STM32 HAL库 FreeRTOS内核移植

首先从FreeRTOS官网下载源码，FreeRTOS官网
下载的文件解压后查看FreeRTOS-Kernel文件夹，这是FreeRTOS的内核。

内核文件结构

FreeRTOS-Kernel文件夹下的.c文件

文件名	必选	作用	关联的内核对象或功能
task.c	是	与任务调度相关的内容存储在此文件中，该文件必须添加到工程中	任务、任务通知、调度器
list.c	是	用于实现 “列表” 数据类型，仅 FreeRTOS 内部使用，但它是支撑 FreeRTOS 运行的关键。该文件必须添加到工程中	—
queue.c		与队列、各种信号量相关的源文件。如果项目中用到队列或信号量，则需要添加此文件	队列、各种信号量（二进制信号量、计数信号量、互斥锁、递归互斥锁）
timer.c		与软件定时器相关的源文件。如果项目中用到了定时器，则需要添加此文件	软件定时器
event_group.c		与事件组相关的源文件。如果项目中使用到了事件组，则需添加此文件	事件组
croutine.c		与协程相关的源文件。协程是一种比较早期的技术，用于资源极度匮乏的嵌入式硬件系统，现在已经废弃。	协程
stream_buffer.c		与流缓冲区和消息缓冲区有关的源文件。如果项目中使用到了流缓冲区或者消息缓冲区，则需要添加此文件。注意，本课程暂不介绍与流缓冲区和消息缓冲区相关的内容。	流缓冲区、消息缓冲区

通常情况下，上述的.c文件全部放在工程中，这只会增加一点代码体积，是可接受的。
一般在工程目录下新建FreeRTOS文件夹，放在/FreeRTOS/Src/目录下。

FreeRTOS-Kernel文件夹下的.h文件

文件名	必选	作用	关联的内核对象或功能
FreeRTOS.h	是	FreeRTOS 内核的头文件，该头文件必须被引用。	-
task.h	是	如果使用到与任务、任务通知相关的功能，则该头文件要被引用	任务、任务通知、调度器
queue.h		队列相关的头文件，如果使用到与队列相关的功能，则该头文件要被引用	队列
semphr.h		信号量相关的头文件，如果使用到与信号量相关的功能，则该头文件要被引用	二进制信号量、计数信号量、互斥锁、递归互斥锁
timer.h		软件定时器相关的头文件，如果使用到与软件定时器相关的功能，则该头文件要被引用	软件定时器
event_group.h		事件组相关的头文件，如果使用到与事件组相关的功能，则该头文件要被引用	事件组
message_buffer.h		消息缓冲区相关的头文件，如果使用到与消息缓冲区相关的功能，则该头文件要被引用。注意，本课程暂不介绍与流缓冲区和消息缓冲区相关的内容。	消息缓冲区
stream_buffer.h		流缓冲区相关的头文件，如果使用到与流缓冲区相关的功能，则该头文件要被引用。注意，本课程暂不介绍与流缓冲区和消息缓冲区相关的内容。	流缓冲区

一般情况下，所以的头文件全部放在工程中，放在/FreeRTOS/Inc/目录下。
全部的头文件放在Inc目录下之后，还要在IDE中引用这些头文件：右键Inc文件夹，点击Add/remove include path…，再点击OK即可。

portable移植层

移植层就是为不同的工具链和单片机内核提供的一组代码。
移植层的文件夹结构：portable\开发工具链\内核类型
本文使用开发工具为STM32CubeIDE（GCC），单片机内核类型为ARM_CM3，因此打开portable\GCC\ARM_CM3目录。
把目录下的port.c和portmacro.h文件添加到工程中，分别放在Src和Inc目录下。

MenMang内存管理

该文件夹位于portable目录下。
文件夹内有5个文件heap1~heap5，分别对应5种堆内存管理方案，一般只把heap_4.c添加到工程中，其他无需添加。放到Src文件夹。

