FreeRTOS操作系统的配置示例解析

目录

• 1. FreeRTOSConfig.h 文件
• 2.  “INCLUDE_” 开始的宏
• 3.“config”开始的宏

FreeRTOS 的系统配置文件为 FreeRTOSConfig.h，在此配置文件中可以完成 FreeRTOS 的裁剪和配置。

1. FreeRTOSConfig.h 文件

FreeRTOS 的配置基本是通过在 FreeRTOSConfig.h 中使用“#define”这样的语句来定义宏定义实现的。在 FreeRTOS 的官方 demo 中，每个工程都有一个 FreeRTOSConfig.h 文件，我们在使用的时候可以参考这个文件，甚至直接复制粘贴使用。

2.  “INCLUDE_” 开始的宏

使用“INCLUDE_”开头的宏用来表示使能或除能 FreeRTOS 中相应的 API 函数，作用就是用来配置 FreeRTOS 中的可选 API 函数的。比如当宏 INCLUDE_vTaskPrioritySet 设置为 0 的时候表示不能使用函数 vTaskPrioritySet()，当设置为 1 的时候就表示可以使用函数vTaskPrioritySet()。这个功能其实就是条件编译，条件编译的好处就是节省空间，不需要的功能就不用编译，这样就可以根据实际需求来减少系统占用的 ROM 和 RAM 大小，根据自己所使用的 MCU 来调整系统消耗，降低成本。

3.“config”开始的宏

“config”开始的宏和“INCLUDE_”开始的宏一样，都是用来完成 FreeRTOS 的配置和裁剪的。

想要充分理解FreeRTOSConfig.h文件中的宏定义，必须要对FreeRTOS的代码有一定的了解，所以此处就不把宏定义一个一个列出来了，仅仅附上我自己用并注释好的FreeRTOSConfig.h文件

