STM32F407之FreeRTOS移植简易教程

因公司项目使用STM32F407的网络功能，虽然已经使用UCOSII作为TCP客户端成功链接网络，但是UCOS毕竟可能会涉及版权问题，不得不改用FreeRTOS+LWIP作项目开发。

(一) 资料链接：

 

1.FreeRTOS源码下载网址：https://sourceforge.net/projects/freertos/files/FreeRTOS/

2.FreeRTOS中文实用教程，这是英文原文下载地址http://www.FreeRTOS.org

 

(二)  移植过程

1.找一个标准库的F407标准工程(正点原子串口实验)，网上有很多教程，在此并非主要内容。

2.下载FreeRTOS并解压，在此说明本文使用的版本为FreeRTOSv10.0.1。

FreeRTOS目录介绍

├─FreeRTOS
│  ├─Demo               // 各种开发工具的完整Demo，开发者可以方便的以此搭建出自己的项目，甚至直接使用
│  │  ├─Common          // 所有例程都可以使用的演示例程文件
│  │  └─其他             // 对应平台和开发工具的项目例程（命名：平台_开发工具，例如：CORTEX_M4F_M0_LPC43xx_Keil）
│  ├─License            // 使用修改过的GPL
│  └─Source             // FreeRTOS的源码
│      ├─include        // 源码对应的头文件
│      └─portable       // 每个支持的处理器架构需要一小段与处理器架构相关的RTOS代码。该目录下即为和开发平台相关的代码
│            ├─MemMang  // FreeRTOS内存管理方案（一般要根据平台来选择以下5个之一）
│            │     heap_1.c
│            │     heap_2.c
│            │     heap_3.c
│            │     heap_4.c
│            │     heap_5.c
│            └─其他      // 其他开发工具相关的代码，需要根据自己的开发工具进行选择
│      croutine.c       // 协线程（协程）文件，和任务类似，在系统资源比较缺乏下使用
│      event_groups.c   // 事件标志组
│      list.c           // 列表结构描述，在内核整体控制上都使用了列表格式数据处理,一切数据结构的基础
│      queue.c          // 队列，任务和任务之间的通讯处理
│      tasks.c          // 所有任务相关函数
│      timers.c         // 软件定时器，以任务形式存在
│      stream_buffer.c  // 10.0.0 之后开始新增
└─FreeRTOS-Plus         // FreeRTOS+组件和演示例程

详细介绍

• list.c、tasks.c、queue.c必不可少，这三个文件是FreeRTOS最基本的源文件。至于同目录下的timer.c、event_groups.c等文件，根据需要添加即可。
• /FreeRTOS/Source/portable/MemMang下的heap_x.c也是必不可少的，表示不同的内存管理模式，根据需要选择其中一个，STM32系列一般用heap_4.c。
• /FreeRTOS/Source/portable/下根据开发工具选择对应目录下的文件。例如：若使用Keil，对应目录下只有一个文件，让直接用RVDS目录下对应的文件。根据芯片选择对应目录下文件port.c、portmacro.h即可。
• 对应的头文件当然也是必不可少。/FreeRTOS/Source/include下的文件可根据需要删除不需要的文件！
• FreeRTOSConfig.h位于/FreeRTOS/Demo/对应的平台下，这个文件其实就相当于STM32标准库中的stm32fxx_conf.h（使用标准外设库时，通过该文件进行配置）。

3.文件拷贝

在STM32F407裸板工程根目录下新建一个"FreeRTOS"文件夹，并将下载的官方移植工程FreeRTOSv10.0.1\FreeRTOSv10.0.1\FreeRTOS\Source下的所有文件，全部拷贝到该文件下；

此时就要用到FreeRTOS的一些demo程序找到官方对于407的移植工程FreeRTOSv10.0.1\FreeRTOS\Demo\CORTEX_M4F_STM32F407ZG-SK下的FreeRTOSConfig.h拷贝到工程(USER)中。

4.将头文件路径和文件添加到工程中

"..\FreeRTOS\include"和"..\FreeRTOS\portable\RVDS\ARM_CM4F"添加入头文件路径

将FreeRTOS文件夹下"croutine.c"、"event_groups.c"、"list.c"、"queue.c"、"tasks.c"、"timers.c"添加到工程

将FreeRTOS\portable\RVDS\ARM_CM4F文件夹下"port.c"和FreeRTOS\portable\MemMang文件夹下"heap_4.c"添加到工程

