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。

: [# K# W% @1 k1 u, E

5.2   STM32F103移植RTX系统

5.2.1      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。

  G. u8 N3 t$ Z
5.2.2     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。

% Y) T7 T/ v- }# g% Z/ V% h
0 B5 l1 }3 G" R* u5.2.3     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 */
   
2. #include "RTL.h"
   
3. 
   / K: q6 z5 R2 q6 _" I$ Q
4. /*
   9 v9 M/ t& L6 Y3 |, }% _9 a* A
5. **********************************************************************************************************
   
6.                                                    函数声明
   
7. **********************************************************************************************************
   
8. */
   3 F8 _, I$ l. Y
9. static void AppTaskCreate (void);
   ) M4 a- H% Q9 ^( ]' G& E" z; v
10. __task void AppTaskLED(void);
    
11. __task void AppTaskStart(void);
    8 N: d) c% m& q2 P. b/ ^3 {# H0 x
12. 
    2 s& X, I% q& Z" ~4 X
13. /*
      I0 F2 ?& B2 }( H" q" `2 S
14. **********************************************************************************************************
    ) }! `7 ?+ |; w" \5 q: l
15.                                                     变量
    
16. **********************************************************************************************************
    0 F/ l3 ^; j3 o; T# G
17. */
    
18. static uint64_t AppTaskLEDStk[256/8];     /* 任务栈 */
    
19. static uint64_t AppTaskStartStk[512/8];   /* 任务栈 */
    4 q8 X' E2 t( S; G7 L, I
20. 
    
21. /* 任务句柄 */
    
22. OS_TID HandleTaskLED = NULL;
    # H- ~& y1 E0 H* `0 b! q+ l3 E7 ~
23. 
    
24. /*
    
25. *********************************************************************************************************
    8 b0 O8 s& C- j* R% O' J8 R
26. *    函 数 名: main
    
27. *    功能说明: 标准c程序入口。
    " q: ^+ S" D0 [2 \$ x# `9 g, j/ @
28. *    形    参: 无
    & {- q- |" Q" ~* V( y& ]
29. *    返 回 值: 无
    
30. *********************************************************************************************************
    . ?) z- M" j( G" g6 i& k
31. */
    
32. int main (void)
    
33. {   
    
34.      /* 初始化外设 */
    ( O. r1 L  n, S1 h3 S- ?  r
35.      bsp_Init();
    
36.    
    
37.      /* 创建启动任务 */
    
38.      os_sys_init_user (AppTaskStart,             /* 任务函数 */
    - F, B+ b7 e; g3 n
39.                        2,                        /* 任务优先级 */
    
40.                        &AppTaskStartStk,         /* 任务栈 */
    " m5 @+ v3 |6 N2 C( \6 x
41.                        sizeof(AppTaskStartStk)); /* 任务栈大小，单位字节数 */
    
42.      while(1);
    ; e* y* ^4 C" @+ \4 q# {
43. }
    8 h* \' V, J& \- I  g
44. 
    & r7 F$ E7 V  T* n  l2 R1 K
45. /*
    
46. *********************************************************************************************************
    
47. *    函 数 名: AppTaskLED
    % D: h7 s2 x& t/ ^
48. *    功能说明: LED闪烁
    6 E/ |; h* E- [+ f+ D$ A: K
49. *    形    参: 无
    
50. *    返 回 值: 无
    9 T$ R$ q( E- q" x1 J# q
51. *    优 先 级: 1  (数值越小优先级越低，这个跟uCOS相反)
    7 Y7 a# B, K" |( i  y
52. *********************************************************************************************************
    
53. */
    
54. __task void AppTaskLED(void)
    3 L# q. h' B3 E. S* S/ Z4 s$ f# y
55. {
    
56.     while(1)
    
57.     {
    
58.          bsp_LedToggle(2);
    
59.          bsp_LedToggle(3);
    1 W: ]; A$ B5 `
60.          os_dly_wait(200);
    
61.     }
    3 V: W' E) b+ y* B7 D
62. }
    
63. 
    
