第5章      RTX操作系统库方式移植（超级简单）

     本章教程为大家将介绍RTX操作系统库方式移植，库方式的移植超级简单，应该是所有RTOS里面最简单的了，仅需简单的两步就可以完成。

     本章教程含Cortex-M3内核的STM32F103的移植和Cortex-M4内核的STM32F407移植。

     5.1 移植前准备工作说明

     5.2 STM32F103移植RTX系统

     5.3 STM32F407移植RTX系统

     5.4         总结

5.1  移植前准备工作说明

1.     RTX系统软件开发平台仅支持MDK，建议使用MDK4.74，因为后面的例子都是以MDK4.74为平台。

2.     找一个简单的工程，最好是跑马灯之类的，越简单越好，我们就在这个简单的工程上面移植即可。

3.     大家使用的简单工程里面不能有SysTick，PendSV和SVC三个系统中断的使用，因为RTX系统要使用这三个中断。

3 Q# ^1 O6 l, ~( G2 B" \
5.2   STM32F103移植RTX系统

- j, l* W/ k' z' Y1 i5.2.1      RTX操作系统移植

    首先准备好一个简单的裸机工程模板，工程模板的制作就不做讲解了，这里的重点是教大家移植RTX系统。准备好的工程模板如下图5.1所示（大家也可以制作其它任意的工程模板，不限制）：

                              

图5.1 工程模板

    准备好工程模板后，就可以开始移植了，移植过程比较简单，需要两步就可以完成了：

第1步：使能RTX

第2步：添加RTX系统的配置文件，配置文件在MDK的安装目录C:\Keil_v474\ARM\RL\RTX\Config

     下面，文件名RTX_Conf_CM.c，下面将这个文件复制到MDK工程的User文件夹下面，并添加到MDK工程上

通过这两步，RTX操作系统的移植就完成了。

3 A2 D! i! m) r! g3 @+ _8 ?* W9 y6 o
4 I8 G7 l0 h3 p, o5 e6 \+ Y" A5.2.2     RTX操作系统配置说明

     RTX操作系统的配置工作是通过配置文件RTX_Conf_CM.c实现。在MDK工程中打开文件RTX_Conf_CM.c，可以看到如下图5.2所示的工程配置向导：

图5.2 RTX的配置向导

1.  Task Configuration

(1)  Number of concurrent running tasks

          参数范围0 – 250

          表示同时运行的最大任务数，这个数值一定要大于等于用户实际创建的任务数，空闲任务不包含在这个里面。比如当前的数值是6，就表示用户最多可以创建6个任务。

(2)  Number of tasks with user-provided stack

          参数范围0 – 250

         表示自定义任务堆栈的任务数，如果这个参数定义为0的话，表示所有的任务都是使用的配置向导里面第三个参数Task statck size大小。比如：

             Numberof concurrent running tasks = 6

             Numberof tasks with user-provided stack = 0

           表示允许用户创建6个任务，所有的6个任务都是分配第三个参数Task statck size大小的任务堆栈空间。

             Numberof concurrent running tasks = 6

             Numberof tasks with user-provided stack = 3

           表示允许用户创建6个任务，其中3个任务是用户自定义任务堆栈大小，另外3个任务是用的第三个参数Task statck size大小的任务堆栈空间。

(3)  Task statck size

            表示系统分配的任务堆栈大小，单位字节。

(4)  Check for the stack overflow

            选择是否使能任务堆栈监测，选上单选框表示使能，取消单选框表示禁能。

(5)  Run in privileged mode

            选择是否使能特权级模式，选上单选框表示使能任务工作在特权级模式，取消单选框表示任务工作在非特权级模式。特权级和非特权级在第九章有详细讲解。

2.  Tick Timer Configuration

(1)  Hardware timer

            CoreSysTick 表示选择系统滴答定时器，因为M3/M4内核带有滴答定时器，一般情况下都是选用滴答定时器作为系统时钟节拍。

            PeripheralTimer 表示使用外设定时器。

(2)  Timer clock value

            表示定时器主频，单位Hz。

(3)  Timer tick value

            表示系统时钟节拍周期，单位us。

3.  System Configuration

(1)  Round-Robin Task switching

             选择是否使能时间片调度，选上单选框表示使能时间片调度，取消单选框表示不使用时间片调度。

(2)  Round-Robin Timeout [ticks]

