一、FreeRTOS简介

FreeRTOS 是一个可裁剪、可剥夺型的多任务内核，而且没有任务数限制。FreeRTOS 提供了实时操作系统所需的所有功能，包括资源管理、同步、任务通信等。

FreeRTOS 是用 C 和汇编来写的，其中绝大部分都是用 C 语言编写的，只有极少数的与处理器密切相关的部分代码才是用汇编写的，FreeRTOS 结构简洁，可读性很强！最主要的是非常适合初次接触嵌入式实时操作系统学生、嵌入式系统开发人员和爱好者学习。

最新版本 V9.0.0（2016年），尽管现在 FreeRTOS 的版本已经更新到 V10.4.1 了，但是我们还是选择 V9.0.0，因为内核很稳定，并且网上资料很多，因为 V10.0.0 版本之后是亚马逊收购了FreeRTOS之后才出来的版本，主要添加了一些云端组件，一般采用 V9.0.0 版本足以。

FreeRTOS官网：http://www.freertos.org/
代码托管网站：https://sourceforge.net/projects/freertos/files/FreeRTOS/

二、新建工程

1. 打开 STM32CubeMX 软件，点击“新建工程”

STM32CubeMX学习笔记（37）——FreeRTOS实时操作系统使用（CPU使用率统计）

3. 配置时钟
RCC 设置，选择 HSE(外部高速时钟) 为 Crystal/Ceramic Resonator(晶振/陶瓷谐振器)

4. 配置调试模式
非常重要的一步，否则会造成第一次烧录程序后续无法识别调试器
SYS 设置，选择 Debug 为 Serial Wire

在基于STM32 HAL的项目中，一般需要维护的 “时基” 主要有2个：

HAL的时基，SYS Timebase Source
OS的时基（仅在使用OS的情况下才考虑）

而这些 “时基” 该去如何维护，主要分为两种情况考虑：

裸机运行：
可以通过（滴答定时器）或（）定时器的方式来维护，也就是HAL库中的，这是HAL库中维护的一个全局变量。在裸机运行的情况下，我们一般选择默认的（滴答定时器）方式即可，也就是直接放在中断服务函数中来维护。
带OS运行：
前面提到的是STM32的HAL库中的新增部分，主要用于实现以及作为各种 timeout 的时钟基准。

在使用了OS（操作系统）之后，OS的运行也需要一个时钟基准（简称“时基”），来对任务和时间等进行管理。而OS的这个时基一般也都是通过（滴答定时器）来维护的，这时就需要考虑 “HAL的时基” 和 “OS的时基” 是否要共用（滴答定时器）了。

如果共用SysTick，当我们在CubeMX中选择启用FreeRTOS之后，在生成代码时，CubeMX一定会报如下提示：
4.3 创建任务Task

在进行配置。

我们创建三个测试任务。
- Task Name： 任务名称
- Priority： 优先级，在 FreeRTOS 中，数值越大优先级越高，0 代表最低优先级
- Stack Size (Words)： 堆栈大小，单位为字，在32位处理器（STM32），一个字等于4字节，如果传入512那么任务大小为512*4字节
- Entry Function： 入口函数
- Code Generation Option： 代码生成选项
- Parameter： 任务入口函数形参，不用的时候配置为0或NULL即可
- Allocation： 分配方式：动态内存创建
- Buffer Name： 缓冲区名称
- Conrol Block Name： 控制块名称
五、TIM6基本定时器

5.1 参数配置

在中选择设置，并勾选激活

定时器溢出时间：
Tout = 1 / (Tclk / (psc + 1)) (arr + 1)
- 定时器时钟Tclk：72MHz
- 预分频器psc：71
- 自动重装载寄存器arr：49
- Prescaler（时钟预分频数）：72-1
- Counter Mode（计数模式）：Up（向上计数模式）
- Counter Period（自动重装载值）：50-1
- auto-reload-preload（自动重装载）：Enable（使能）
- TRGO Parameters（触发输出）：不使能
  
  六、UART串口打印
  
  查看 STM32CubeMX学习笔记（6）——USART串口使用
  
  七、生成代码
  
  输入项目名和项目路径
  
  每个外设生成独立的文件
  不勾：所有初始化代码都生成在 main.c
  勾选：初始化代码生成在对应的外设文件。如 GPIO 初始化代码生成在 gpio.c 中。
  
  八、CPU利用率统计
  
  8.1 基本概念
  
  CPU 使用率其实就是系统运行的程序占用的 CPU 资源，表示机器在某段时间程序运行的情况，如果这段时间中，程序一直在占用 CPU 的使用权，那么可以人为 CPU 的利用率是 100%。CPU 的利用率越高，说明机器在这个时间上运行了很多程序，反之较少。利用率的高低与 CPU 强弱有直接关系，就像一段一模一样的程序，如果使用运算速度很慢的 CPU，它可能要运行 1000ms，而使用很运算速度很快的 CPU 可能只需要 10ms，那么在 1000ms 这段时间中，前者的 CPU 利用率就是 100%，而后者的 CPU 利用率只有 1%，因为 1000ms 内前者都在使用 CPU 做运算，而后者只使用 10ms 的时间做运算，剩下的时间 CPU 可以做其他事情。
  
  FreeRTOS 是多任务操作系统，对 CPU 都是分时使用的：比如 A 任务占用 10ms，然后 B 任务占用 30ms，然后空闲 60ms，再又是 A 任务占 10ms，B 任务占 30ms，空闲 60ms;
  
  8.2 FreeRTOS进行CPU利用率统计
  
  在调试的时候很有必要得到当前系统的 CPU 利用率相关信息，但是在产品发布的时候，就可以把 CPU 利用率统计这个功能去掉，因为使用任何功能的时候，都是需要消耗系统资源的，FreeRTOS 是使用一个外部的变量进行统计时间的，并且消耗一个高精度的定时器，其用于定时的精度是系统时钟节拍的 10-20 倍，比如当前系统时钟节拍是 1000HZ，那么定时器的计数节拍就要是 10000-20000HZ。而且 FreeRTOS 进行 CPU 利用率统计的时候，也有一定缺陷，因为它没有对进行 CPU 利用率统计时间的变量做溢出保护，我们使用的是 32 位变量来系统运行的时间计数值，而按 20000HZ 的中断频率计算，每进入一中断就是 50us，变量加一，最大支持计数时间：2^32 * 50us / 3600s = 59.6 分钟，运行时间超过了 59.6 分钟后统计的结果将不准确，除此之外整个系统一直响应定时器 50us 一次的中断会比较影响系统的性能。
  
  九、示例
  
  9.1 CPU 利用率统计实验
  
  CPU 利用率实验是是在 FreeRTOS 中创建了三个任务，其中两个任务是普通任务，另
  一个任务通过和获取 CPU 利用率与任务相关信息并通过串口打印出来。
  
  修改main.c
  
  来源：Leung_ManWah
  
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