64. /*
    ( t( w1 I) e% F7 W+ E7 p
65. *********************************************************************************************************
    " x: j* e/ w! O& ~% |
66. *    函 数 名: AppTaskStart
    
67. *    功能说明: 启动任务，也就是最高优先级任务。
    
68. *    形    参: 无
    5 \6 h0 J8 e# B) g& _9 ~6 B/ G
69. *    返 回 值: 无
    4 O; Y) k2 L' `0 U4 ~: v$ `7 S2 y: p
70. *    优 先 级: 2
    8 X$ I4 Z! Q' p: k
71. *********************************************************************************************************
    2 X# p! E. O( r3 y& \( @2 f3 ?
72. */
    3 w6 Q4 a, P& Q" l) n
73. __task void AppTaskStart(void)
    
74. {
    9 s% T$ A# ~- Y7 |/ N5 l8 j
75.      AppTaskCreate();
    
76.    
    
77.     while(1)
    8 \9 I1 M2 D0 k2 J  e' U' ~
78.     {
    + v9 }% {, F2 k7 q7 j' M
79.          bsp_LedToggle(1);
    
80.          bsp_LedToggle(4);
    
81.          os_dly_wait(500);
    
82.     }
    9 U* T/ o- [+ s, E
83. }
    ) J5 {  e/ l& a" i! J- ]
84. 
    
85. /*
    . B3 d* {. N. H* {
86. *********************************************************************************************************
    / b* W$ r! [/ P, U, w7 P8 r
87. *    函 数 名: AppTaskCreate
    ) Y, }8 i& ~2 t6 C8 l
88. *    功能说明: 创建应用任务
    7 `7 c8 n! r3 i, u
89. *    形    参: 无
    
90. *    返 回 值: 无
    
91. *********************************************************************************************************
    
92. */
    
93. static void AppTaskCreate (void)
    4 g) N" ]: \* b* A
94. {
    4 i& a- M  ]3 X) Y9 h
95.      HandleTaskLED = os_tsk_create_user(AppTaskLED,              /* 任务函数 */
    
96.                                         1,                       /* 任务优先级 */
    
97.                                         &AppTaskLEDStk,          /* 任务栈 */
    6 I" M+ r; s- h$ ^# k
98.                                         sizeof(AppTaskLEDStk));  /* 任务栈大小，单位字节数 */
    5 s, H* ~9 ]! i" h( R
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。

& Y- g  M, \* o0 J7 e

8 X$ M8 q& t7 D1 h7 P3 |5.3  STM32F407移植RTX系统

+ l6 \$ _) S( I- Z5.3.1     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。

2 ]5 c1 _  r5 a6 c
' W: s5 P" {6 z6 S6 n5.3.2     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。

5 ^# i+ O! Z+ }: Y2 o* O/ U5.3.3     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 */
   
2. #include "RTL.h"
   2 Z7 U: R  R# w7 [* b
3. 
   - h* C7 {! @+ W6 ]
4. /*
   
5. **********************************************************************************************************
   / u' F$ ]2 d" s) C- _
6.                                                    函数声明
   
7. **********************************************************************************************************
   + r8 r1 A8 s) n: B6 H, b
8. */
   
9. static void AppTaskCreate (void);
   
10. __task void AppTaskLED(void);
    
11. __task void AppTaskStart(void);
    9 G, r' D5 ^. m5 z2 U- H
12. 
    8 Y  V9 d: m9 h# X& d% e
13. /*
    / @  w  C: O+ m. N3 l5 F2 [
14. **********************************************************************************************************
    
15.                                                     变量
    
16. **********************************************************************************************************
    
17. */
    ) j0 G" [8 d1 a6 C
18. static uint64_t AppTaskLEDStk[256/8];     /* 任务栈 */
    
19. static uint64_t AppTaskStartStk[512/8];   /* 任务栈 */
    
20. 
    
21. /* 任务句柄 */
    
22. OS_TID HandleTaskLED = NULL;
    * L" C9 F% I& U
23. 
    ( p% A/ e" O* y  A
24. /*
    
25. *********************************************************************************************************
    8 l( ]$ c: _  y' n
26. *    函 数 名: main
    1 d& J. q! y4 M' E$ C, ^
27. *    功能说明: 标准c程序入口。
    
28. *    形    参: 无
    
29. *    返 回 值: 无
    9 C0 e, L4 Q1 U. ]& b: J' k+ U4 i6 Q% M
30. *********************************************************************************************************
    4 P/ {# B+ ?6 n7 t
31. */
    
32. int main (void)
    4 l' L, x/ q& Y+ m5 [
33. {   
    
34.      /* 初始化外设 */
    
35.      bsp_Init();
    9 D6 p2 e- p7 @+ m& X% Q
36.    
    
