移植freertos到stm32f407vet6的HAL库
RTOS
FreeRTOS 移植到 STM32F4（Keil 环境）笔记
一、移植概述
先说一下移植需要干什么吧，简单来说就是把源码移到工程里面，然后配置FreeRTOSConfig.h和stm32f4xx_it.c，让freertos能够在单片机上跑起来
二、下载源码
第一步自然是下源码
先去官网https://www.freertos.org/，下载源码
三、源码文件说明与选型
接着就是添加文件到keil工程里面，我们先看看源码有什么文件，下面是整理过的文件
有freertos的核心代码，就是这些.c文件，还有include里面的.h文件，prot目录下是和编译器和架构相关的文件，移植的时候需要根据你的芯片和编译器选择，这里面着重看一下怎么选，我是keil，所以keil文件是必须的，然后看一下MemMang文件和RVDS文件，
3.1 MemMang 目录（堆内存管理）
MemMang文件下是这些东西，主要是freertos的堆内存管理的不同实现，选择heap_4.c即可，详细的可以点开里面的ReadMe去看
3.2 RVDS 目录（芯片相关移植层）
RVDS文件下是和芯片有关的，根据芯片型号来选，里面就是port.c和portmacro.h
3.3 获取 FreeRTOSConfig.h
除了这些文件，freertos还需要一个FreeRTOSConfig.h，在下载的源码中看看文件里面有没有Demo文件，如果没有的话可以去https://github.com/FreeRTOS/FreeRTOS/blob/main/FreeRTOS/Demo下载，我的环境是keil和f4，所以选择Demo文件里面CORTEX_M4F_CEC1302_Keil_GCC这个文件下面的FreeRTOSConfig.h文件
四、添加源码到 Keil 工程
下面开始添加源码到keil工程里面，在你准备的工程里面创建一个存放freertos的文件夹，里面放进去freertos的源码
4.1 文件结构
大致的文件结构是
freertos/ ├── FreeRTOSConfig.h # FreeRTOS 内核配置文件 ├── include/ # 公共头文件 │ ├── CMakeLists.txt │ ├── FreeRTOS.h │ ├── StackMacros.h │ ├── atomic.h │ ├── croutine.h │ ├── deprecated_definitions.h │ ├── event_groups.h │ ├── list.h │ ├── message_buffer.h │ ├── mpu_prototypes.h │ ├── mpu_syscall_numbers.h │ ├── mpu_wrappers.h │ ├── newlib-freertos.h │ ├── picolibc-freertos.h │ ├── portable.h │ ├── projdefs.h │ ├── queue.h │ ├── semphr.h │ ├── stack_macros.h │ ├── stream_buffer.h │ ├── task.h │ └── timers.h ├── port/ # 目标平台移植层 │ ├── See-also-the-RVDS-directory.txt #Keil文件夹里面的文件 │ ├── heap_4.c # 内存堆实现（heap_4） │ ├── port.c # 移植层主文件 │ └── portmacro.h # 移植层宏定义 └── src/ # 内核源码 ├── event_groups.c ├── list.c ├── queue.c ├── stream_buffer.c ├── tasks.c └── timers.c4.2 加入工程与路径配置
接着添加文件到keil的工程里面，FreeRTOSConfig.h也加进去
然后添加路径
五、两种移植方式概述
下面介绍两种移植的方式，大差不差，总体来说就是让freertos接管原本芯片的，SVC，pensv，还有SysTick，主要起作用的是这个三个宏定义，
#define xPortPendSVHandler PendSV_Handler#define vPortSVCHandler SVC_Handler #define xPortSysTickHandler SysTick_Handler六、第一种移植方式
下面是第一种
接着编译，如果是和我一样的芯片和编译器的话，应该是只有三个error，我们需要去stm32f4xx_it.c里面去把SVC_Handler``PendSV_Handler``SysTick_Handler删掉
6.1 处理编译报错
接着再次编译，会发现有很多报错，
这是因为你在FreeRTOSConfig.h将这些函数的宏定义设为非0，然后却没有这些函数的实现，所以接下来需要把这些函数的宏定义设为0，根据报错一一对应设就行，还有记得把configCPU_CLOCK_HZ!改成( SystemCoreClock )，configTICK_RATE_HZ改成1000（如果发现一些程序慢了很多，可能就是这里没有改），如果报错Undefined symbol SystemCoreClock，在文件里面添加下面代码即可（好奇怪，我第一次移植的时候出现这个报错，写这篇文章时候同样的FreeRTOSConfig.h就没有出现这个报错）
#if defined(__ICCARM__) || defined(__CC_ARM) || defined(__ARMCC_VERSION) || defined(__GNUC__) #include <stdint.h> extern uint32_t SystemCoreClock;#endif这样编译之后应该是不会报错，接着在main.c里面写一个LED闪烁任务测试一下
6.2 测试与 HardFault 问题排查
烧录后你会发现LED不闪烁，于是你开始调试，发现程序会卡死在HardFault_Handler的wile循环里面，
这个原因是之前我们是直接删除了stm32f4xx_it.c文件的SysTick_Handler，有么有注意到之前的SysTick_Handler函数里面有一个HAL_IncTick();函数，他就是为HAL库提供延时的函数，删除了它,HAL在调用一些和SysTick相关代码就会卡死
