韦东山freeRTOS系列教程之【第一章】FreeRTOS概述与体验

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教程目录
1.1 FreeRTOS目录结构
1.1 FreeRTOS目录结构
1.2 核心文件
1.3 移植时涉及的文件
1.4 头文件相关
- 1.4.1 头文件目录
- 1.4.2 头文件
1.5 内存管理
1.6 Demo
1.7 数据类型和编程规范
- 1.7.1 数据类型
- 1.7.2 变量名
- 1.7.3 函数名
- 1.7.4 宏的名
1.8 安装Keil
- 1.8.1 下载Keil
- 1.8.2 安装Keil
- 1.8.3 安装Pack
1.9 使用模拟器运行第1个程序
1.10 使用逻辑分析仪

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1.1 FreeRTOS目录结构

以Keil工具下STM32F103芯片为例，它的FreeRTOS的目录如下:

1.1 FreeRTOS目录结构

以Keil工具下STM32F103芯片为例，它的FreeRTOS的目录如下:

主要涉及2个目录：

Demo
- Demo目录下是工程文件，以"芯片和编译器"组合成一个名字
- 比如：CORTEX_STM32F103_Keil
Source
- 根目录下是核心文件，这些文件是通用的
- portable目录下是移植时需要实现的文件
  - 目录名为：[compiler]/[architecture]
  - 比如：RVDS/ARM_CM3，这表示cortexM3架构在RVDS工具上的移植文件

1.2 核心文件

FreeRTOS的最核心文件只有2个：

FreeRTOS/Source/tasks.c
FreeRTOS/Source/list.c

其他文件的作用也一起列表如下：

FreeRTOS/Source/下的文件	作用
tasks.c	必需，任务操作
list.c	必须，列表
queue.c	基本必需，提供队列操作、信号量(semaphore)操作
timer.c	可选，software timer
event_groups.c	可选，提供event group功能
croutine.c	可选，过时了

1.3 移植时涉及的文件

移植FreeRTOS时涉及的文件放在FreeRTOS/Source/portable/[compiler]/[architecture]目录下，

比如：RVDS/ARM_CM3，这表示cortexM3架构在RVDS或Keil工具上的移植文件。

里面有2个文件：

port.c
portmacro.h

1.4 头文件相关

1.4.1 头文件目录

FreeRTOS需要3个头文件目录：

FreeRTOS本身的头文件：FreeRTOS/Source/include
移植时用到的头文件：FreeRTOS/Source/portable/[compiler]/[architecture]
含有配置文件FreeRTOSConfig.h的目录

1.4.2 头文件

列表如下：

头文件	作用
FreeRTOSConfig.h	FreeRTOS的配置文件，比如选择调度算法：configUSE_PREEMPTION每个demo都必定含有FreeRTOSConfig.h建议去修改demo中的FreeRTOSConfig.h，而不是从头写一个
FreeRTOS.h	使用FreeRTOS API函数时，必须包含此文件。在FreeRTOS.h之后，再去包含其他头文件，比如：task.h、queue.h、semphr.h、event_group.h

1.5 内存管理

文件在FreeRTOS/Source/portable/MemMang下，它也是放在portable目录下，表示你可以提供自己的函数。

源码中默认提供了5个文件，对应内存管理的5种方法。

参考文章：FreeRTOS说明书吐血整理【适合新手入门】

后续章节会详细讲解。

文件	优点	缺点
heap_1.c	分配简单，时间确定	只分配、不回收
heap_2.c	动态分配、最佳匹配	碎片、时间不定
heap_3.c	调用标准库函数	速度慢、时间不定
heap_4.c	相邻空闲内存可合并	可解决碎片问题、时间不定
heap_5.c	在heap_4基础上支持分隔的内存块	可解决碎片问题、时间不定

1.6 Demo

Demo目录下是预先配置好的、没有编译错误的工程。目的是让你可以基于它进行修改，以适配你的单板。

这些Demo还可以继续精简：

Demo/Common中的文件可以完全删除
main函数中只需要保留2个函数：
- prvSetupHardware()
- vTaskStartScheduler()
- 如下图所示

1.7 数据类型和编程规范

1.7.1 数据类型

每个移植的版本都含有自己的portmacro.h头文件，里面定义了2个数据类型：

TickType_t：
- FreeRTOS配置了一个周期性的时钟中断：Tick Interrupt
- 每发生一次中断，中断次数累加，这被称为tick count
- tick count这个变量的类型就是TickType_t
- TickType_t可以是16位的，也可以是32位的
- FreeRTOSConfig.h中定义configUSE_16_BIT_TICKS时，TickType_t就是uint16_t
- 否则TickType_t就是uint32_t
- 对于32位架构，建议把TickType_t配置为uint32_t
BaseType_t：
- 这是该架构最高效的数据类型
- 32位架构中，它就是uint32_t
- 16位架构中，它就是uint16_t
- 8位架构中，它就是uint8_t
- BaseType_t通常用作简单的返回值的类型，还有逻辑值，比如pdTRUE/pdFALSE

1.7.2 变量名

变量名有前缀：

变量名前缀	含义
c	char
s	int16_t，short
l	int32_t，long
x	BaseType_t，其他非标准的类型：结构体、task handle、queue handle等
u	unsigned
p	指针
uc	uint8_t，unsigned char
pc	char指针

1.7.3 函数名

函数名的前缀有2部分：返回值类型、在哪个文件定义。

函数名前缀	含义
vTaskPrioritySet	返回值类型：void在task.c中定义
xQueueReceive	返回值类型：BaseType_t在queue.c中定义
pvTimerGetTimerID	返回值类型：pointer to void在tmer.c中定义

1.7.4 宏的名

宏的名字是大小，可以添加小写的前缀。前缀是用来表示：宏在哪个文件中定义。

宏的前缀	含义：在哪个文件里定义
port (比如portMAX_DELAY)	portable.h或portmacro.h
task (比如taskENTER_CRITICAL())	task.h
pd (比如pdTRUE)	projdefs.h
config (比如configUSE_PREEMPTION)	FreeRTOSConfig.h
err (比如errQUEUE_FULL)	projdefs.h