37.      /* 创建启动任务 */
    
38.      os_sys_init_user (AppTaskStart,             /* 任务函数 */
    1 Z( M; A% f7 s, d* D$ P$ R, S# O4 A0 T
39.                        2,                        /* 任务优先级 */
    / [0 G+ V6 \5 n" _$ U! `
40.                        &AppTaskStartStk,         /* 任务栈 */
    
41.                        sizeof(AppTaskStartStk)); /* 任务栈大小，单位字节数 */
    
42.      while(1);
    
43. }
    
44. 
    # |1 q- S+ E! ]+ s
45. /*
    
46. *********************************************************************************************************
    
47. *    函 数 名: AppTaskLED
    1 h+ y$ M8 g- l3 J( A
48. *    功能说明: LED闪烁
    2 q: W+ M# g: H  l  @  H
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)
    3 o+ X' N! ?' ~* ~$ s: g  p0 [5 f
52. *********************************************************************************************************
    
53. */
    
54. __task void AppTaskLED(void)
    
55. {
    & F2 I: E4 a' j7 v& ?
56.     while(1)
    
57.     {
    ) K) h$ j0 |. o
58.          bsp_LedToggle(2);
    1 G4 P- `- y0 \7 M6 H! z$ a* ]
59.          bsp_LedToggle(3);
    9 q" w! t+ K5 R6 _
60.          os_dly_wait(200);
    1 w3 l. k2 M+ }( L. o% U- l9 u
61.     }
    
62. }
    
63. 
    
64. /*
    9 t/ E4 x, N  n2 H, ^5 a
65. *********************************************************************************************************
    
66. *    函 数 名: AppTaskStart
    
67. *    功能说明: 启动任务，也就是最高优先级任务。
    9 j* k: W7 s" B$ Y- H
68. *    形    参: 无
    
69. *    返 回 值: 无
    # @: \6 P  H0 B- M4 q! ^% X
70. *    优 先 级: 2
    
71. *********************************************************************************************************
    / l; D7 z! O4 O" ?
72. */
    9 U) q4 I8 n6 T0 R- L% m
73. __task void AppTaskStart(void)
    
74. {
    
75.      AppTaskCreate();
    
76.    
    9 ^5 k+ `; v6 A- R
77.     while(1)
    
78.     {
    " e( \6 ~) `# g4 |1 m/ J
79.          bsp_LedToggle(1);
    
80.          bsp_LedToggle(4);
    
81.          os_dly_wait(500);
    / T- o* n; M6 t# l+ C. T
82.     }
    9 v8 c* C9 Y0 ?- s2 y* Z
83. }
    & [: o* O: k4 U; P+ _' `% O
84. 
    
85. /*
    9 o% V4 `- r4 T; Y, B* ]
86. *********************************************************************************************************
    $ ?5 W1 `4 b, ?1 g+ N; U% Y5 ~
87. *    函 数 名: AppTaskCreate
    
88. *    功能说明: 创建应用任务
    
89. *    形    参: 无
    ' U3 ]% j4 q) [! E# R  _4 U
90. *    返 回 值: 无
    
91. *********************************************************************************************************
    $ a4 ~, s  T4 x/ [3 A' y
92. */
    : g* C. }; P% W1 i0 ?
93. static void AppTaskCreate (void)
    2 }1 z0 m# `: [1 l/ _
94. {
    : b( I" ?" L( D! o/ t/ ^
95.      HandleTaskLED = os_tsk_create_user(AppTaskLED,              /* 任务函数 */
    & I0 _1 W" S+ b/ b
96.                                         1,                       /* 任务优先级 */
    / E, q8 g, S' U& r4 d
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5.8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。

8 T" d# I4 T' X0 N5 c: y7 {9 \7 T

  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。