#ifndef FREERTOS_CONFIG_H
#define FREERTOS_CONFIG_H
//针对不同的编译器调用不同的stdint.h文件
//并确保stdint只被编译器使用，不被汇编器使用
#if defined(__ICCARM__) || defined(__CC_ARM) || defined(__GNUC__)
#include <stdint.h>
extern uint32_t SystemCoreClock;
#endif
/***********************************************************************************************************************/
/*                                         FreeRTOS基础配置配置选项                                                   */
/**********************************************************************************************************************/
//#define configOVERRIDE_DEFAULT_TICK_CONFIGURATION 1 //使用非systick中断作为调度时钟
#define configUSE_PREEMPTION                    1   //置1：RTOS使用抢占式调度器；置0：RTOS使用协作式调度器（时间片）
/* 注：
* 在多任务管理机制上，操作系统可以分为抢占式和协作式两种。
* 抢占式：根据任务的优先级，优先级高的任务就绪后，获取CPU的使用权。
* 协作式：任务主动释放CPU后，切换到下一个任务。
*/
#define configUSE_TIME_SLICING					1	//1：使能时间片调度(默认是使能的)
/* 注：
* 为了实现时间片轮转调度，系统把所有就绪进程按先入先出的原则排成一个队列。新来的进程加到就绪队列末尾。
* 每当执行进程调度时，进程调度程序总是选出就绪队列的队首进程，让它在CPU上运行一个时间片的时间。
* 当进程用完分给它的时间片后，系统的计时器发出时钟中断，调度程序便停止该进程的运行，把它放入就绪队列的末尾；
* 然后，把CPU分给就绪队列的队首进程，同样也让它运行一个时间片，如此往复。
*/
#define configUSE_PORT_OPTIMISED_TASK_SELECTION 1   //1：使用特殊方法选择下一个要执行的任务（硬件支持）
/* 注：
* 某些运行FreeRTOS的硬件有两种方法选择下一个要执行的任务：通用方法和特定于硬件的方法（以下简称“特殊方法”）。
* 通用方法：
*      1.configUSE_PORT_OPTIMISED_TASK_SELECTION 为 0 或者硬件不支持这种特殊方法。
*      2.可以用于所有FreeRTOS支持的硬件
*      3.完全用C实现，效率略低于特殊方法。
*      4.不强制要求限制最大可用优先级数目
* 特殊方法：
*      1.必须将configUSE_PORT_OPTIMISED_TASK_SELECTION设置为1。
*      2.依赖一个或多个特定架构的汇编指令（一般是类似计算前导零[CLZ]指令）。
*      3.比通用方法更高效
*      4.一般强制限定最大可用优先级数目为32
* 一般是硬件计算前导零指令，如果所使用的，MCU没有这些硬件指令的话此宏应该设置为0！
*/
#define configUSE_TICKLESS_IDLE                 0   //0：不启用低功耗tickless模式
/* 注：
* 置1：使能低功耗tickless模式；置0：保持系统节拍（tick）中断一直运行
*
* 假设开启低功耗的话可能会导致下载出现问题，因为程序在睡眠中,可用以下办法解决
* 下载方法：
*      1.将开发版正常连接好
*      2.按住复位按键，点击下载瞬间松开复位按键
*
*      1.通过跳线帽将 BOOT 0 接高电平(3.3V)
*      2.重新上电，下载
*
* 			1.使用FlyMcu擦除一下芯片，然后进行下载
*			STMISP -> 清除芯片(z)
*/
#define configUSE_QUEUE_SETS                     1  //1：启用队列集合
/* 注：
* 队列集合：用于对多个队列以及信号量进行“监听”，
* 只要其中不管哪一个有消息到来，都可以让任务退出阻塞状态。
*/
#define configCPU_CLOCK_HZ                      (SystemCoreClock) //CPU频率
/* 注：
* 写入实际的CPU内核时钟频率，也就是CPU指令执行频率，通常称为Fclk
* Fclk为供给CPU内核的时钟信号，我们所说的cpu主频为 XX MHz，
* 就是指的这个时钟信号，相应的，1/Fclk即为cpu时钟周期；
*/
#define configTICK_RATE_HZ                      (( TickType_t )1000) //时钟节拍频率1000HZ，周期就是1ms
/* 注：
* RTOS系统节拍中断的频率。
* 即一秒中断的次数，每次中断RTOS都会进行任务调度
*/
#define configMAX_PRIORITIES                    (32)  //可使用的最大优先级
/* 注：
* 设置任务优先级时，数字越小，优先级越高
*/
#define configMINIMAL_STACK_SIZE                ((unsigned short)128)   //空闲任务使用的堆栈大小
/* 注：
* 空闲任务就是CPU无事可做的时候，操作系统为了不让CPU闲着，强行让它做的一个任务
* 空闲任务是FreeRTOS不可缺少的任务，因为FreeRTOS设计要求必须至少有一个任务处于运行状态。
*/
#define configMAX_TASK_NAME_LEN					(16)    //任务名字字符串的长度
#define configUSE_16_BIT_TICKS					0       //系统节拍计数器变量的数据类型，
//1表示为16位无符号整形，0表示为32位无符号整形
#define configIDLE_SHOULD_YIELD					1       //1：空闲任务放弃CPU使用权给其他同优先级的用户任务
#define configUSE_TASK_NOTIFICATIONS            1       //1：开启任务通知功能，默认开启
#define configUSE_MUTEXES                       1       //1：使用互斥信号量
#define configQUEUE_REGISTRY_SIZE				8       //设置可以注册的信号量和消息队列个数
#define configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW			0       //不使用堆栈溢出检测功能
