FreeRTOS移植：STM32L476 nucleo-L476RG 开发板《02》

系列文章

FreeRTOS移植：STM32L476 nucleo-L476RG 开发板《01》

说明

上一篇 FreeRTOS移植：STM32L476 nucleo-L476RG 开发板《01》主要讲了一下如何快速搭建一个 STM32 裸机工程，其实 STM32CubeMX 可以生成 FreeRTOS 的工程，这就没有了 FreeRTOS 的移植文章
本篇继续讲一下【手动】移植 FreeRTOS 的步骤，移植完成后，继续研究 FreeRTOS 的使用

环境

Win10 64位：当前 Windows 主流操作系统
Keil MDK 5.36，IDE，方便开发与调试
STM32CubeMX 6.11.1 本篇不再使用

获取与下载 FreeRTOS

（1）直接在 FreeRTOS 官方下载发布的版本，压缩包，解压后使用

FreeRTOS 官方的网址 https://www.freertos.org/
点击下载 FreeRTOS，发布版本可能没有那么新，比如当前最新版本 FreeRTOS 202212.01，但是下载的压缩包比较小，容易下载

在这里插入图片描述

（2）在 github 使用 Git 工具下载源码

FreeRTOS 主仓库 https://github.com/FreeRTOS/FreeRTOS.git
FreeRTOS 内核仓库 https://github.com/FreeRTOS/FreeRTOS-Kernel.git
由于 FreeRTOS 内核仓库仅仅为内核代码文件，没有 Demo，因此建议直接下载 FreeRTOS 主仓库，使用 Git 命令如下

git clone https://github.com/FreeRTOS/FreeRTOS.git --recurse-submodules

同时把 FreeRTOS 各个 Git 子仓库一起克隆到本地

（3）在 github 直接下载 Release 版本

可以直接在 github 点击下载 Release 发布版本，无须使用 Git 工具

在这里插入图片描述

【备注】Github 仓库的 Release 版本地址可能会不时更新，因此建议自己打开进入网址后，下载自己想要的版本，如最新的软件版本

FreeRTOS 工程目录管理

直接下载下来的 FreeRTOS，需要整理一下，这样方便工程的管理，有些不需要的 Demo，无须加入工程
当前平台：STM32L476，可以参考 FreeRTOS 中的一些 Demo，找到相似 CPU，这样 CPU 部分就不需要额外移植了
当前 FreeRTOS 没有 STM32L476 Keil MDK5 的 Demo，因此手动搭建 FreeRTOS 工程即可，使用上次生成的 STM32L476 裸机工程

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进入 STM32L476 裸机工程（STM32CubeMX 生成）

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Keil MDK5 添加分组

打开 Keil MDK5，开始工程文件的管理（分类、添加）

在这里插入图片描述

可以在 Keil MDK5 中创建 FreeRTOS/Kernel 与 FreeRTOS/cpu 的分组（Group）

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cpu port 部分可以暂时选择 FreeRTOS\Source\portable\RVDS\ARM_CM4F

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初步编译

报编译错误，找不到 "FreeRTOS.h"

compiling croutine.c...
..\FreeRTOS\Source\croutine.c(29): error:  #5: cannot open source input file "FreeRTOS.h": No such file or directory
  #include "FreeRTOS.h"
..\FreeRTOS\Source\croutine.c: 0 warnings, 1 error

... ...

Keil MDK5 设置头文件路径

在这里插入图片描述

再次编译：

添加 FreeRTOS 头文件路径后，再次编译，提示找不到 "FreeRTOSConfig.h" 头文件，这个头文件属于工程配置文件，可以在 FreeRTOS Demo 中找到一个类似的，然后进行配置与修改

在这里插入图片描述

compiling croutine.c...
..\FreeRTOS\Source\include\FreeRTOS.h(58): error:  #5: cannot open source input file "FreeRTOSConfig.h": No such file or directory
  #include "FreeRTOSConfig.h"
... ...

