【STM32】uc/OS-III多任务程序
文章目录
- 【STM32】uc/OS-III多任务程序
- STM32F103C8T6移植uC/OS-III基于HAL库超完整详细过程与相关实验
- 实验任务
- 实验过程
- 一、 uC/OS-III源码下载
- 二、 建立STM32CubeMX工程
- 三、 复制uC/OS-III文件到工程文件夹
- 四、 添加工程组件和头文件路径
- 五、修改文件内容
- 六、实验效果
- 总结
STM32F103C8T6移植uC/OS-III基于HAL库超完整详细过程与相关实验
实验任务
- 学习嵌入式实时操作系统(RTOS),以uc/OS-III为例,将其移植到stm32F103上;
- 构建至少3个任务(task):其中两个task分别以1s和3s周期对LED等进行点亮-熄灭的控制;另外一个task以2s周期通过串口发送“hello uc/OS”
实验过程
一、 uC/OS-III源码下载
uC/OSIII
二、 建立STM32CubeMX工程
打开stm32 cubeMX,选择芯片stm32f103c8,配置系统时钟为72M,作为移植测试,将与LED相连的两个端口PB0,PB1配置为GPIO_Output,可根据LED现象作为我们是否移植成功的依据。
点击GENERATE CODE,生成工程如下:
三、 复制uC/OS-III文件到工程文件夹
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在生成的工程文件目录下新建一个UCOSIII文件夹,将我们下载的源代码中三个文件夹: uC-CPU、 uC-LIB、 uCOS-III 复制到我们新建的文件夹中:
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在**/Core/Src文件夹下新建一个OS**文件夹:
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将刚才下载源码打开,将路径:\EvalBoards\Micrium\uC-Eval-STM32F107\uCOS-III 下的文件:
app.c 、 app_cfg.h 、 cpu_cfg.h 、 includes.h 、 lib_cfg.h 、 os_app_hooks.c 、os_app_hook.h、os_cfg.h、os_cfg_app.h复制到上一步建立的OS文件夹中,同时新建三个空白文件: bsp.c、bsp.h、app.h
四、 添加工程组件和头文件路径
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添加工程分组
打开工程, 按照如图所示添加六个新的组: bsp、uCOSIII_CPU、 uCOSIII_LIB、 uCOSIII_Ports、 uCOSIII_Source、 OS_cfg: -
添加文件到分组
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文件目录是 Src/OS,将其中 bsp.c 和 bsp.h文件添加至 bsp 组中:
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选择 uCOSIII_CPU 组件, 点击 Add Files…按钮,将文件目录跳转至:UCOSIII/uC-CPU, 选择 ALL files 文件类型,将其中的三个文件点击 Add 添加, 然后再打开: ARM-Cortex-M3\RealView, 同样选择 ALL files 文件类型,将三个文件添加进 uCOSIII_CPU 组:
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添加 uCOSIII_LIB 组件文件:选择 uCOSIII_LIB 组,点击 Add Files…按钮, 将文件目录跳转至: UCOSIII/uCLIB,选择 ALL files 文件类型,将其中的九个文件添加进 uCOSIII_LIB 组;然后继续打开: Ports/ARM-Cortex-M3/Realview, 添加 lib_mem_a.asm 文件:
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选择 uCOSIII_Ports 组,点击 Add Files…按钮, 将文件目录调整至: UCOSIII/UcosIII/Ports/RAM-Cortex-M3/Generic/RealView。选择 ALL files 文件类型, 将其中三个文件添加进 uCOSIII_Ports 组:
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选择 uCOSIII_Source 组,点击Add Files…按钮, 将文件目录调整至: UCOSIII/UcosIII/Source。选择 ALL files 文件类型, 将其中二十个文件添加进 uCOSIII_Source 组:
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选择 OS_cfg 组,点击 Add Files…按钮, 将文件目录调整至: Src/OS。选择 ALLfiles 文件类型, 将图中的八个文件添加进 uCOSIII_Sourc 组:
至此,全部组件文件添加完成。
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添加头文件路径
五、修改文件内容
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启动文件
-
app_cfg.h
- 将
#define APP_CFG_SERIAL_EN DEF_ENABLED
修改为#define APP_CFG_SERIAL_EN DEF_DISABLED
; - 将
#define APP_TRACE BSP_Ser_Printf
修改为#define APP_TRACE (void)
;
- 将
-
includes.h
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找到
#include <bsp.h>
,修改为:#include <bsp.h> #include "gpio.h" #include "app_cfg.h" #include "app.h"
