1?簡介

在嵌入式領域中，嵌入式實時操作系統正得到越來越廣泛的應用。采用嵌入式實時操作系統（RTOS）可以更合理、更有效地利用 CPU 的資源，簡化應用軟件的設計，縮短系統開發時間，更好地保證系統的實時性和可靠性。

FreeRTOS是一個RTOS類的嵌入式實時操作系統，具有源碼公開、可移植、可裁減、調度策略靈活的特點，可以方便地移植到各種單片機上運行。

MM32F5270是一款搭載了安謀科技 Arm Cortex-M33/STAR-MC1內核的MCU產品，其工作頻率可達 120MHz，具有256KB Flash和192KB RAM，內置單精度浮點運算單元（Floating Point Unit，FPU），并支持數字信號處理（Digital Signal Processing， DSP）擴展，提供實時處理和高級中斷處理能力，實現性能和電源效率的平衡，適合用于各種類型的實時控制應用。

本系列微課堂基于MM32F5270 MCU初步學習使用FreeRTOS開發，不足之處歡迎指出。

2?FreeRTOS移植

2.1 源碼下載

點擊官網標題下的Download可以去下載FreeRTOS源碼，當前版本是V10.5.1（task.h文件中有注明版本）。

內容如下：

包括3個文件夾、4個HTML格式的網頁和2個.txt文檔，重點在于上面的FreeRTOS 和FreeRTOS-Plus兩個文件夾，其中FreeRTOS文件夾的內容就是FreeRTOS內核源碼，而Plus版本還包括內核以外的組件和第三方補充，對于FreeRTOS移植，我們只需要用到FreeRTOS內核源碼就行了。

FreeRTOS文件夾內容：

Demo文件夾里面是 FreeRTOS的例程；

License文件夾里面是相關的許可信息；

Source文件夾是FreeRTOS源碼；

Test文件夾是FreeRTOS的相關測試。

Source文件夾內容：

其中.c文件就是FreeRTOS的源碼文件，include文件夾是源碼包含的一些頭文件，portable文件夾是FreeRTOS操作系統和具體硬件的連接層。

portable文件夾內容：

不同MCU內核及編譯環境對應的portable文件有所差異，MemMang文件跟內存管理相關。

2.2 移植

移植 FreeRTOS首先需要一個基礎工程，可以參考MM32F5270 LibSamples創建工程，或直接在任一例程基礎上改動。

1) 向工程中添加FreeRTOS源碼

在工程中新建一個名為FreeRTOS的文件夾：

將FreeRTOS相關文件復制到此文件夾下：

portable文件夾只留下GCC和MemMang兩個文件夾，其他的都可以刪除。

2) 向工程分組中添加文件

打開基礎工程，新建分組 FreeRTOS_CORE 和 FreeRTOS_PORTABLE，然后向這兩個分組中添加文件：

port.c文件位于portable\GCC\ARM_CM33_NTZ\non_secure文件夾。

heap_4.c文件位于portable\MemMang文件夾，提供RTOS內核所需的內存分配。

3) 添加頭文件路徑

添加FreeRTOS源碼的頭文件路徑：

4) 加入FreeRTOSConfig.h文件

FreeRTOSConfig.h是FreeRTOS的配置文件，通過宏定義來完成對系統的配置和裁剪。可以自己創建（參考 http://www.freertos.org/a00110.html），也可以從FreeRTOS的官方移植工程中復制。這里復制FreeRTOSDemoCORTEX_MPU_M33F_Simulator_Keil_GCCConfigFreeRTOSConfig.h。

5)修改重復定義的函數

FreeRTOS在port.c中定義了SysTick_Handler()、SVC_Handler()和PendSV_Handler()這三個函數，需要將工程mm32f5270_it.c中定義的三個同名函數注釋掉。

6) 編譯和修改

編譯后如果一些報錯或警告，根據提示修改即可，一般和Contex-M33的特定配置選項有關，如configENABLE_MPU、configENABLE_FPU、configENABLE_TRUSTZONE 根據實際應用情況來適配。

另外還要在FreeRTOSConfig.h修改如下宏定義：

設置configCPU_CLOCK_HZ為120000000，和當前MCU配置的系統時鐘頻率一致。

設置configTICK_RATE_HZ為1000，即FreeRTOS時鐘節拍周期是1ms。

3?驗證

開發板使用Mini-F5277-OB，編寫簡單的FreeRTOS應用代碼，測試FreeRTOS的移植是否成功。設計四個任務：start_task()、led1_task ()、led2_task ()和 float_task()，功能如下：

start_task()：用來創建其他三個任務。

led1_task ()：控制 LED1 的閃爍，提示系統正在運行。

led2_task ()：控制 LED2 的閃爍。

float_task()：浮點測試任務，用于測試FPU是否工作正常。

代碼如下：

voidstart_task(void*pvParameters)
{
taskENTER_CRITICAL();

xTaskCreate((TaskFunction_t)led1_task,
(constchar*)"led1_task",
(uint16_t)LED1_STK_SIZE,
(void*)NULL,
(UBaseType_t)LED1_TASK_PRIO,
(TaskHandle_t*)&LED1Task_Handler);

xTaskCreate((TaskFunction_t)led2_task,
(constchar*)"led2_task",
(uint16_t)LED2_STK_SIZE,
(void*)NULL,
(UBaseType_t)LED2_TASK_PRIO,
(TaskHandle_t*)&LED2Task_Handler);

xTaskCreate((TaskFunction_t)float_task,
(constchar*)"float_task",
(uint16_t)FLOAT_STK_SIZE,
(void*)NULL,
(UBaseType_t)FLOAT_TASK_PRIO,
(TaskHandle_t*)&FLOATTask_Handler);

vTaskDelete(StartTask_Handler);
taskEXIT_CRITICAL();
}


voidled1_task(void*p_arg)
{
while(1)
{
PLATFORM_LED_Toggle(LED1);
vTaskDelay(100);
}
}


voidled2_task(void*p_arg)
{
while(1)
{
PLATFORM_LED_Toggle(LED2);
vTaskDelay(500);
}
}


voidfloat_task(void*p_arg)
{
staticfloatfloat_num=0.00;
while(1)
{
float_num+=0.01f;
printf("float_num=%.4f
",float_num);
vTaskDelay(1000);
}
}

主函數：

intmain(void)
{
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_4);

PLATFORM_Init();

xTaskCreate((TaskFunction_t)start_task,
(constchar*)"start_task",
(uint16_t)START_STK_SIZE,
(void*)NULL,
(UBaseType_t)START_TASK_PRIO,
(TaskHandle_t*)&StartTask_Handler);

vTaskStartScheduler();
}

程序執行情況：

板載LED1、LED2分別間隔100ms、500ms閃爍。

串口調試助手打印float_num的值不斷增加，每次增加0.01，工程和KEIL已經設置使用FPU，調試觀察會用到浮點寄存器s0、s2和浮點指令VLDR、VADD.F32。

與程序設置相符，FreeRTOS移植成功。