可以使用 FreeRTOS 的 FreeRTOSConfig.h 模板文件，

在这里插入图片描述

或者从其他的相似平台 Demo 中复制一份出来，比如 Cortex-M4 平台的

FreeRTOS\Demo\CORTEX_M4F_STM32F407ZG-SK\FreeRTOSConfig.h

把 FreeRTOSConfig.h 放在工程根目录下即可，无须放在 FreeRTOS 目录，因为这个是工程本身的专有的配置文件

在这里插入图片描述

继续编译

此时编译报错比较少了，可以针对性的开始移植与适配了
此时编译，报错 "SystemCoreClock" is undefined

..\FreeRTOS\Source\portable\RVDS\ARM_CM4F\port.c(813): error:  #20: identifier "SystemCoreClock" is undefined
          portNVIC_SYSTICK_LOAD_REG = ( configSYSTICK_CLOCK_HZ / configTICK_RATE_HZ ) - 1UL;
..\FreeRTOS\Source\portable\RVDS\ARM_CM4F\port.c: 0 warnings, 1 error
"stm32l475_freertos\stm32l475_freertos.axf" - 1 Error(s), 0 Warning(s).

此时可以先不着急解决这个编译问题，我们只是把 FreeRTOS 相关的文件（可能目前还缺少内存管理部分）放进工程，并没有创建 FreeRTOS 的例程，也就是还没有使用 FreeRTOS，平台相关的编译，需要使用时一并修改

FreeRTOS 例程

在 main 函数添加 FreeRTOS 的使用例程，比如创建一个 task

#include "main.h"

#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"

UART_HandleTypeDef huart2;
void SystemClock_Config(void);
static void MX_GPIO_Init(void);
static void MX_USART2_UART_Init(void);

#define TASK_TEST_PRIORITY      (tskIDLE_PRIORITY + 6)
#define TASK_TEST2_PRIORITY     (tskIDLE_PRIORITY + 8)

static void task_test_entry(void *pvParameters)
{
    while (1)
    {
        vTaskDelay(1000);
    }
}

static void task_test2_entry(void *pvParameters)
{
    while (1)
    {
        vTaskDelay(2000);
    }
}

int main(void)
{
    HAL_Init();
    SystemClock_Config();
    MX_GPIO_Init();
    MX_USART2_UART_Init();

    xTaskCreate(task_test_entry, "task_test", 512, NULL, TASK_TEST_PRIORITY, NULL);
    xTaskCreate(task_test2_entry, "task_test2", 512, NULL, TASK_TEST2_PRIORITY, NULL);
    vTaskStartScheduler();

    while (1)
    {
        HAL_GPIO_WritePin(LD2_GPIO_Port, LD2_Pin, GPIO_PIN_SET);
        HAL_Delay(500);
        HAL_GPIO_WritePin(LD2_GPIO_Port, LD2_Pin, GPIO_PIN_RESET);
        HAL_Delay(500);
    }
}

这里整理了一下 main.c，创建两个 task，task中只有循环，可以通过调试确认 task 是否正常切换，比如在每个 task 中增加断点

继续编译，确认移植与适配问题

解决 SystemCoreClock 找不到的编译报错，这里有个编译器的判断，或者改为 Keil MDK5 编译器的，armcc 或者 armclang 等，建议去掉即可，因为这个配置文件来自其他的编译器
【备注】 FreeRTOSConfig.h 文件为工程配置文件，可以根据当前的平台随时修改（适配）

在这里插入图片描述

中断重定义问题，由于 FreeRTOS 接管了 STM32 的部分中断，用于 RTOS 的任务调度。

stm32l475_freertos\stm32l475_freertos.axf: Error: L6200E: Symbol SVC_Handler multiply defined (by port.o and stm32l4xx_it.o).
stm32l475_freertos\stm32l475_freertos.axf: Error: L6200E: Symbol PendSV_Handler multiply defined (by port.o and stm32l4xx_it.o).
stm32l475_freertos\stm32l475_freertos.axf: Error: L6200E: Symbol SysTick_Handler multiply defined (by port.o and stm32l4xx_it.o).

因此把 stm32l4xx_it.c 中的自动生成的中断函数【注释掉】

在这里插入图片描述

FreeRTOS 继续适配

继续编译，发现 FreeRTOS 需要实现几个适配的函数

stm32l475_freertos\stm32l475_freertos.axf: Error: L6218E: Undefined symbol pvPortMalloc (referred from event_groups.o).
stm32l475_freertos\stm32l475_freertos.axf: Error: L6218E: Undefined symbol vPortFree (referred from event_groups.o).
stm32l475_freertos\stm32l475_freertos.axf: Error: L6218E: Undefined symbol vApplicationIdleHook (referred from tasks.o).
stm32l475_freertos\stm32l475_freertos.axf: Error: L6218E: Undefined symbol vApplicationStackOverflowHook (referred from tasks.o).
stm32l475_freertos\stm32l475_freertos.axf: Error: L6218E: Undefined symbol vApplicationTickHook (referred from tasks.o).