          范围1 – 1000。

          表示时间片的大小，单位是系统时钟节拍个数。

(3)  Number of user timers

           范围1 – 250。

          表示用户定时器个数，即软定时器个数。

(4)  ISR FIFO Queue size

            表示ISR FIFO队列大小。中断服务程序中调用以isr_ 开头的函数时，会将请求类型存到此缓冲中。

/ W' @2 r! t# X/ Y* f
5.2.3     RTX操作系统应用实例

    通过上面对RTX操作系统的配置讲解，这里将其修改为如下图5.3所示的配置：

图5.3 RTX的配置向导

相对默认配置，修改了上图红色箭头所示的三个地方：

1.     任务运行在特权级模式。

2.     滴答定时器主频72MHz，这个也是STM32F103的主频。

3.     系统时钟节拍周期1ms。

修改好配置后，在main.c文件中添加如下代码，代码中简单的创建了两个用户任务：

       AppTaskLED任务 ：LED闪烁。

       AppTaskStart任务：启动任务，也是最高优先级任务，这里实现LED闪烁。

1. #include "bsp.h"            /* 底层硬件驱动 */
   1 b( `/ a3 h9 E& K
2. #include "RTL.h"
   $ f1 I7 C! \) U- F1 T
3. 
   
4. /*
   
5. **********************************************************************************************************
   # {& J. @& V2 ]. e; |
6.                                                    函数声明
   # ?$ S5 f& {+ o1 x. _
7. **********************************************************************************************************
   
8. */
   
9. static void AppTaskCreate (void);
   
10. __task void AppTaskLED(void);
    
11. __task void AppTaskStart(void);
    
12. 
    - M% o% p8 ~4 c. `; G
13. /*
    $ d2 ]4 ^1 W/ [! D
14. **********************************************************************************************************
    ! E# r! q) b3 u' Y
15.                                                     变量
    
16. **********************************************************************************************************
    
17. */
    + [% O( K" x+ `2 S/ a( v7 y
18. static uint64_t AppTaskLEDStk[256/8];     /* 任务栈 */
    % F4 q+ K( G; y: `9 W: S
19. static uint64_t AppTaskStartStk[512/8];   /* 任务栈 */
    - S3 N/ Z# G0 f. w; k
20. 
    1 o  S; a- I+ A( A
21. /* 任务句柄 */
    
22. OS_TID HandleTaskLED = NULL;
    
23. 
    ' Q! f9 I& R- U& \; J. u9 k
24. /*
    
25. *********************************************************************************************************
    
26. *    函 数 名: main
      E+ ~- |& O' t; i# U9 F
27. *    功能说明: 标准c程序入口。
    , S- ~3 r" F* l" \
28. *    形    参: 无
    8 e6 x% @/ x. y' u5 u+ C1 ~$ {! y
29. *    返 回 值: 无
    , E9 a# \# b5 ^5 V: C- C' h4 x0 R
30. *********************************************************************************************************
    5 b. x5 F0 r6 ?$ g/ {; I% S
31. */
    
32. int main (void)
    1 X0 \3 S9 k2 |- N; V4 O) D
33. {   
    
34.      /* 初始化外设 */
    7 o. K1 d: ]* u7 Z; G) E
35.      bsp_Init();
    
36.    
    
37.      /* 创建启动任务 */
    
38.      os_sys_init_user (AppTaskStart,             /* 任务函数 */
    
39.                        2,                        /* 任务优先级 */
    1 H: Z. W% o  \7 \1 \) }$ {  Q
40.                        &AppTaskStartStk,         /* 任务栈 */
    : {& }: a- Q7 ^
41.                        sizeof(AppTaskStartStk)); /* 任务栈大小，单位字节数 */
    
42.      while(1);
    
43. }
    
44. 
    
45. /*
    
46. *********************************************************************************************************
    
47. *    函 数 名: AppTaskLED
    
48. *    功能说明: LED闪烁
    / M9 t' S! I4 _
49. *    形    参: 无
    
50. *    返 回 值: 无
    - K, }' z8 D2 W" Q, }: n+ M) A1 @. z
51. *    优 先 级: 1  (数值越小优先级越低，这个跟uCOS相反)
    
52. *********************************************************************************************************
    
53. */
    
54. __task void AppTaskLED(void)
    2 \7 ]( E! P* a. ~& Y2 p
55. {
    ) h2 C. G7 s  a  g
56.     while(1)
    
57.     {
    / A1 J9 z" z' f; B! E7 \; }* y, I$ P* K
58.          bsp_LedToggle(2);
    % v  N  \1 K0 R( q* K' J3 m- y
59.          bsp_LedToggle(3);
    
60.          os_dly_wait(200);
    * }- h) V9 ]% F( A
61.     }
    . h( P3 a: l( e4 X8 E6 X& K; v/ W. Q; J
62. }
    ' |6 T9 H7 i- n, R
63. 
    
