文章目錄

• 01 - FreeRTOS核心剪裁
• 1.1 - FreeRTOSConfig.h檔案
• 1.2 - FreeRTOSConfig.h內容
• 02 - 測試剪裁內容
• 2.1 - 任務設計
• 2.2 - 測試結果
• 03 - 總結

上一文連結：FreeRTOS筆記（二）移植STM32F407

01 - FreeRTOS核心剪裁

1.1 - FreeRTOSConfig.h檔案

  在上一文中，針對官方給出的STM32F407例程Demo，很容易移植了FreeRTOS到STM32F407上併成功執行。容易的原因是官方Demo中對FreeRTOS核心的配置已經完全對應了STM32F407的硬體配置

  能夠看到，FreeRTOSConfig.h其實就是對核心進行剪裁的配置檔案，主體巨集分為兩部分，一部分是字首為INCLUER_的巨集，另一部分是字首為config的巨集，它們的用處文件有很詳細的結束，小白簡單總結如下：

1.2 - FreeRTOSConfig.h內容

  在FreeRTOSConfig.h中，我們暫時只關心一些常用內容的配置，根據官方文件，能夠知道config字首巨集的對映內容，下面是部分的註釋：

#define configUSE_PREEMPTION            1
 
                               //0-協程排程，1-搶佔式排程
#define configUSE_IDLE_HOOK             0                               //0-除能空閒任務的鉤子函式，1-使能
#define configUSE_TICK_HOOK             0                               //0-除能時間片鉤子函式，1-使能
#define configCPU_CLOCK_HZ              ( SystemCoreClock )             //設定CPU頻率
 

#define configTICK_RATE_HZ              ( ( TickType_t ) 1000 )         //設定滴答計時器的中斷頻率，為HZ/1000=1ms
#define configMAX_PRIORITIES            ( 5 )                           //任務優先順序是0~(configMAX_PRIORITIES-1)
#define configMINIMAL_STACK_SIZE        ( ( unsigned short ) 130 )      //設定空閒任務的堆疊大小，單位是字（4位元組）
#define configTOTAL_HEAP_SIZE           ( ( size_t ) ( 75 * 1024 ) )    //設定系統總堆疊大小
#define configMAX_TASK_NAME_LEN         ( 10 )                          //設定任務名最大長度
#define configUSE_TRACE_FACILITY        1                               //0-除能視覺化跟蹤除錯，1-使能
#define configUSE_16_BIT_TICKS          0                               //節拍計時器變數範圍，0-16位，1-32位
#define configIDLE_SHOULD_YIELD         1                               //0-空閒任務不會讓出CPU給同等優先順序的任務，1-會讓出CPU
#define configUSE_MUTEXES               1                               //0-除能互斥訊號量，1-使能
#define configQUEUE_REGISTRY_SIZE       8                               //0-除能核心除錯中檢視佇列和訊號量數量，>0-可以註冊的數量
#define configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW  0                               //0-除能堆疊溢位檢測，1-使能
#define configUSE_RECURSIVE_MUTEXES     1                               //0-除能遞迴互斥訊號量，1-使能
#define configUSE_MALLOC_FAILED_HOOK    0                               //0-除能malloc失敗時呼叫的鉤子函式，1-使能
#define configUSE_APPLICATION_TASK_TAG  0                               //0-除能一些應用程式鉤子函式，1-使能
#define configUSE_COUNTING_SEMAPHORES   1                               //0-除能計數訊號量，1-使能
#define configGENERATE_RUN_TIME_STATS   0                               //0-除能時間統計功能，1-使能

……

//硬體相關的中斷位數
#ifdef __NVIC_PRIO_BITS
    /* __BVIC_PRIO_BITS will be specified when CMSIS is being used. */
    #define configPRIO_BITS             __NVIC_PRIO_BITS
#else
    #define configPRIO_BITS             4        /* 15 priority levels */           
#endif

//最低優先順序，一般與configPRIO_BITS對應，2^configPRIO_BITS-1
#define configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY         0xf                         

//可管理的最大優先順序（設定STM的BASEPRI暫存器）
#define configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY    5                           

//真正的中斷優先順序，用於設定滴答中斷等等的優先順序
#define configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY         ( configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY << (8 - configPRIO_BITS) )

//真正的中斷優先順序，最大可以使用FreeRTOS-API的中斷優先順序
#define configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY    ( configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY << (8 - configPRIO_BITS) )

