01. 简介
我们已经了解了FreeRTOS，接下来我们就把FreeRTOS移植到我们所使用的平台上，我们使用的板子是STM32F407。

02. 预备工作
要移植FreeRTOS，肯定需要一个基础工程，基础工程越简单越好，我们就用之前的跑马灯实验作为基础工程。

下载好FreeRTOS源码

03. FreeRTOS移植
3.1 创建FreeRTOS文件夹



3.2 将FreeRTOS的源码添加到FreeRTOS目录中

FreeRTOSv10.4.1\FreeRTOS\Source



3.3 删除portable文件夹中相关的文件和目录

我们只需要留下keil、MemMang和RVDS这三个文件夹，其余的都可以删除的。



3.4 向工程分组中添加文件

打开基础工程，新建分组FreeRTOS_CORE和FreeRTOS_PORTABLE，然后向这两个分组中添加文件。



FreeRTOS_CORE中的文件就在FreeRTOS目录中。FreeRTOS_PORTABLE分组中的port.c和heap_4.c是怎么来的呢？port.c是RVDS文件夹下的ARM_CM4F中的文件，因为STM32F407是Cortex-M4内核并且带有FPU，因此要选择ARM_CM4F中的port.c文件。heap_4.c是MemMang文件夹中的，里面有5个c文件：heap_1.c,heap_2.c,heap_3.c,heap_4.c,heap_5.c。这5个c文件是五种不同的内存管理方法。

这5个文件都可以用来作为FreeRTOS的内存管理文件，只是它们的实现原理不同，各有利弊。后面我们再来讨论FreeRTOS的内存管理。

3.5 添加响应的头文件路径



3.6 找不到头文件的错误

1. ..\FreeRTOS\croutine.c(27): error:  #5: cannot open source input file "FreeRTOS.h": No such file or directory

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解决办法

FreeRTOS.h头文件在FreeRTOS\include目录中。



再次编译发现又有头文件找不到FreeRTOSConfig.h文件

1. ..\FreeRTOS\include\FreeRTOS.h(57): error:  #5: cannot open source input file "FreeRTOSConfig.h": No such file or directory

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在项目文件中搜索该头文件发现找不到，这个时候我们可以找找FreeRTOS的官方移植工程汇总会不会有这个文件，打开FreeRTOS针对STM32F407的移植工程文件，文件夹是H:\02_stm32\其它资料\FreeRTOS\FreeRTOSv10.4.1\FreeRTOS\Demo\CORTEX_M4F_STM32F407ZG-SK。



找到该文件之后，我们直接将它复制到FreeRTOS源码中的include文件夹下。FreeRTOSConfig.h文件是配置文件，一般的操作系统都有裁剪、配置功能，而这些裁剪及配置都是通过一个文件来完成的，基本都是通过宏定义来完成对系统的配置和裁剪的。

3.7 SystemCoreClock没有定义的错误

1. ..\FreeRTOS\portable\RVDS\ARM_CM4F\port.c(732): error:  #20: identifier "SystemCoreClock" is undefined

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SystemCoreClock未定义，因为在FreeRTOSConfig.h中使用了SystemCoreClock来标记MCU的频率。



这是一个条件编译，只有定义了__ICCARM__以后下边的代码才有效。

1. /* Ensure stdint is only used by the compiler, and not the assembler. */
   
2. #ifdef __ICCARM__
   
3.         #include <stdint.h>
   
4.         extern uint32_t SystemCoreClock;
   
5. #endif

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修改这个条件编译，修改后的代码如下：

1. /* Ensure stdint is only used by the compiler, and not the assembler. */
   
2. #if defined(__ICCARM__) || defined(__CC_ARM) || defined(__GNUC__)
   
3.         #include <stdint.h>
   
4.         extern uint32_t SystemCoreClock;
   
5. #endif

复制代码

3.8 重复定义的错误

1. ..\OBJ\01Test.axf: Error: L6200E: Symbol PendSV_Handler multiply defined (by port.o and stm32f4xx_it.o).
   
2. ..\OBJ\01Test.axf: Error: L6200E: Symbol SVC_Handler multiply defined (by port.o and stm32f4xx_it.o).
   
3. ..\OBJ\01Test.axf: Error: L6200E: Symbol SysTick_Handler multiply defined (by port.o and stm32f4xx_it.o).

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port.c和stm32f4xx_it.c两个文件中有重复定义的函数：PendSV_Handler(), SVC_Handler(), SysTick_Handler()。屏蔽掉stm32f4xx_it.c中的PendSV_Handler(), SVC_Handler(), SysTick_Handler()三个函数。再次编译，发现如下未定义错误。

3.9 未定义错误

1. Build started: Project: 01Test
   
2. *** Using Compiler 'V5.06 update 6 (build 750)', folder: 'D:\Keil_v5\ARM\ARMCC\Bin'
   
3. Build target '01Test'
   
4. compiling stm32f4xx_it.c...
   