FreeRTOSConfig.h文件

该文件是配置文件，位于\examples\template_configuration目录下。
这是配置文件的模板，添加到工程\Core\Inc目录下。

配置文件

官方说明文档：https://www.freertos.org/zh-cn-cmn-s/Documentation/02-Kernel/03-Supported-devices/02-Customization

内核频率：configCPU_CLOCK_HZ

在CubeMX时钟数配置界面配置的HCLK to APB bus, core, memory and DMA(MHz)频率。
例如配置的频率为72MHz，此处填写#define configCPU_CLOCK_HZ ( ( unsigned long ) 72000000 )

TickType_t位宽：configTICK_TYPE_WIDTH_IN_BITS

位宽就是用多少个比特位表示一个整数：

uint8_t	uint16_t	uint32_t	uint64_t
无符号8位整数	无符号16位整数	无符号32位整数	无符号64位整数
位宽为8比特	位宽为16比特	位宽为32比特	位宽为64比特
0~255	0~65535	0~约43亿	0~约1800亿亿
-	8位、16位单片机使用	32位单片机使用	64位单片机使用

本项配置为：#define configTICK_TYPE_WIDTH_IN_BITS TICK_TYPE_WIDTH_32_BITS

pendSV和Systick中断优先级：configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY

内核中断优先级。
pendSV和Systick的优先级设置为最低。
因此本项设置为：#define configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY (15 << 4)

能调用FreeRTOS API的最高优先级：configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY

因此本项设置为#define configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY (5 << 4)

时间片：configUSE_TIME_SLICING

一般为带时间片，此项配置为：#define configUSE_TIME_SLICING 1

栈溢出检测：configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW

设置为：#define configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW 0，禁用栈溢出检测。

port.c的配置

安装中断服务程序

void xPortPendSVHandler( void ) __attribute__( ( naked ) );
void xPortSysTickHandler( void );
void vPortSVCHandler( void ) __attribute__( ( naked ) );

在port.c中找到3个中断服务程序的函数名。
需要把这3个中断服务程序安装到单片机的中断向量表里。
打开/Core/Startup文件夹，中断向量表在启动文件中。
中断向量表从131行开始：

原内容	替换为
.word SVC_Handler	.word vPortSVCHandler
.word PendSV_Handler	.word xPortPendSVHandler
.word SysTick_Handler	.word xPortSysTickHandler

使用其他定时器作为HAL库时间基准

在CubeMX中修改SYS->Timebase Source的来源，不再使用SysTick，更换为其他TIM定时器。

案例：使用移植的FreeRTOS实现2个小灯不同频率闪烁

首先，引用头文件

/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"
/* USER CODE END Includes */

分别编写2个小灯闪烁代码：

/* USER CODE BEGIN 0 */
void vLED1Task(void *pvParameters)
{
	while(1)
	{
		HAL_GPIO_WritePin(LED1_GPIO_Port, LED1_Pin, GPIO_PIN_SET);
		vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(1000));
		HAL_GPIO_WritePin(LED1_GPIO_Port, LED1_Pin, GPIO_PIN_RESET);
		vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(1000));
	}
	vTaskDelete(NULL);
}
 
void vLED2Task(void *pvParameters)
{
	while(1)
	{
		HAL_GPIO_WritePin(LED2_GPIO_Port, LED2_Pin, GPIO_PIN_SET);
		vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(300));
		HAL_GPIO_WritePin(LED2_GPIO_Port, LED2_Pin, GPIO_PIN_RESET);
		vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(300));
	}
	vTaskDelete(NULL);
}
/* USER CODE END 0 */

调用这2个闪烁任务，并启动任务调度器

/* USER CODE BEGIN 2 */
xTaskCreate(vLED1Task, "LED1", 128, NULL, 1, NULL);
xTaskCreate(vLED2Task, "LED2", 128, NULL, 1, NULL);
vTaskStartScheduler();//启用调度器
/* USER CODE END 2 */