  FreeRTOSConfig.h前部分是一些CPU、排程演算法等配置，後部分是中斷配置。能夠清晰觀測到，只有配置了例如CPU頻率、滴答時鐘頻率等等的硬體相關內容才能成功移植，而其它的一些例如訊號量、鉤子函式等等的內容是根據實際情況而定的。
  前部分的內容是硬體能執行的基本配置，而後部分的中斷配置是實時嵌入式系統的需求配置，中斷配置記憶體如下：

FreeRTOS中斷配置

1、 確定邏輯上表達中斷優先順序數量的暫存器位數： STM32F407為4位，共16個優先順序

2、 確定邏輯上最低優先順序： STMF407為2^4 - 1 = 15

3、 確定邏輯上FreeRTOS可管理的最大優先順序： 設定為5，意味著優先順序>=5的優先順序不受FreeRTOS管理和處理

4、 確定暫存器上真正的最低優先順序： STM使用暫存器的高位，摒棄低位，因此需要移位

5、 確定暫存器上FreeRTOS可管理的最大優先順序： 需要移位

  可管理的最大優先順序描述如下：

02 - 測試剪裁內容

2.1 - 任務設計

  在此我們測試FreeRTOSConfig.h中的中斷配置，可管理的最大優先順序為5，也就優先順序<5的中斷不歸FreeRTOS管理，於是設計測試程式邏輯如下：

  在上一文的工程中進行程式設計，先編寫定時器程式碼，再編寫任務程式碼。其中定時器使用通用定時器3和5，兩者都是定時1s，唯一不同的是優先順序，定時器3的優先順序是4（超過了FreeRTOS管理的優先順序），定時器5的優先順序是6（可以被FreeRTOS管理）。
  定時器配置程式碼區別的位置如下：

// 定時器3
……
	NVIC_struct.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn;
	NVIC_struct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0x04;	//搶佔優先順序4
	NVIC_struct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0x00;
	NVIC_struct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
	NVIC_Init(&NVIC_struct);
……

……
// 定時器5
	NVIC_struct.NVIC_IRQChannel = TIM5_IRQn;
	NVIC_struct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0x06;	//搶佔優先順序4
	NVIC_struct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0x00;
	NVIC_struct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
	NVIC_Init(&NVIC_struct);
……

/* ----------------------------中斷函式---------------------------*/
void TIM5_IRQHandler(void)
{
	//溢位中斷
	if(TIM_GetITStatus(TIM5,TIM_IT_Update) == SET)
	{
		printf("timer5 with priority 6 \r\n");
	}
	TIM_ClearITPendingBit(TIM5,TIM_IT_Update);
}
void TIM3_IRQHandler(void)
{
	//溢位中斷
	if(TIM_GetITStatus(TIM3,TIM_IT_Update) == SET)
	{
		printf("timer3 with priority 4 \r\n");
	}
	TIM_ClearITPendingBit(TIM3,TIM_IT_Update);
}	

  開關中斷我們採用註釋然後重新編輯的方式去實現，不能使用vTaskDelay()來進行間隔開關中斷，因為vTaskDelay()會掛起排程器，導致不能進行任務切換，但是同時也開啟了中斷，不能起到關中斷的作用。

/* Start 任務 */
void start_task(void *pParam)
{	
	//portDISABLE_INTERRUPTS();
	for(;;)
	{
		portDISABLE_INTERRUPTS();
		printf("satrt portDISABLE_INTERRUPTS()\r\n");
		vTaskDelay(5000);
		portENABLE_INTERRUPTS();
		printf("satrt portENABLE_INTERRUPTS()\r\n");
		vTaskDelay(5000);
	}		
}	

2.2 - 測試結果

  首先測試statr開中斷（預設），執行結果如下，兩個定時器都在相繼輸出

  然後是關閉中斷，執行結果如下。只有time3在輸出，因為time3優先順序為4，超出了FreeRTOS配置的最大可管理優先順序5，所有timer3不受管理，而time5優先順序是6，在FreeRTOS中斷管理優先順序內，於是timer5被關閉。

03 - 總結

• FreeRTOS核心剪裁配置檔案是FreeRTOSConfig.h
• FreeRTOSConfig.h前部分是一些CPU、排程演算法等配置，後部分是中斷配置
• FreeRTOSConfig.h的中斷配置使得FreeRTOS系統可以理會和不理會某些中斷