1.FreeRTOS源码探析之——消息队列
2.FreeRTOSv202212.01移植到STM32
3.FreeRTOS简介
4.FreeRTOS移植过程-STM32基于STM32CubeMX环境
5.FreeRTOS递归互斥信号量
6.FreeRTOS功能和特点

FreeRTOS源码探析之——消息队列

       消息队列是项目详解FreeRTOS中的一种关键数据结构，用于实现进程间通信。源码源码应用其运作机制首先由FreeRTOS分配内存空间给消息队列，项目详解并初始化为空，源码源码应用此时队列可用。项目详解任务或中断服务程序可以给消息队列发送消息，源码源码应用储值卡回收源码发送紧急消息时，项目详解消息将直接放置于队头，源码源码应用确保接收者能优先处理。项目详解这种机制保证了紧急消息的源码源码应用优先级。

       为了防止消息队列被并发读写时的项目详解混乱，FreeRTOS提供了阻塞机制，源码源码应用确保操作的项目详解进程能够顺利完成，不受其他进程干扰。源码源码应用接收消息时，项目详解若队列为空，进程可选择等待，直到消息到达。在发送消息时，只有队列允许入队时，发送才成功，避免了队列溢出。优先级较高的进程将优先访问消息队列，这通过任务优先级排序实现。

       消息队列控制块包含了队列的管理信息，如消息存储位置、头尾指针、消息大小和队列长度等。这些信息在创建队列时即被初始化，并且无法改变。每个消息队列与消息空间共享同一段连续内存，只有在队列被删除时，这段内存才会被释放。消息队列长度在创建时指定，小日常app源码决定了消息空间总数。

       FreeRTOS通过xQueueGenericCreate()函数创建消息队列，该函数首先分配内存，然后初始化队列。初始化过程涉及队列长度和消息大小等参数的设置，并通过xQueueGenericReset()函数进行队列复位。

       队列复位时，vListInitialise()函数构建了列表结构，这是消息队列内部的组织形式。列表结构体定义了节点类型，而vListInitialise函数初始化了列表，为消息队列的使用做好准备。

       发送消息时，xQueueSend()或其底层实现xQueueGenericSend()函数根据参数选择发送位置。默认情况下，消息会发送至队尾。接收消息则通过xQueueReceive()或xQueueGenericReceive()函数实现，参数通常包括队列句柄和接收的消息指针。

       消息队列的发送和接收过程中，若队列已满或为空，可能会触发任务切换，以避免阻塞进程。这种机制确保了消息队列在进程间通信中的高效和有序，是FreeRTOS系统中实现进程间协作的关键组件。

FreeRTOSv.移植到STM

       介绍

       将FreeRTOSv.移植到STMFC8T6单片机的过程概述。此版本为当前最新，适用于开发者进行系统级编程。

       硬件平台

       选用STMFC8T6作为移植目标，此型号单片机提供丰富的外设资源，适合各种嵌入式应用。

       软件架构与操作步骤

       1. 从freertos.org/zh-cn-cmn下载源代码。注意，V9.0以后版本由Amazon收购后开发，fcgi devel源码安装V9.0被认为较为稳定。本文档介绍的移植方法适用于最新版本，与旧版本相比，源代码变化不大，可进行对比学习。

       2. 解压源码并复制FreeRTOS目录内容至项目目录下。删除除Source文件夹外的所有文件，Source文件夹是核心模块，包含实际移植所需的文件。

       3. 进入Source文件夹，删除非源代码文件，保留include和portable目录，前者包括头文件，后者为接口文件。

       4. 进入Source下的portable文件夹，删除非必要的文件和文件夹（如RVDS和MemMang），仅保留与M3内核相关的ARM_CM3接口文件以及heap_4.c，其余可保留但暂不使用。

       5. 从FreeRTOSv.\FreeRTOS\Demo\CORTEX_STMF_Keil复制FreeRTOSConfig.h至include文件夹。此配置文件用于系统裁剪。

       6. 将保留的文件添加到工程中，并配置文件路径。确保编译无错误。

       创建任务的详细步骤

       在main.c文件中，创建任务。关注stmfx_it.h文件，增加xPortSysTickHandler外部声明，并注释掉SVC_Handler和PendSV_Handler。SysTick_Handler作为定时器回调函数，用于调度处理。

       在FreeRTOSConfig.h中添加中断宏定义，由port.c中的汇编语言实现，用于任务启动和切换。秘密买点涨源码设置INCLUDE_xTaskGetSchedulerState为1。