5. linking...
   
6. ..\OBJ\01Test.axf: Error: L6218E: Undefined symbol vApplicationIdleHook (referred from tasks.o).
   
7. ..\OBJ\01Test.axf: Error: L6218E: Undefined symbol vApplicationStackOverflowHook (referred from tasks.o).
   
8. ..\OBJ\01Test.axf: Error: L6218E: Undefined symbol vApplicationTickHook (referred from tasks.o).
   
9. ..\OBJ\01Test.axf: Error: L6218E: Undefined symbol vApplicationMallocFailedHook (referred from heap_4.o).
   
10. Not enough information to list image symbols.
    
11. Not enough information to list load addresses in the image map.
    
12. Finished: 2 information, 0 warning and 4 error messages.
    
13. "..\OBJ\01Test.axf" - 4 Error(s), 0 Warning(s).
    
14. Target not created.
    
15. Build Time Elapsed:  00:00:05

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发现这些未定义的函数，它们都是Hook结尾的，这些函数有个共同的名称：钩子函数，这是因为在FreeRTOSConfig.h中开启了这些钩子函数，但是没有定义这些钩子函数导致的。我们在FreeRTOSConfig.h中关闭这些钩子函数就行了，关闭的方法很简单，将相应的宏定义改为0即可。这里将宏configUSE_IDLE_HOOK、configUSE_TICK_HOOK、configUSE_MALLOC_FAILED_HOOK和configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW定义为0。

最后编译一下，应该就没有错误了，如果还有错误的话大家自行根据错误类型查找和修改错误。

04. SYSTEM文件修改
4.1 修改sys.h文件

使用FreeRTOS，我们应该将宏SYSTEM_SUPPORT_OS改为1。

1. //0,不支持ucos
   
2. //1,支持ucos
   
3. #define SYSTEM_SUPPORT_OS                1                //定义系统文件夹是否支持OS

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4.2 修改usart.c文件

usart.c文件修改也很简单，usart.c文件有两部分要修改，一个是添加FreeRTOS.h头文件，默认是添加的UCOS中的includes.h头文件。修改之后内容如下：

1. //如果使用ucos,则包括下面的头文件即可.
   
2. #if SYSTEM_SUPPORT_OS
   
3. #include "FreeRTOS.h"        //os使用                                          
   
4. #endif

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修改USART1中的中断服务函数，在使用UCOS的时候需要进出中断的时候添加OSIntEnter()和OSIntExit()。使用FreeRTOS的话就不需要了，所以将这两行代码删除即可。

1. void USART1_IRQHandler(void)                        //串口1中断服务程序
   
2. {
   
3.         u8 Res;
   
4. 
   
5.         if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET)  //接收中断(接收到的数据必须是0x0d 0x0a结尾)
   
6.         {
   
7.                 Res =USART_ReceiveData(USART1);//(USART1->DR);        //读取接收到的数据
   
8.                
   
9.                 if((USART_RX_STA&0x8000)==0)//接收未完成
   
10.                 {
    
11.                         if(USART_RX_STA&0x4000)//接收到了0x0d
    
12.                         {
    
13.                                 if(Res!=0x0a)USART_RX_STA=0;//接收错误,重新开始
    
14.                                 else USART_RX_STA|=0x8000;        //接收完成了
    
15.                         }
    
16.                         else //还没收到0X0D
    
17.                         {        
    
18.                                 if(Res==0x0d)USART_RX_STA|=0x4000;
    
19.                                 else
    
20.                                 {
    
21.                                         USART_RX_BUF[USART_RX_STA&0X3FFF]=Res ;
    
22.                                         USART_RX_STA++;
    
23.                                         if(USART_RX_STA>(USART_REC_LEN-1))USART_RX_STA=0;//接收数据错误,重新开始接收         
    
24.                                 }                 
    
25.                         }
    
26.                 }                    
    
27.   }
    
28. }

复制代码

4.3 修改delay.c文件

delay.c文件修改的就比较大了，因为涉及到FreeRTOS的系统时钟，delay.c文件里面有4个函数。

首先来看看SysTick_Handler()，次函数是滴答定时器的中断服务函数，代码如下：

1. extern void xPortSysTickHandler(void);
   
2. 
   