5.编译调试-解决问题

错误1

..\FreeRTOS\portable\RVDS\ARM_CM4F\port.c(712): error:  #20: identifier "SystemCoreClock" is undefined

解决问题1：

打开FreeRTOSConfig.h可以看到这样一段代码

#ifdef __ICCARM__
    #include <stdint.h>
    extern uint32_t SystemCoreClock;
#endif

将其改成如下部分就可以去除这个错误

#if defined (__ICCARM__)||defined(__CC_ARM)||defined(__GNUC__)
    #include <stdint.h>
    extern uint32_t SystemCoreClock;
#endif

解决SYStemCoreClock问题后，提示三个函数有重复定义。

错误2

..\OBJ\USART.axf: Error: L6200E: Symbol PendSV_Handler multiply defined (by port.o and stm32f4xx_it.o).
..\OBJ\USART.axf: Error: L6200E: Symbol SVC_Handler multiply defined (by port.o and stm32f4xx_it.o).
..\OBJ\USART.axf: Error: L6200E: Symbol SysTick_Handler multiply defined (by port.o and stm32f4xx_it.o).
Not enough information to list image symbols.
Not enough information to list load addresses in the image map.
Finished: 2 information, 0 warning and 3 error messages.
"..\OBJ\USART.axf" - 3 Error(s), 0 Warning(s).

解决问题2：

其中SysTick_Handler再FreeRTOS中被重新定义成系统心跳处理中断函数，PendSV_Handler，SVC_Handler也被在FreeRTOS中重新定义用于任务切换，所以需要注释掉stm32F4xxx_it.c中的这三个中断函数。

解决重复定义的问题后，又出现新问题

错误3

..\OBJ\USART.axf: Error: L6218E: Undefined symbol vApplicationIdleHook (referred from tasks.o).
..\OBJ\USART.axf: Error: L6218E: Undefined symbol vApplicationStackOverflowHook (referred from tasks.o).
..\OBJ\USART.axf: Error: L6218E: Undefined symbol vApplicationTickHook (referred from tasks.o).
..\OBJ\USART.axf: Error: L6218E: Undefined symbol vApplicationMallocFailedHook (referred from heap_4.o).
Not enough information to list image symbols.
Not enough information to list load addresses in the image map.
Finished: 2 information, 0 warning and 4 error messages.
"..\OBJ\USART.axf" - 4 Error(s), 0 Warning(s).

解决问题3：

其中是关于stasks.c和heap_.c的错误，但是问题关键可以从FreeRTOSConfig.h中改变，因为该文件才是配置FreeRTOS系统最重要的文件。HOOK钩子函数未定义的错误，在FreeRTOSConfig.h中改为如下即可解决：

#define configUSE_PREEMPTION               1  //调度器采用抢占式还是协程式
#define configUSE_IDLE_HOOK                0  //空闲任务狗子函数
#define configUSE_TICK_HOOK                0  //时间片钩子函数
#define configCPU_CLOCK_HZ                ( SystemCoreClock )
#define configTICK_RATE_HZ                ( ( TickType_t ) 1000 )
#define configMAX_PRIORITIES            ( 5 )  //最大任务优先级
#define configMINIMAL_STACK_SIZE        ( ( unsigned short ) 130 )
#define configTOTAL_HEAP_SIZE            ( ( size_t ) ( 75 * 1024 ) )
#define configMAX_TASK_NAME_LEN            ( 10 )  //任务名最长
#define configUSE_TRACE_FACILITY           1
#define configUSE_16_BIT_TICKS             0  //系统街拍计数器
#define configIDLE_SHOULD_YIELD            1  //空闲任务是否会为同等优先级的任务让出CPU使用权
#define configUSE_MUTEXES                  1
#define configQUEUE_REGISTRY_SIZE          8
#define configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW     0  //堆栈溢出检测
#define configUSE_RECURSIVE_MUTEXES        1  //递归互斥信号量
#define configUSE_MALLOC_FAILED_HOOK       0  //内存分配失败钩子函数
#define configUSE_APPLICATION_TASK_TAG     0
#define configUSE_COUNTING_SEMAPHORES      1
#define configGENERATE_RUN_TIME_STATS      0  //运行时间统计功能

 至此编译成功，工程模板程序已移植错误，可按FreeRTOS正常使用了。

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