FreeRTOS-系统配置与裁剪

FreeRTOS-系统配置与裁剪

• 在使用FreeRTOS的时候，我们可以根据自己的需要来配置和裁剪FreeRTOS。我们在FreeRTOSConfig.h文件中完成对FreeRTOS系统的裁剪，通过裁剪来减少系统占用RAM和ROM的大小。所谓裁剪其实就是对FreeRTOS中的函数和一些变量、结构体等选择性的定义。

FreeRTOS裁剪原理

• FreeRTOS裁剪主要就是用到了条件编译的方法，其实不仅仅是FreeRTOS是这样，很多RTOS系统都是采用这样的方法。所谓条件编译就是当该部分满足条件的时候，该部分编译。如下图是FreeRTOS中的静态任务创建函数的条件编译。
  

  

• 此时INCLUDE_vTaskDelay被定义为1，说明这部分对应的函数将会被编译。同样，我们通过追踪INCLUDE_vTaskDelay被引用的地方，追踪到INCLUDE_vTaskDelay在FreeRTOS.h文件中被引用如下。
  

  

• 从中可以看出，该文件定义的宏分为两部分，一部分是以config为开头的宏，另一部分是以INCLUDE_为开头的宏，通过上述步骤追踪其引用可以发现以下规律：

  • 以config为开头的宏多是与任务相关参数、系统工作方式等相关的，也有少部分与函数使能和除能相关。
  • 以INCLUDE_为开头的宏几乎都是与函数的使能和失能相关的。

下面就来简单介绍一下两部分常用宏的功能

config为开头的宏

1、configUSE_PREEMPTION

• configUSE_PREEMPTION=1时FreeRTOS系统为抢占式内核，configUSE_PREEMPTION=0时，使用协程内核。协程内核可以节省开销，但是功能有限。协程内核主要是针对以前性能较低的MCU使用的，但现在的MCU功能都比较强，所以不需要使用协程内核。

2、configUSE_TIME_SLICING

+如果使用抢占式内核， configUSE_TIME_SLICING=1时，因为调度器永远都在执行准备就绪的最高优先级任务，优先级任务相同的在时钟节拍中断进行切换，否则不会切换。

3、configUSE_PORT_OPTIMISED_TASK_SELECTION

• FreeRTOS有硬件和软件两种方法选择下一个执行的任务。软件方法是通用方法，在任何MCU上均能使用，且不限制最大优先级数目，但是这种方法会占用CPU开销，所以效率比较低。硬件方法需要所使用的的MCU支持前导计算指令，且最大优先级数目会有所限制，但效率高。
• 当configUSE_PORT_OPTIMISED_TASK_SELECTION=1时，使用硬件方法，否则使用软件方法。

4、configUSE_TICKLESS_IDLE

• configUSE_TICKLESS_IDLE=1使用tickless低功耗模式，此时在执行空闲任务的时候系统时钟节拍中断就会停止，当然停止的这段时间也必须要补上。

5、configUSE_QUEUE_SETS

• 用于设置是否启动队列，为1启动。

6、configCPU_CLOCK_HZ

• 设置CPU频率，一般来说配置为和MCU相同的主频。

7、configTICK_RATE_HZ

• 设置系统时钟节拍频率，该频率就是滴答定时器的中断频率，该中断频率最小单位为1us。

8、configMAX_PRIORITIES

• 可使用的最大优先级数量，设置完成以后就可以设置任务优先级，但必须在0~(configMAX_PRIORITIES-1)区间内，其中0为最低优先级，configMAX_PRIORITIES-1为最高优先级。一般来说，最低优先级只分配给空闲任务，最高优先级只分配给软件定时器，所以实际可供用户使用的优先级数量为configMAX_PRIORITIES-2。

9、configMINIMAL_STACK_SIZE

• 空闲任务使用的堆栈大小，要注意这个大小的单位不一定是1byte，比如说stm32是32位单片机，那么大小的单位就是4byte，当configMINIMAL_STACK_SIZE=100时，就相当于空闲任务堆栈大小为400byte。

10、configMAX_TASK_NAME_LEN

• 任务名字符串长度，用户根据自己需要设定。

11、configUSE_16_BIT_TICKS

• 系统节拍计数器变量数据类型，根据自己使用的是多少位的单片机来做修改，stm32是32位MCU，所以选择32位。下图是其定义。
  
• 从代码中可以看到，当configAPPLICATION_ALLOCATED_HEAP=1时，表示用户已经自己定义了总堆大小，不需要再次定义。否则，FreeRTOS自动定义总堆栈大小。根据FreeRTOS中的宏定义。
  
• 即如果是系统自动定义总堆大小的话，不需要用户在FreeRTOSConfig.h文件中定义configAPPLICATION_ALLOCATED_HEAP。

22、configUSE_IDLE_HOOK

• configUSE_IDLE_HOOK=1，使用空闲回调函数，用户需要自行定义。

23、configUSE_TICK_HOOK

• configUSE_TICK_HOOK=1，使用时间片回调函数，用户需自行定义。

24、configGENERATE_RUN_TIME_STATS

• configGENERATE_RUN_TIME_STATS=1，开启时间统计功能，相关函数会被编译，并且用户还需要自行实现portCONFIGURE_TIMER_FOR_RUN_TIME_STATS()和portGET_RUN_TIME_COUNTER_VALUE()。

25、configUSE_TIMERS

• configUSE_TIMERS=1，启用软件定时器。

26、configTIMER_TASK_PRIORITY

• 设置软件定时器优先级，一般来说软件定时器优先级为最高，即configMAX_PRIORITIES-1。

27、configTIMER_QUEUE_LENGTH

• 设置软件定时器队列长度，FreeRTOS会通过命令队列向软件定时器任务发送消息。

28、configTIMER_TASK_STACK_DEPTH

• 设置软件定时器任务堆栈大小。

常用的FreeRTOS配置宏就先总结到这里，其他有用到再看即可。INCLUDE_开头的宏由于都是使能或失能函数的，比较简单，不再赘述。

总之，FreeRTOS系统的裁剪主要就是通过条件编译来实现的，用户需要FreeRTOS哪些功能，直接在FreeRTOS文件中配置即可。

来源：咸鱼很渴。