64. /*
    . {* P( Y' {# D  D- |
65. *********************************************************************************************************
    * P  \% N/ Q/ U/ t1 J/ g
66. *    函 数 名: AppTaskStart
    ! e1 t$ S. p2 U
67. *    功能说明: 启动任务，也就是最高优先级任务。
    
68. *    形    参: 无
    
69. *    返 回 值: 无
    4 g8 E; D7 x& t! b- r; K) Q
70. *    优 先 级: 2
    
71. *********************************************************************************************************
    
72. */
    
73. __task void AppTaskStart(void)
    2 {/ `  j. J+ D+ m
74. {
    % b& n' k' J: U7 p2 W
75.      AppTaskCreate();
    
76.    
    ( z: e9 c3 [: u' N0 \. g2 h, z$ Y
77.     while(1)
    
78.     {
    
79.          bsp_LedToggle(1);
    : h0 E! H3 L5 ^: z) b* y3 y
80.          bsp_LedToggle(4);
    , ?# A3 a, W! F: M0 {/ C8 ]
81.          os_dly_wait(500);
    
82.     }
    
83. }
    
84. 
    
85. /*
    
86. *********************************************************************************************************
    9 _, B8 u/ G# V5 M
87. *    函 数 名: AppTaskCreate
    
88. *    功能说明: 创建应用任务
    ! K+ _8 r1 K. Z- ^9 W
89. *    形    参: 无
    
90. *    返 回 值: 无
    ' [6 r/ w. U* E, d# g+ k( w
91. *********************************************************************************************************
    
92. */
    
93. static void AppTaskCreate (void)
    + J! p9 r2 F( O# Q5 C0 f( Q
94. {
    ; s  H9 R  m4 V/ M# s
95.      HandleTaskLED = os_tsk_create_user(AppTaskLED,              /* 任务函数 */
    
96.                                         1,                       /* 任务优先级 */
    3 M9 H3 @2 e* `, t8 V2 B' T
97.                                         &AppTaskLEDStk,          /* 任务栈 */
    
98.                                         sizeof(AppTaskLEDStk));  /* 任务栈大小，单位字节数 */
    
99. }

复制代码

按照第三章的3.4小节中介绍的调试方法，可以看到如下图5.4所示的任务执行状态：

图5.4 RTX的调试信息组件

除了创建的两个用户任务以外，还有空闲任务，这个任务是系统创建的。至此，RTX的库方式移植的工程就可以运行了。

0 j$ L/ K6 @/ ]' U7 j1 [1 G5.3  STM32F407移植RTX系统
3 O, @) H. q. ?0 Y% k# B
' `' o* D- I" b1 P1 n' J1 |5.3.1     RTX操作系统移植

     首先准备好一个简单的裸机工程模板，工程模板的制作就不做讲解了，这里的重点是教大家移植RTX系统。准备好的工程模板如下图5.5所示（大家也可以制作其它任意的工程模板，不限制）：

                              