3. //systick中断服务函数,使用OS时用到
   
4. void SysTick_Handler(void)
   
5. {        
   
6.     if(xTaskGetSchedulerState()!=taskSCHEDULER_NOT_STARTED)//系统已经运行
   
7.     {
   
8.         xPortSysTickHandler();        
   
9.     }
   
10. }

复制代码

delay_init()是用来初始化滴答定时器和延时函数，代码如下：

1. //初始化延迟函数
   
2. //SYSTICK的时钟固定为AHB时钟，基础例程里面SYSTICK时钟频率为AHB/8
   
3. //这里为了兼容FreeRTOS，所以将SYSTICK的时钟频率改为AHB的频率！
   
4. //SYSCLK:系统时钟频率
   
5. void delay_init(u8 SYSCLK)
   
6. {
   
7.         u32 reload;
   
8.          SysTick_CLKSourceConfig(SysTick_CLKSource_HCLK);
   
9.         fac_us=SYSCLK;                                                        //不论是否使用OS,fac_us都需要使用
   
10.         reload=SYSCLK;                                                        //每秒钟的计数次数 单位为M           
    
11.         reload*=1000000/configTICK_RATE_HZ;                //根据configTICK_RATE_HZ设定溢出时间
    
12.                                                                                         //reload为24位寄存器,最大值:16777216,在168M下,约合0.0998s左右        
    
13.         fac_ms=1000/configTICK_RATE_HZ;                        //代表OS可以延时的最少单位           
    
14.         SysTick->CTRL|=SysTick_CTRL_TICKINT_Msk;//开启SYSTICK中断
    
15.         SysTick->LOAD=reload;                                         //每1/configTICK_RATE_HZ断一次        
    
16.         SysTick->CTRL|=SysTick_CTRL_ENABLE_Msk; //开启SYSTICK     
    
17. }         

复制代码

延时函数定义如下：

1. //延时nus
   
2. //nus:要延时的us数.        
   
3. //nus:0~204522252(最大值即2^32/fac_us@fac_us=168)                                                                              
   
4. void delay_us(u32 nus)
   
5. {               
   
6.         u32 ticks;
   
7.         u32 told,tnow,tcnt=0;
   
8.         u32 reload=SysTick->LOAD;                                //LOAD的值                     
   
9.         ticks=nus*fac_us;                                                 //需要的节拍数
   
10.         told=SysTick->VAL;                                        //刚进入时的计数器值
    
11.         while(1)
    
12.         {
    
13.                 tnow=SysTick->VAL;        
    
14.                 if(tnow!=told)
    
15.                 {            
    
16.                         if(tnow<told)tcnt+=told-tnow;        //这里注意一下SYSTICK是一个递减的计数器就可以了.
    
17.                         else tcnt+=reload-tnow+told;            
    
18.                         told=tnow;
    
19.                         if(tcnt>=ticks)break;                        //时间超过/等于要延迟的时间,则退出.
    
20.                 }  
    
21.         };                                                                                    
    
22. }
    
23. //延时nms
    
24. //nms:要延时的ms数
    
25. //nms:0~65535
    
26. void delay_ms(u32 nms)
    
27. {        
    
28.         if(xTaskGetSchedulerState()!=taskSCHEDULER_NOT_STARTED)//系统已经运行
    
29.         {               
    
30.                 if(nms>=fac_ms)                                                //延时的时间大于OS的最少时间周期
    
31.                 {
    
32.                            vTaskDelay(nms/fac_ms);                         //FreeRTOS延时
    
33.                 }
    
34.                 nms%=fac_ms;                                                //OS已经无法提供这么小的延时了,采用普通方式延时   
    
35.         }
    
36.         delay_us((u32)(nms*1000));                                //普通方式延时
    
37. }
    
38. 
    
39. //延时nms,不会引起任务调度
    
40. //nms:要延时的ms数
    
41. void delay_xms(u32 nms)
    
42. {
    
43.         u32 i;
    
44.         for(i=0;i<nms;i++) delay_us(1000);
    
45. }

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编译之后出现如下错误

1. ..\OBJ\01Test.axf: Error: L6200E: Symbol SysTick_Handler multiply defined (by port.o and delay.o).

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在port.c和delay.c中有重复定义的函数，SysTick_Handler只能二选一，很明显delay.c中的SysTick_Handler()保留下来，打开FreeRTOSConfig.h文件，找到如下宏定义：

1. #define xPortSysTickHandler SysTick_Handler

复制代码

注释上面的宏定义。

05. 测试程序设计
main.c文件

1. #include "sys.h"
   
2. #include "delay.h"
   
3. #include "usart.h"
   
4. #include "led.h"
   
5. #include "FreeRTOS.h"
   
6. #include "task.h"
   
7. 
   
8. //任务优先级
   
9. #define START_TASK_PRIO                1
   
10. //任务堆栈大小        
    
11. #define START_STK_SIZE                 128  
    
12. //任务句柄
    
13. TaskHandle_t StartTask_Handler;
    
14. //任务函数
    
15. void start_task(void *pvParameters);
    
16. 
    