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找到
#include <stm32f10x_lib.h>
,修改为:#include "stm32f1xx_hal.h"
。
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bsp.h 和 bsp.c
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bsp.h:
#ifndef __BSP_H__ #define __BSP_H__ #include "stm32f1xx_hal.h" void BSP_Init(void); #endif
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bsp.c:
// bsp.c #include "includes.h" #define DWT_CR *(CPU_REG32 *)0xE0001000 #define DWT_CYCCNT *(CPU_REG32 *)0xE0001004 #define DEM_CR *(CPU_REG32 *)0xE000EDFC #define DBGMCU_CR *(CPU_REG32 *)0xE0042004 #define DEM_CR_TRCENA (1 << 24) #define DWT_CR_CYCCNTENA (1 << 0) CPU_INT32U BSP_CPU_ClkFreq (void) { return HAL_RCC_GetHCLKFreq(); } void BSP_Tick_Init(void) { CPU_INT32U cpu_clk_freq; CPU_INT32U cnts; cpu_clk_freq = BSP_CPU_ClkFreq(); #if(OS_VERSION>=3000u) cnts = cpu_clk_freq/(CPU_INT32U)OSCfg_TickRate_Hz; #else cnts = cpu_clk_freq/(CPU_INT32U)OS_TICKS_PER_SEC; #endif OS_CPU_SysTickInit(cnts); } void BSP_Init(void) { BSP_Tick_Init(); MX_GPIO_Init(); } #if (CPU_CFG_TS_TMR_EN == DEF_ENABLED) void CPU_TS_TmrInit (void) { CPU_INT32U cpu_clk_freq_hz; DEM_CR |= (CPU_INT32U)DEM_CR_TRCENA; /* Enable Cortex-M3's DWT CYCCNT reg. */ DWT_CYCCNT = (CPU_INT32U)0u; DWT_CR |= (CPU_INT32U)DWT_CR_CYCCNTENA; cpu_clk_freq_hz = BSP_CPU_ClkFreq(); CPU_TS_TmrFreqSet(cpu_clk_freq_hz); } #endif #if (CPU_CFG_TS_TMR_EN == DEF_ENABLED) CPU_TS_TMR CPU_TS_TmrRd (void) { return ((CPU_TS_TMR)DWT_CYCCNT); } #endif #if (CPU_CFG_TS_32_EN == DEF_ENABLED) CPU_INT64U CPU_TS32_to_uSec (CPU_TS32 ts_cnts) { CPU_INT64U ts_us; CPU_INT64U fclk_freq; fclk_freq = BSP_CPU_ClkFreq(); ts_us = ts_cnts / (fclk_freq / DEF_TIME_NBR_uS_PER_SEC); return (ts_us); } #endif #if (CPU_CFG_TS_64_EN == DEF_ENABLED) CPU_INT64U CPU_TS64_to_uSec (CPU_TS64 ts_cnts) { CPU_INT64U ts_us; CPU_INT64U fclk_freq; fclk_freq = BSP_CPU_ClkFreq(); ts_us = ts_cnts / (fclk_freq / DEF_TIME_NBR_uS_PER_SEC); return (ts_us); } #endif
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lib_cfg.h
这个头文件中有一个宏定义:
#define LIB_MEM_CFG_HEAP_SIZE 27u * 1024u
表示把堆的空间设置为27KB,但是stm32f103c8t6的RAM总共才20K,所以这里需要将堆空间改小一点,我改成了10K。
#define LIB_MEM_CFG_HEAP_SIZE 10u * 1024u
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main.c
/* USER CODE END Header */ /* Includes ------------------------------------------------------------------*/ #include "main.h" #include "gpio.h" #include "usart.h" /* Private includes ----------------------------------------------------------*/ /* USER CODE BEGIN Includes */ #include <includes.h> #include "stm32f1xx_hal.h" /* USER CODE END Includes */ /* Private typedef -----------------------------------------------------------*/ /* USER CODE BEGIN PTD */ /* USER CODE END PTD */ /* Private define ------------------------------------------------------------*/ /* USER CODE BEGIN PD */ /* 任务优先级 */ #define START_TASK_PRIO 3 #define LED0_TASK_PRIO 4 #define MSG_TASK_PRIO 5 #define LED1_TASK_PRIO 6 /* 任务堆栈大小 */ #define START_STK_SIZE 96 #define LED0_STK_SIZE 64 #define MSG_STK_SIZE 64 #define LED1_STK_SIZE 64 /* 任务栈 */ CPU_STK START_TASK_STK[START_STK_SIZE]; CPU_STK LED0_TASK_STK[LED0_STK_SIZE]; CPU_STK MSG_TASK_STK[MSG_STK_SIZE]; CPU_STK LED1_TASK_STK[LED1_STK_SIZE]; /* 任务控制块 */ OS_TCB StartTaskTCB; OS_TCB Led0TaskTCB; OS_TCB MsgTaskTCB; OS_TCB Led1TaskTCB; /* USER CODE END PD */ /* Private macro -------------------------------------------------------------*/ /* USER CODE BEGIN PM */ /* USER CODE END PM */ /* Private variables ---------------------------------------------------------*/ /* USER CODE BEGIN PV */ /* 任务函数定义 */ void start_task(void *p_arg); static void AppTaskCreate(void); static void AppObjCreate(void); static void led_pc13(void *p_arg); static void send_msg(void *p_arg); static void led_pa3(void *p_arg); /* USER CODE END PV */ /* Private function prototypes -----------------------------------------------*/ void SystemClock_Config(void); /* USER CODE BEGIN PFP */ /* USER CODE END PFP */ /* Private user code ---------------------------------------------------------*/ /* USER CODE BEGIN 0 */ /** * @brief System Clock Configuration * @retval None */ void SystemClock_Config(void) { RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0}; RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0}; /**Initializes the CPU, AHB and APB busses clocks */ RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE; RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON; RCC_OscInitStruct.HSEPredivValue = RCC_HSE_PREDIV_DIV1; RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON; RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON; RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE; RCC_OscInitStruct.PLL.PLLMUL = RCC_PLL_MUL9; if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK) { Error_Handler(); } /**Initializes the CPU, AHB and APB busses clocks */ RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2; RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK; RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1; RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2; RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1; if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_2) != HAL_OK) { Error_Handler(); } } /* USER CODE END 0 */ /** * @brief The application entry point. * @retval int */ int main(void) { OS_ERR err; OSInit(&err); HAL_Init(); SystemClock_Config(); //MX_GPIO_Init(); 这个在BSP的初始化里也会初始化 MX_USART1_UART_Init(); /* 创建任务 */ OSTaskCreate((OS_TCB *)&StartTaskTCB, /* Create the start task */ (CPU_CHAR *)"start task", (OS_TASK_PTR ) start_task, (void *) 0, (OS_PRIO ) START_TASK_PRIO, (CPU_STK *)&START_TASK_STK[0], (CPU_STK_SIZE) START_STK_SIZE/10, (CPU_STK_SIZE) START_STK_SIZE, (OS_MSG_QTY ) 0, (OS_TICK ) 0, (void *) 0, (OS_OPT )(OS_OPT_TASK_STK_CHK | OS_OPT_TASK_STK_CLR), (OS_ERR *)&err); /* 启动多任务系统,控制权交给uC/OS-III */ OSStart(&err); /* Start multitasking (i.e. give control to uC/OS-III). */ } void start_task(void *p_arg) { OS_ERR err; CPU_SR_ALLOC(); p_arg = p_arg; /* YangJie add 2021.05.20*/ BSP_Init(); /* Initialize BSP functions */ //CPU_Init(); //Mem_Init(); /* Initialize Memory Management Module */ #if OS_CFG_STAT_TASK_EN > 0u OSStatTaskCPUUsageInit(&err); //统计任务 #endif #ifdef CPU_CFG_INT_DIS_MEAS_EN //如果使能了测量中断关闭时间 CPU_IntDisMeasMaxCurReset(); #endif #if OS_CFG_SCHED_ROUND_ROBIN_EN //当使用时间片轮转的时候 //使能时间片轮转调度功能,时间片长度为1个系统时钟节拍,既1*5=5ms OSSchedRoundRobinCfg(DEF_ENABLED,1,&err); #endif OS_CRITICAL_ENTER(); //进入临界区 /* 创建LED0任务 */ OSTaskCreate((OS_TCB * )&Led0TaskTCB, (CPU_CHAR * )"led_pc13", (OS_TASK_PTR )led_pc13, (void * )0, (OS_PRIO )LED0_TASK_PRIO, (CPU_STK * )&LED0_TASK_STK[0], (CPU_STK_SIZE)LED0_STK_SIZE/10, (CPU_STK_SIZE)LED0_STK_SIZE, (OS_MSG_QTY )0, (OS_TICK )0, (void * )0, (OS_OPT )OS_OPT_TASK_STK_CHK|OS_OPT_TASK_STK_CLR, (OS_ERR * )&err); /* 创建LED1任务 */ OSTaskCreate((OS_TCB * )&Led1TaskTCB, (CPU_CHAR * )"led_pa3", (OS_TASK_PTR )led_pa3, (void * )0, (OS_PRIO )LED1_TASK_PRIO, (CPU_STK * )&LED1_TASK_STK[0], (CPU_STK_SIZE)LED1_STK_SIZE/10, (CPU_STK_SIZE)LED1_STK_SIZE, (OS_MSG_QTY )0, (OS_TICK )0, (void * )0, (OS_OPT )OS_OPT_TASK_STK_CHK|OS_OPT_TASK_STK_CLR, (OS_ERR * )&err); /* 创建MSG任务 */ OSTaskCreate((OS_TCB * )&MsgTaskTCB, (CPU_CHAR * )"send_msg", (OS_TASK_PTR )send_msg, (void * )0, (OS_PRIO )MSG_TASK_PRIO, (CPU_STK * )&MSG_TASK_STK[0], (CPU_STK_SIZE)MSG_STK_SIZE/10, (CPU_STK_SIZE)MSG_STK_SIZE, (OS_MSG_QTY )0, (OS_TICK )0, (void * )0, (OS_OPT )OS_OPT_TASK_STK_CHK|OS_OPT_TASK_STK_CLR, (OS_ERR * )&err); OS_TaskSuspend((OS_TCB*)&StartTaskTCB,&err); //挂起开始任务 OS_CRITICAL_EXIT(); //进入临界区 } /** * 函数功能: 启动任务函数体。 * 输入参数: p_arg 是在创建该任务时传递的形参 * 返 回 值: 无 * 说 明:无 */ static void led_pc13 (void *p_arg) { OS_ERR err; (void)p_arg; BSP_Init(); /* Initialize BSP functions */ CPU_Init(); Mem_Init(); /* Initialize Memory Management Module */ #if OS_CFG_STAT_TASK_EN > 0u OSStatTaskCPUUsageInit(&err); /* Compute CPU capacity with no task running */ #endif CPU_IntDisMeasMaxCurReset(); AppTaskCreate(); /* Create Application Tasks */ AppObjCreate(); /* Create Application Objects */ while (DEF_TRUE) { HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_13,GPIO_PIN_RESET); OSTimeDlyHMSM(0, 0, 1, 0,OS_OPT_TIME_HMSM_STRICT,&err); HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_13,GPIO_PIN_SET); OSTimeDlyHMSM(0, 0, 1, 0,OS_OPT_TIME_HMSM_STRICT,&err); /* USER