)TASK1_TASK_PRIO, 	
										(StackType_t*   )Task1TaskStack,	
										(StaticTask_t*  )&Task1TaskTCB);	
    //创建task2任务
	Task2Task_Handler=xTaskCreateStatic((TaskFunction_t	)task2_task,		
										(const char* 	)"task2_task",		
										(uint32_t 		)TASK2_STK_SIZE,	
										(void* 		  	)NULL,				
										(UBaseType_t 	)TASK2_TASK_PRIO, 	
										(StackType_t*   )Task2TaskStack,	
										(StaticTask_t*  )&Task2TaskTCB);
																			
    vTaskDelete(StartTask_Handler); //删除开始任务
    taskEXIT_CRITICAL();            //退出临界区
}