6.3 解决方法：更换时钟基准
解决方法也很简单，就是将stm32的时钟基准换成其他定时器，这样既能解决当前问题，有避免了freertos和芯片抢SysTick（注意：CubeMx重新生成程序会让stm32f4xx_it.c之前的三个函数回来，记得重新删除，好麻烦，但是我不知道怎么解决）之后再烧录就成功了
七、第二种移植方式
下面来看第二种
和第一种一样，编译会显示三个重定义的error，和第一种不一样的是，FreeRTOSConfig.h文件里面#define xPortSysTickHandler SysTick_Handler需要注释掉,还需要把stm32f4xx_it.c里把SVC_Handler``PendSV_Handler这两个删除，然后重定向SysTick_Handler，因为stm32默认会使用系统滴答，然后freertos默认使用的也是系统滴答，会冲突，所以我们提前把stm32的时钟基准改成定时器7（这里如果不改的话，程序大概率会卡在HaedFault），需要让freertos使用SysTick，然后在stm32f4xx_it.c文件头部包含freertos的头文件，把xPortSysTickHandler();声明出去
其他操作和第一步就一样了的
简单来说，两种方式的差别只有
保留宏 #define xPortSysTickHandler SysTick_Handler，删掉 stm32f4xx_it.c 的 SysTick_Handler
注释宏，在 stm32f4xx_it.c 的 SysTick_Handler 里 #include 头文件后调 xPortSysTickHandler()八、常见问题及解决办法
| 报错/现象 | 解决办法 |
|---|---|
Undefined symbol SystemCoreClock | FreeRTOSConfig.h添加extern uint32_t SystemCoreClock |
卡死在HaedFault | 更改stm32时钟基准为其他定时器 |
Undefined symbol vApplicationIdleHook | FreeRTOSConfig.h中相关宏定义设为0 |
| 程序运行的时间不对（LED闪烁周期变慢） | configTICK_RATE_HZ改成1000 |
最后是完整的FreeRTOSConfig.h文件
#ifndef FREERTOS_CONFIG_H#define FREERTOS_CONFIG_H
#ifdef __cplusplusextern "C" {#endif
#if defined(__ICCARM__) || defined(__CC_ARM) || defined(__ARMCC_VERSION) || defined(__GNUC__) #include <stdint.h> extern uint32_t SystemCoreClock;#endif
#define configCREATE_LOW_POWER_DEMO 0 /* 是否构建低功耗演示程序：0=普通演示，1=低功耗演示 */
#if( configCREATE_LOW_POWER_DEMO == 1 )
#define configTICK_RATE_HZ ( 1000 ) /* 系统节拍频率：1000Hz，即每1ms一个tick */
#define configUSE_TICKLESS_IDLE 1 /* 启用低功耗tickless空闲模式：1=启用 */
#else
#define configTICK_RATE_HZ ( 1000 ) /* 系统节拍频率：1000Hz，即每1ms一个tick */
#define configUSE_TICKLESS_IDLE 0 /* 不启用tickless空闲模式：0=关闭 */
#endif
#define configUSE_PREEMPTION 1 /* 使用抢占式调度器：1=抢占式，0=协作式 */#define configUSE_PORT_OPTIMISED_TASK_SELECTION 1 /* 使用硬件优化任务选择（如CLZ指令）：1=启用 */#define configUSE_QUEUE_SETS 1 /* 启用队列集功能：1=启用 */#define configUSE_IDLE_HOOK 0 /* 启用空闲任务钩子函数：0=不启用 */#define configUSE_TICK_HOOK 0 /* 启用节拍中断钩子函数：0=不启用 */#define configCPU_CLOCK_HZ ( SystemCoreClock ) /* CPU主频：取自SystemCoreClock变量 */#define configMAX_PRIORITIES ( 5 ) /* 最大任务优先级数：5级（0~4） */#define configMINIMAL_STACK_SIZE ( ( unsigned short ) 120 ) /* 空闲任务最小栈深度（字）：120字 */#define configTOTAL_HEAP_SIZE ( ( size_t ) ( 26 * 1024 ) ) /* 系统总堆大小：26KB */#define configMAX_TASK_NAME_LEN ( 10 ) /* 任务名称最大长度（含'\0'）：10字符 */#define configUSE_TRACE_FACILITY 0 /* 启用可视化跟踪调试：0=不启用 */#define configUSE_16_BIT_TICKS 0 /* tick计数位宽：0=32位，1=16位 */#define configIDLE_SHOULD_YIELD 1 /* 空闲任务是否主动让出CPU给同优先级任务：1=是 */#define configUSE_MUTEXES 1 /* 启用互斥量：1=启用 */#define configQUEUE_REGISTRY_SIZE 0 /* 队列注册表大小（用于调试）：0=不注册 */#define configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW 0 /* 栈溢出检测方式：0=不检测，1=方式1，2=方式2 */#define configUSE_RECURSIVE_MUTEXES 1 /* 启用递归互斥量：1=启用 */#define configUSE_MALLOC_FAILED_HOOK 0 /* 启用内存分配失败钩子函数：0=不启用 */#define configUSE_APPLICATION_TASK_TAG 0 /* 启用任务标签功能：0=不启用 */#define configUSE_COUNTING_SEMAPHORES 1 /* 启用计数信号量：1=启用 */