CODE END WHILE */ /* USER CODE BEGIN 3 */ } /* USER CODE END 3 */ } static void led_pa3 (void *p_arg) { OS_ERR err; (void)p_arg; BSP_Init(); /* Initialize BSP functions */ CPU_Init(); Mem_Init(); /* Initialize Memory Management Module */ #if OS_CFG_STAT_TASK_EN > 0u OSStatTaskCPUUsageInit(&err); /* Compute CPU capacity with no task running */ #endif CPU_IntDisMeasMaxCurReset(); AppTaskCreate(); /* Create Application Tasks */ AppObjCreate(); /* Create Application Objects */ while (DEF_TRUE) { HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_3,GPIO_PIN_RESET); OSTimeDlyHMSM(0, 0, 3, 0,OS_OPT_TIME_HMSM_STRICT,&err); HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_3,GPIO_PIN_SET); OSTimeDlyHMSM(0, 0, 3, 0,OS_OPT_TIME_HMSM_STRICT,&err); /* USER CODE END WHILE */ /* USER CODE BEGIN 3 */ } /* USER CODE END 3 */ } static void send_msg (void *p_arg) { OS_ERR err; (void)p_arg; BSP_Init(); /* Initialize BSP functions */ CPU_Init(); Mem_Init(); /* Initialize Memory Management Module */ #if OS_CFG_STAT_TASK_EN > 0u OSStatTaskCPUUsageInit(&err); /* Compute CPU capacity with no task running */ #endif CPU_IntDisMeasMaxCurReset(); AppTaskCreate(); /* Create Application Tasks */ AppObjCreate(); /* Create Application Objects */ while (DEF_TRUE) { printf("hello uc/OS \r\n"); OSTimeDlyHMSM(0, 0, 2, 0,OS_OPT_TIME_HMSM_STRICT,&err); /* USER CODE END WHILE */ /* USER CODE BEGIN 3 */ } /* USER CODE END 3 */ } /* USER CODE BEGIN 4 */ /** * 函数功能: 创建应用任务 * 输入参数: p_arg 是在创建该任务时传递的形参 * 返 回 值: 无 * 说 明:无 */ static void AppTaskCreate (void) { } /** * 函数功能: uCOSIII内核对象创建 * 输入参数: 无 * 返 回 值: 无 * 说 明:无 */ static void AppObjCreate (void) { } /* USER CODE END 4 */ /** * @brief This function is executed in case of error occurrence. * @retval None */ void Error_Handler(void) { /* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug */ /* User can add his own implementation to report the HAL error return state */ /* USER CODE END Error_Handler_Debug */ } #ifdef USE_FULL_ASSERT /** * @brief Reports the name of the source file and the source line number * where the assert_param error has occurred. * @param file: pointer to the source file name * @param line: assert_param error line source number * @retval None */ void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line) { /* USER CODE BEGIN 6 */ /* User can add his own implementation to report the file name and line number, tex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) */ /* USER CODE END 6 */ } #endif /* USE_FULL_ASSERT */ /************************ (C) COPYRIGHT STMicroelectronics *****END OF FILE****/
六、实验效果
总结
在本次实验中,我深入了解了嵌入式实时操作系统(RTOS)的移植及配置过程。通过实际操作,我成功实现了在同一环境下多个任务的并行执行,这不仅加深了我对RTOS机制的理解,还让我掌握了多任务管理的技能。虽然过程中遇到了不少步骤和细节,需要一丝不苟地操作,但只要认真跟随教程指导,便能顺利完成。学习这个系统对将来的嵌入式多任务开发大有裨益,可以显著提升开发的效能和便捷性。