图5.5 工程模板

     准备好工程模板后，就可以开始移植了，移植过程比较简单，需要两步就可以完成了：

第1步：使能RTX

第2步：添加RTX系统的配置文件，配置文件在MDK的安装目录C:\Keil_v474\ARM\RL\RTX\Config

    下面，文件名RTX_Conf_CM.c，下面将这个文件复制到MDK工程的User文件夹下面，并添加到MDK工程上

通过这两步，RTX操作系统的移植就完成了。

5.3.2     RTX操作系统配置说明

     RTX操作系统的配置工作是通过配置文件RTX_Conf_CM.c实现。在MDK工程中打开文件RTX_Conf_CM.c，可以看到如下图5.6所示的工程配置向导：

图5.6 RTX的配置向导

1.  Task Configuration

(1)  Number of concurrent running tasks

       参数范围0 – 250

       表示同时运行的最大任务数，这个数值一定要大于等于用户实际创建的任务数，空闲任务不包含在这个里面。比如当前的数值是6，就表示用户最多可以创建6个任务。

(2)  Number of tasks with user-provided stack

       参数范围0 – 250

       表示自定义任务堆栈的任务数，如果这个参数定义为0的话，表示所有的任务都是使用的配置向导里面第三个参数Task statck size大小。比如：

          Numberof concurrent running tasks = 6

          Numberof tasks with user-provided stack = 0

          表示允许用户创建6个任务，所有的6个任务都是分配第三个参数Task statck size大小的任务堆栈空间。

          Numberof concurrent running tasks = 6

          Numberof tasks with user-provided stack = 3

          表示允许用户创建6个任务，其中3个任务是用户自定义任务堆栈大小，另外3个任务是用的第三个参数Task statck size大小的任务堆栈空间。

(3)    Task statck size

        表示系统分配的任务堆栈大小，单位字节。

(4)   Check for the stack overflow

         选择是否使能任务堆栈监测，选上单选框表示使能，取消单选框表示禁能。

(5)   Run in privileged mode

         选择是否使能特权级模式，选上单选框表示使能任务工作在特权级模式，取消单选框表示任务工作在非特权级模式。特权级和非特权级在第九章有详细讲解。

2.  Tick Timer Configuration

(1)  Hardware timer

         CoreSysTick 表示选择系统滴答定时器，因为M3/M4内核带有滴答定时器，一般情况下都是选用滴答定时器作为系统时钟节拍。

          PeripheralTimer 表示使用外设定时器。

(2)   Timer clock value

         表示定时器主频，单位Hz。

(3)   Timer tick value

         表示系统时钟节拍周期，单位us。

3.  System Configuration

(1)  Round-Robin Task switching

         选择是否使能时间片调度，选上单选框表示使能时间片调度，取消单选框表示不使用时间片调度。

(2)   Round-Robin Timeout [ticks]

          范围1 – 1000。

          表示时间片的大小，单位是系统时钟节拍个数。

(3)  Number of user timers

          范围1 – 250。

          表示用户定时器个数，即软定时器个数。

(4)   ISR FIFO Queue size

         表示ISR FIFO队列大小。中断服务程序中调用以isr_ 开头的函数时，会将请求类型存到此缓冲中。

1 X  {, o0 ^8 d- N- _2 w: I5 c5.3.3     RTX操作系统应用实例

通过上面对RTX操作系统的配置讲解，这里将其修改为如下图5.7所示配置：

图5.7 RTX的配置向导

相对默认配置，修改了上图红色箭头所示的三个地方：

1.     任务运行在特权级模式。

2.     滴答定时器主频168MHz，这个也是STM32F407的主频。

3.     系统时钟节拍周期1ms。

修改好配置后，在main.c文件中添加如下代码，代码中简单的创建了两个用户任务：

AppTaskLED任务 ：LED闪烁。

AppTaskStart任务：启动任务，也是最高优先级任务，这里实现LED闪烁。

1. #include "bsp.h"            /* 底层硬件驱动 */
   : L5 h. T- j( l+ r: j; w/ I
2. #include "RTL.h"
   1 g" z- e! U% c- V& K+ w
3. 
   - t/ l# w! w# R: R  P5 O$ Q5 Y
4. /*
   0 E  g* R9 l3 c, |
5. **********************************************************************************************************
   / y: \8 E0 ^; `6 ]$ r& T. z
6.                                                    函数声明
   
7. **********************************************************************************************************
   / |9 x* u" J! [% U! D
8. */
   
9. static void AppTaskCreate (void);
   
10. __task void AppTaskLED(void);
    
11. __task void AppTaskStart(void);
    
12. 
    
13. /*
    
14. **********************************************************************************************************
    % Z% {* l" J, \3 n7 ^9 V3 V5 Y
15.                                                     变量
    
16. **********************************************************************************************************
    
17. */
    ' F- l* d9 q  U( j
18. static uint64_t AppTaskLEDStk[256/8];     /* 任务栈 */
    
19. static uint64_t AppTaskStartStk[512/8];   /* 任务栈 */
    3 I9 }/ {- c2 g7 h3 J
20. 
    $ Q+ Q2 {9 b/ i8 z5 n. P( R
21. /* 任务句柄 */
    
22. OS_TID HandleTaskLED = NULL;
    5 {0 ~0 P  S& y9 {7 y
23. 
    
24. /*
    ) s) i5 m/ Q. M( ]/ {8 y' o0 e& P
25. *********************************************************************************************************
    
26. *    函 数 名: main
    7 w+ q! X3 N6 H5 v8 i9 W) Q, i9 k
27. *    功能说明: 标准c程序入口。
    ; q1 M$ L% _. l# ^. m
28. *    形    参: 无
    
29. *    返 回 值: 无
    
30. *********************************************************************************************************
    
31. */
    ' D+ W. s, @* R1 \
32. int main (void)
    7 h- {5 n5 U2 Y' G, [) h% @
33. {   
    # Y9 d7 p$ ~! q! }1 J; R8 A% M% Y
34.      /* 初始化外设 */
    : y( B$ d5 J  b  ~3 y! c
35.      bsp_Init();
    