       在main.h中加入RTOS头文件，包含操作系统所需的所有调用文件。

       至此，重新编译即可运行程序。最后，确保工程总目录包含标准库stdlib（3.5.0版本），以支持完整的硬件抽象层。

FreeRTOS简介

       FreeRTOS，一个专为小型嵌入式系统设计的迷你操作系统内核，它的存在旨在提供基础的系统功能。它的核心特性包括任务管理、精准的时间管理、信号量机制、消息队列服务以及内存和记录功能，这些使得它在资源有限的小型系统中展现出强大的适应性。[1]

       由于实时操作系统对系统资源，特别是RAM的需求，像μC/OS-II、embOS和salvo这样的RTOS能够在小容量RAM的单片机上运行，而FreeRTOS就是其中之一。相比于商业的μC/OS-II和embOS，FreeRTOS的一大亮点是其开源的性质，用户可以自由获取和使用源代码。此外，它还具有高度的可移植性和可裁剪性，开发者可以根据项目需求灵活定制和移植到各种类型的单片机上。目前，FreeRTOS的最新版本为7.4.0，这表明其持续更新和优化，以满足不断变化的嵌入式系统需求。

扩展资料

       在嵌入式领域中，嵌入式实时操作系统正得到越来越广泛的如何查看源码分支应用。采用嵌入式实时操作系统(RTOS)可以更合理、更有效地利用CPU的资源，简化应用软件的设计，缩短系统开发时间，更好地保证系统的实时性和可靠性。

FreeRTOS移植过程-STM基于STMCubeMX环境

       移植FreeRTOS到STM微控制器的过程相对直接，得益于FreeRTOS提供的示例和支持STM HAL库。以下是关键步骤的概述：

       首先，使用STMCubeMX创建新项目，配置好MCU系列、型号、时钟设置及所需外设。

       接着，集成FreeRTOS，STMCubeMX会帮助你添加必要的代码和配置文件。配置周期性中断，通常通过STM的硬件定时器来触发FreeRTOS调度。

       内存管理是关键，FreeRTOS提供了多种方案，需在`FreeRTOSConfig.h`中选择。调整任务堆栈大小和优先级，根据应用需求选择静态或动态分配方式。

       确保上下文切换和中断管理代码与STM系列兼容，可能涉及特定Cortex-M核心的细节。同时，确认使用的编译器与FreeRTOS兼容。

       将FreeRTOS源代码添加到项目，编译并链接，可能需要修改`FreeRTOSConfig.h`以适应需求。通过调试器加载到设备，检查初始化和中断功能。

       运行基础示例任务如LED闪烁或串口通信，验证系统运行。进一步进行性能和稳定性测试，确保移植的稳定性和效率。

       移植过程可能因所选STM系列和开发环境的不同而有所差异。STMCubeMX和STMCubeIDE提供了FreeRTOS集成，简化配置步骤。在其他环境，可能需要更手动地进行配置。

FreeRTOS递归互斥信号量

       递归互斥信号量是一种特殊的互斥信号量，不同于普通互斥信号量，已经获取递归互斥信号量的任务可以再次获取此信号量，即任务可以嵌套使用，次数不限。递归互斥信号量同样需解决优先级继承问题，获取的次数必须释放相同的次数，且不能在中断服务函数中使用。

       递归互斥信号量的实现通过宏调用xQueueCreateMutex()函数创建，此函数源码细节参考互斥信号量章节3.1的介绍。释放递归互斥信号量使用宏调用xSemaphoreGiveRecursive()函数，调用xQueueGiveMutexRecursive()完成释放过程。获取递归互斥信号量使用宏调用xSemaphoreTakeRecursive()函数，执行xQueueTakeMutexRecursive()实现获取。

       实例展示了递归互斥信号量的应用。通过STMCubeMX将FreeRTOS移植至工程，创建优先级高低不同的三个任务与一个递归互斥信号量。在MDK-ARM软件中编程，编译无误后下载至开发板，使用串口调试助手观察调试信息。

       如需获取FreeRTOS递归互斥信号量实例的完整工程源代码，请关注公众号并在公众号内发送指定消息。

FreeRTOS功能和特点

       FreeRTOS是一个功能强大且特点显著的实时操作系统，其设计以灵活性和易用性为核心。它提供了混合配置选项，让开发者可以根据项目需求选择合适的特性，以满足不同的应用场景。

       FreeRTOS注重代码的完整性和信任度，确保高层次的代码在运行过程中不受破坏。它的设计目标明确，致力于创造简单易用的开发体验，特别适合C语言开发，代码结构紧凑，便于携带和移植。

       在任务管理方面，FreeRTOS支持同时处理两项任务和共享例程，使得系统资源的利用率得以提高。它还拥有强大的执行跟踪功能，有助于开发者深入了解任务执行情况，便于调试和优化。