17. //任务优先级
    
18. #define LED0_TASK_PRIO                2
    
19. //任务堆栈大小        
    
20. #define LED0_STK_SIZE                 50  
    
21. //任务句柄
    
22. TaskHandle_t LED0Task_Handler;
    
23. //任务函数
    
24. void led0_task(void *pvParameters);
    
25. 
    
26. //任务优先级
    
27. #define LED1_TASK_PRIO                3
    
28. //任务堆栈大小        
    
29. #define LED1_STK_SIZE                 50  
    
30. //任务句柄
    
31. TaskHandle_t LED1Task_Handler;
    
32. //任务函数
    
33. void led1_task(void *pvParameters);
    
34. 
    
35. //任务优先级
    
36. #define FLOAT_TASK_PRIO                4
    
37. //任务堆栈大小        
    
38. #define FLOAT_STK_SIZE                 128
    
39. //任务句柄
    
40. TaskHandle_t FLOATTask_Handler;
    
41. //任务函数
    
42. void float_task(void *pvParameters);
    
43. 
    
44. int main(void)
    
45. {
    
46.         NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_4);//设置系统中断优先级分组4
    
47.         delay_init(168);                //初始化延时函数
    
48.         uart_init(115200);             //初始化串口
    
49.         LED_Init();                        //初始化LED端口
    
50.         
    
51.         //创建开始任务
    
52.     xTaskCreate((TaskFunction_t )start_task,            //任务函数
    
53.                 (const char*    )"start_task",          //任务名称
    
54.                 (uint16_t       )START_STK_SIZE,        //任务堆栈大小
    
55.                 (void*          )NULL,                  //传递给任务函数的参数
    
56.                 (UBaseType_t    )START_TASK_PRIO,       //任务优先级
    
57.                 (TaskHandle_t*  )&StartTask_Handler);   //任务句柄              
    
58.     vTaskStartScheduler();          //开启任务调度
    
59. }
    
60. 
    
61. //开始任务任务函数
    
62. void start_task(void *pvParameters)
    
63. {
    
64.     taskENTER_CRITICAL();           //进入临界区
    
65.     //创建LED0任务
    
66.     xTaskCreate((TaskFunction_t )led0_task,            
    
67.                 (const char*    )"led0_task",           
    
68.                 (uint16_t       )LED0_STK_SIZE,
    
69.                 (void*          )NULL,                                
    
70.                 (UBaseType_t    )LED0_TASK_PRIO,        
    
71.                 (TaskHandle_t*  )&LED0Task_Handler);   
    
72.     //创建LED1任务
    
73.     xTaskCreate((TaskFunction_t )led1_task,     
    
74.                 (const char*    )"led1_task",   
    
75.                 (uint16_t       )LED1_STK_SIZE,
    
76.                 (void*          )NULL,
    
77.                 (UBaseType_t    )LED1_TASK_PRIO,
    
78.                 (TaskHandle_t*  )&LED1Task_Handler);        
    
79.     //浮点测试任务
    
80.     xTaskCreate((TaskFunction_t )float_task,     
    
81.                 (const char*    )"float_task",   
    
82.                 (uint16_t       )FLOAT_STK_SIZE,
    
83.                 (void*          )NULL,
    
84.                 (UBaseType_t    )FLOAT_TASK_PRIO,
    
85.                 (TaskHandle_t*  )&FLOATTask_Handler);  
    
86.     vTaskDelete(StartTask_Handler); //删除开始任务
    
87.     taskEXIT_CRITICAL();            //退出临界区
    
88. }
    
89. 
    
90. //LED0任务函数
    
91. void led0_task(void *pvParameters)
    
92. {
    
93.     while(1)
    
94.     {
    
95.         LED0=~LED0;
    
96.         vTaskDelay(500);
    
97.     }
    
98. }   
    
99. 
    
100. //LED1任务函数
     
101. void led1_task(void *pvParameters)
     
102. {
     
103.     while(1)
     
104.     {
     
105.         LED1=0;
     
106.         vTaskDelay(200);
     
107.         LED1=1;
     
108.         vTaskDelay(800);
     
109.     }
     
110. }
     
111. 
     
112. //浮点测试任务
     
113. void float_task(void *pvParameters)
     
114. {
     
115.         static float float_num=0.00;
     
116.         while(1)
     
117.         {
     
118.                 float_num+=0.01f;
     
119.                 printf("float_num的值为: %.4f\r\n",float_num);
     
120.         vTaskDelay(1000);
     
121.         }
     
122. }

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实验结果：

LED0和LED1开始闪烁，LED0均匀闪烁，LED1亮的时间短，灭的时间长。然后串口不断有数据输出。