#define configGENERATE_RUN_TIME_STATS 0 /* 启用运行时统计信息收集：0=不启用 */#define portCONFIGURE_TIMER_FOR_RUN_TIME_STATS() /* 配置运行时统计定时器的宏（空实现） */#define portGET_RUN_TIME_COUNTER_VALUE() /* 获取运行时统计计数值的宏（空实现） */
#define configUSE_STATS_FORMATTING_FUNCTIONS 0 /* 启用统计格式化函数（vTaskList等）：0=不启用 */
#define configUSE_CO_ROUTINES 0 /* 启用协程功能：0=不启用 */#define configMAX_CO_ROUTINE_PRIORITIES ( 2 ) /* 协程最大优先级数：2级 */
#define configUSE_TIMERS 1 /* 启用软件定时器：1=启用 */#define configTIMER_TASK_PRIORITY ( configMAX_PRIORITIES - 1 ) /* 软件定时器服务任务优先级：最高优先级-1 */#define configTIMER_QUEUE_LENGTH 5 /* 软件定时器命令队列长度：5个元素 */#define configTIMER_TASK_STACK_DEPTH ( configMINIMAL_STACK_SIZE ) /* 软件定时器服务任务栈深度：同最小栈120字 */
#define INCLUDE_vTaskPrioritySet 1 /* 包含vTaskPrioritySet()函数：1=包含 */#define INCLUDE_uxTaskPriorityGet 1 /* 包含uxTaskPriorityGet()函数：1=包含 */#define INCLUDE_vTaskDelete 1 /* 包含vTaskDelete()函数：1=包含 */#define INCLUDE_vTaskCleanUpResources 1 /* 包含vTaskCleanUpResources()函数：1=包含 */#define INCLUDE_vTaskSuspend 1 /* 包含vTaskSuspend()/vTaskResume()函数：1=包含 */#define INCLUDE_vTaskDelayUntil 1 /* 包含vTaskDelayUntil()函数：1=包含 */#define INCLUDE_vTaskDelay 1 /* 包含vTaskDelay()函数：1=包含 */#define INCLUDE_eTaskGetState 1 /* 包含eTaskGetState()函数：1=包含 */#define INCLUDE_xTimerPendFunctionCall 1 /* 包含xTimerPendFunctionCall()函数：1=包含 */
#ifdef __NVIC_PRIO_BITS #define configPRIO_BITS __NVIC_PRIO_BITS /* 优先级位数：由CMSIS的__NVIC_PRIO_BITS决定 */#else #define configPRIO_BITS 4#endif
#define configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY 0x7 /* 库级最低中断优先级值：0x7（数值越大优先级越低） */
#define configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY 5 /* 库级最高系统调用中断优先级：5，高于此优先级的中断不能调用FreeRTOS API */
#define configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY ( configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY << (8 - configPRIO_BITS) ) /* 内核中断优先级（PendSV/SysTick）：最低优先级 */#define configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY ( configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY << (8 - configPRIO_BITS) ) /* 最高系统调用中断优先级（寄存器值）：5<<5=0xA0 */
#define xPortPendSVHandler PendSV_Handler /* 将FreeRTOS的PendSV处理函数映射到CMSIS标准名PendSV_Handler */#define vPortSVCHandler SVC_Handler /* 将FreeRTOS的SVC处理函数映射到CMSIS标准名SVC_Handler */// #define xPortSysTickHandler SysTick_Handler /* 将FreeRTOS的SysTick处理函数映射到CMSIS标准名SysTick_Handler（已注释，由用户自行实现） */
#define configASSERT( x ) if( ( x ) == 0UL ) { taskDISABLE_INTERRUPTS(); for( ;; ); } /* 断言宏：条件为假时关闭中断并死循环 */
#define configTOGGLE_LED() ulLED++ /* LED翻转宏：当前仅递增ulLED计数器模拟LED翻转 */
#ifdef __cplusplus}#endif#endif /* FREERTOS_CONFIG_H */如果这篇文章对你有帮助，欢迎分享给更多人！