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”

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：

1. HAL的时基，SYS Timebase Source
2. 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：
  

  

  

  • Queue Name： 队列名称
  • Queue Size： 队列能够存储的最大单元数目，即队列深度
  • Queue Size： 队列中数据单元的长度，以字节为单位
  • Allocation： 分配方式： 动态内存创建
  • Buffer Name： 缓冲区名称
  • Buffer Size： 缓冲区大小
  • Conrol Block Name： 控制块名称

  4.3 创建任务Task

  我们创建两个任务，一个消息接收任务，一个消息发送任务。
  

  

  • 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

  4.4 创建二值信号量Binary Semaphore

  在 进行配置。

  
  在右边图中找到按键对应引脚，选择 。
  这里的 是指挂载在中断线几上，如 GPIO_EXTI0 就是挂载在中断线0上。
  
  配置
  中断优先级分组规则 默认为4个比特位，一般情况下不改。
  勾选刚刚配置的外部中断线0和13，并配置抢占优先级 和响应优先级 。在 FreeRTOS 中，优先级最低为 。

选择应用的 IDE 开发环境 MDK-ARM V5

点击 GENERATE CODE 生成代码

• 在执行中断服务例程的过程中，如果有更高优先级别的中断源触发中断，由于当前处于中断处理上下文环境中，根据不同的处理器构架可能有不同的处理方式，比如新的中断等待挂起直到当前中断处理离开后再行响应；或新的高优先级中断打断当前中断处理过程，而去直接响应这个更高优先级的新中断源。后面这种情况，称之为中断嵌套。在硬实时环境中，前一种情况是不允许发生的，不能使响应中断的时间尽量的短。而在软件处理（软实时环境）上，FreeRTOS 允许中断嵌套，即在一个中断服务例程期间，处理器可以响应另外一个优先级更高的中断。

FreeRTOS 在 Cortex-M 系列处理器上也遵循与裸机中断一致的方法，当用户需要使用自定义的中断服务例程时，只需要定义相同名称的函数覆盖弱化符号即可。所以，FreeRTOS 在 Cortex-M 系列处理器的中断控制其实与裸机没什么差别。

8.4 FreeRTOS开关中断

FreeRTOS开关中断函数为portENABLE_INTERRUPTS()和portDISABLE_INTERRUPTS()，这两个函数其实是宏定义，在portmacro.h中有定义，如下：

函数vPortBASEPRI()传递了一个0，这就对应了上面说到的，开启中断是将0写入BASEPRI寄存器。

8.5 临界区

CMSIS-RTOS没有临界区，但FreeRTOS与临界段代码保护有关的函数有4个：、
和、、，这四个函数其实是宏定义，在task.h文件中有定义。这四个函数的区别是前两个是任务级的临界段代码保护，后两个是中断级的临界段代码保护。所以必要时要是加上。

8.5.1 任务级临界段代码保护

taskENTER_CRITICAL()和taskEXIT_CRITICAL()是任务级的临界代码保护，一个是进入临界段，一个是退出临界段，这两个函数是成对使用的，这函数的定义如下：

而portENTER_CRITICAL()和portEXIT_CRITICAL()也是宏定义，在文件 portmacro.h中有定义。
任务级临界代码保护使用方法如下：

当进入临界区时，中断被屏蔽，临界区代码无法被打断，只有当所有的临界段代码都退出以后才会使能中断！
注:当进入临界区时，优先级低于configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY 的中断得不到及响应，所以临界区代码一定要精简。

8.5.2 中断级临界段代码保护

函数taskENTER_CRITICAL_FROM_ISR()和taskEXIT_CRITICAL_FROM_ISR()中断级别临界段代码保护，是用在中断服务程序中的，而且这个中断的优先级一定要低于configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY。这两个函数在文件task.h中有如下定义：

中断级临界代码保护使用方法如下：

来源：Leung_ManWah