36.    
    4 r. b- A! w' ~) n
37.      /* 创建启动任务 */
    
38.      os_sys_init_user (AppTaskStart,             /* 任务函数 */
    
39.                        2,                        /* 任务优先级 */
    
40.                        &AppTaskStartStk,         /* 任务栈 */
    
41.                        sizeof(AppTaskStartStk)); /* 任务栈大小，单位字节数 */
    
42.      while(1);
    % @5 g* D* O1 `5 w6 g
43. }
    
44. 
    / f$ d) g% @; ]  f0 ^" V
45. /*
    " @- p( r5 d3 \; _/ [/ X
46. *********************************************************************************************************
    " N- A8 J9 V( N. t
47. *    函 数 名: AppTaskLED
    
48. *    功能说明: LED闪烁
    
49. *    形    参: 无
    
50. *    返 回 值: 无
    
51. *    优 先 级: 1  (数值越小优先级越低，这个跟uCOS相反)
    * O  C5 r$ x  W
52. *********************************************************************************************************
    
53. */
    
54. __task void AppTaskLED(void)
    
55. {
    
56.     while(1)
    2 D% ?! a0 K& |% x. r) ~; n
57.     {
    , I5 k5 L2 q4 N2 o
58.          bsp_LedToggle(2);
    
59.          bsp_LedToggle(3);
    
60.          os_dly_wait(200);
    
61.     }
    - ]1 q! E9 G% X0 w& O5 z" U
62. }
    
63. 
    6 T+ }1 }1 V' _4 o; o) _
64. /*
    
65. *********************************************************************************************************
    3 r& r0 X* P3 M+ S: Q0 K
66. *    函 数 名: AppTaskStart
    ) w% w4 H- P7 O. y! ^( Z0 n
67. *    功能说明: 启动任务，也就是最高优先级任务。
    
68. *    形    参: 无
    ; G& Z; Y+ ^- f# M% k9 ^& O+ l2 q
69. *    返 回 值: 无
    
70. *    优 先 级: 2
    
71. *********************************************************************************************************
    , K- D; u+ j; V' d  s& c
72. */
    
73. __task void AppTaskStart(void)
    1 ?* U5 K+ P- f. p  ^- K- Q
74. {
    ; H. }; c4 ~7 x5 E# U0 C
75.      AppTaskCreate();
    
76.    
    
77.     while(1)
    
78.     {
    " K4 W( m; n/ U
79.          bsp_LedToggle(1);
    
80.          bsp_LedToggle(4);
    & g# F9 f) c6 K' X- _& @6 _  w
81.          os_dly_wait(500);
    " Z" H4 ?& s. H8 f5 K; U
82.     }
    
83. }
    
84. 
    
85. /*
    ; x9 X7 b* X2 z$ j  C% d
86. *********************************************************************************************************
    5 c+ H. E" g4 j: N& Y8 y
87. *    函 数 名: AppTaskCreate
    
88. *    功能说明: 创建应用任务
    : K* H+ {" @1 A  }) F3 n  |9 d  b2 L
89. *    形    参: 无
    " j  q' Q# W) \
90. *    返 回 值: 无
    
91. *********************************************************************************************************
    
92. */
    
93. static void AppTaskCreate (void)
    
94. {
    
95.      HandleTaskLED = os_tsk_create_user(AppTaskLED,              /* 任务函数 */
    
96.                                         1,                       /* 任务优先级 */
    
97.                                         &AppTaskLEDStk,          /* 任务栈 */
    
98.                                         sizeof(AppTaskLEDStk));  /* 任务栈大小，单位字节数 */
    3 H7 n! Q# _6 [. d: W7 x& _; [
99. }

复制代码

按照第三章的3.4小节中介绍的调试方法，可以看到如下图5.8所示的任务执行状态：

图5.8 RTX的调试信息组件

除了创建的两个用户任务以外，还有空闲任务，这个任务是系统创建的。至此，RTX的库方式移植的工程就可以运行了。

5.4  总结

    本章节为大家讲解了库移植方法，移植比较简单。另一个重要内容是系统配置向导文件的说明，这个比较重要，初学者要好好熟悉下。

  好东西 应该是比较简单的

楼主这奉献的都是血汗。按照你的教程，在keil5上实验着呐。不过keil5需要用cmsis-rtos，否则要安装legacy的库。等学会了也反馈一下。

谢谢分享

好，我过来鼓掌。