       安全是FreeRTOS的一大亮点，它内置了堆栈溢出检测功能，有效防止因堆栈溢出导致的系统崩溃。更重要的是，它不限制任务的数量和优先级，允许多个任务共享相同的优先级，无需担心优先级继承权的问题，极大地增强了系统的并发性能。

       此外，FreeRTOS提供了丰富的同步和通信机制，包括队列、二进制信号量、计数信号灯以及递归通信，为任务间的协作提供了多种途径。对于需要优先级继承权的场景，它也提供了相应的解决方案。

       最吸引人的可能是其开源特性，FreeRTOS的源代码可供免费使用，无需担心版权问题。它还支持从标准的Windows主机进行交叉开发，大大降低了开发者的入门门槛和部署复杂性。

扩展资料

       在嵌入式领域中，嵌入式实时操作系统正得到越来越广泛的应用。采用嵌入式实时操作系统(RTOS)可以更合理、更有效地利用CPU的资源，简化应用软件的设计，缩短系统开发时间，更好地保证系统的实时性和可靠性。

STM上的FreeRTOS实时操作系统

       FreeRTOS是一款在嵌入式系统中广泛使用的实时操作系统，而STM是一系列由STMicroelectronics开发的微控制器。

       在STM上使用FreeRTOS可以充分利用其多核处理能力，并实现多任务管理、任务调度等功能。下面将详细介绍如何在STM上使用FreeRTOS，并给出一些示例代码。

       首先，确保你已经具备以下硬件准备：

       - STM开发板

       - 串行调试接口（如ST-LINK）用于下载程序

       - 集成开发环境（IDE），如Keil MDK或STMCubeIDE

       - FreeRTOS源代码

       在创建一个新的FreeRTOS项目之前，需要对FreeRTOS进行配置。主要的配置包括选择所需的内核功能、任务数和任务堆栈大小等。这些配置的具体方法可以参考FreeRTOS的官方文档。

       在FreeRTOS中，任务是最基本的执行单元。以下是一个简单的示例，展示了如何创建两个任务并实现它们的简单调度。

       在FreeRTOS中，使用RTOS API可以进行任务的创建、删除、挂起和恢复等操作。以下是一些常用的API示例：

       在使用FreeRTOS时，需要进行硬件准备，配置FreeRTOS，创建任务，并使用RTOS API进行任务管理和通信操作。通过合理地调度任务、管理资源和进行任务间通信，可以实现复杂的嵌入式应用程序。

       FreeRTOS与STM的结合，使嵌入式系统的性能和稳定性得到显著提升，为开发人员提供了强大的工具来创建高效且可靠的多任务系统。

如何在项目中使用RTOS分析工具SystemView？

       在RTOS应用设计中，开发者往往难以直接观察到多任务系统运行时的实时行为，因为这些行为不仅受源代码影响，还与任务、中断、输入及其相互作用紧密相关。为解决这一问题，可视化分析工具如SEGGER公司的SystemView应运而生。SystemView提供全面洞察，通过时间轴、CPU负载、运行时间信息和上下文运行时信息的可视化窗口，帮助开发者深入理解应用的执行过程。

       本文将介绍如何使用Segger J-Link和NXP LPC开发板，实现SystemView的移植与使用，以FreeRTOS .3.0版本为例。SystemView支持多种RTOS系统，包括uC/OS-II、μC/OS-III、FreeRTOS、embOS和裸机系统。

       SystemView工作模式包括持续记录、Single-Shot和Post-Mortem模式。持续记录模式通过J-Link调试器和实时传输技术（RTT）实现，实时记录目标程序运行情况。Single-Shot模式适用于不支持RTT或未使用J-Link的情况，记录数据直至缓冲区满为止。Post-Mortem模式在缓冲区满时覆盖旧事件，用于分析系统崩溃前的情况。

       为了在目标设备上使用SystemView，首先需要在应用工程中添加SystemView和RTT的源码文件。这包括配置文件、实现源码和针对不同OS及版本的接口文件。配置FreeRTOS跟踪功能，通过编译宏在FreeRTOSConfig.h中包含SystemView相关代码。此外，还需设置SystemView工作模式、事件缓存大小，并在任务创建前调用初始化函数。

       在PC端，安装和设置SystemView软件。通过Target->Recorder Configuration选项配置目标设置、调试接口类型和接口速度。选择Auto检测RTT控制块地址。点击Target->Start Recording开始跟踪记录。在持续记录模式下，跟踪视图显示RTOS应用中的中断和任务，直观展示任务抢占过程，有助于开发者优化代码。

       借助SystemView，开发者能更直观地理解RTOS应用的实时行为，有效提升代码质量，创造更高性能的系统。