/* 注：
* 大于0时启用堆栈溢出检测功能，如果使用此功能
* 用户必须提供一个栈溢出钩子函数，如果使用的话
* 此值可以为1或者2，因为有两种栈溢出检测方法 */
#define configUSE_RECURSIVE_MUTEXES			    1       //1：使用递归互斥信号量
#define configUSE_COUNTING_SEMAPHORES		    1       //1：使用计数信号量
#define configUSE_APPLICATION_TASK_TAG		    0       //不可为任务分配标签（默认不可）
/*****************************************************************
FreeRTOS与内存申请有关配置选项
*****************************************************************/
#define configSUPPORT_DYNAMIC_ALLOCATION        1       //支持动态内存申请
#define configTOTAL_HEAP_SIZE					((size_t)(32*1024)) //系统所有总的堆大小
/***************************************************************
FreeRTOS与钩子函数有关的配置选项
**************************************************************/
#define configUSE_IDLE_HOOK						0   //置1：使用空闲钩子；置0：忽略空闲钩子
/* 注：
* 空闲任务钩子是一个函数，这个函数由用户来实现，
* FreeRTOS规定了函数的名字和参数：void vApplicationIdleHook(void )，
* 这个函数在每个空闲任务周期都会被调用
* 对于已经删除的RTOS任务，空闲任务可以释放分配给它们的堆栈内存。
* 因此必须保证空闲任务可以被CPU执行
* 使用空闲钩子函数设置CPU进入省电模式是很常见的
* 不可以调用 会引起空闲任务阻塞 的API函数
*/
#define configUSE_TICK_HOOK			            0   //置1：使用时间片钩子；置0：忽略时间片钩子
/* 注：
* 时间片钩子是一个函数，这个函数由用户来实现，
* FreeRTOS规定了函数的名字和参数：void vApplicationTickHook(void )
* 时间片中断可以周期性的调用
* 函数必须非常短小，不能大量使用堆栈，
* 不能调用以”FromISR" 或 "FROM_ISR”结尾的API函数
*/
/*xTaskIncrementTick函数是在xPortSysTickHandler中断函数中被调用的。因此，vApplicationTickHook()函数执行的时间必须很短才行*/
//使用内存申请失败钩子函数
#define configUSE_MALLOC_FAILED_HOOK			0   //不使用内存申请失败钩子函数
/********************************************************************
FreeRTOS与运行时间和任务状态收集有关的配置选项
**********************************************************************/
#define configGENERATE_RUN_TIME_STATS	        0  //不启用运行时间统计功能(一般调试的使用用)
#define configUSE_TRACE_FACILITY		        1  //启用可视化跟踪调试
#define configUSE_STATS_FORMATTING_FUNCTIONS	1
/* 与宏configUSE_TRACE_FACILITY同时为1时会编译下面3个函数
* prvWriteNameToBuffer()
* vTaskList(),
* vTaskGetRunTimeStats()
*/
/********************************************************************
FreeRTOS与协程有关的配置选项
*********************************************************************/
#define configUSE_CO_ROUTINES 	                0       //1：启用协程，启用协程以后必须添加文件croutine.c
#define configMAX_CO_ROUTINE_PRIORITIES         ( 2 )   //协程的有效优先级数目
/***********************************************************************
FreeRTOS与软件定时器有关的配置选项
**********************************************************************/
#define configUSE_TIMERS	                    1   //1：启用软件定时器
#define configTIMER_TASK_PRIORITY		        ( 2 )       //设置软件定时器优先级
#define configTIMER_QUEUE_LENGTH		        10          //软件定时器队列长度
#define configTIMER_TASK_STACK_DEPTH	        (configMINIMAL_STACK_SIZE*2)    //软件定时器任务堆栈大小
/************************************************************
FreeRTOS可选函数配置选项
************************************************************/
#define INCLUDE_xTaskGetSchedulerState          1
#define INCLUDE_vTaskPrioritySet		        1
#define INCLUDE_uxTaskPriorityGet		        1
#define INCLUDE_vTaskDelete				        1
#define INCLUDE_vTaskCleanUpResources	        1
#define INCLUDE_vTaskSuspend			        1
#define INCLUDE_vTaskDelayUntil			        1
#define INCLUDE_vTaskDelay				        1
#define INCLUDE_eTaskGetState			        1
#define INCLUDE_xTimerPendFunctionCall	        1
#define INCLUDE_uxTaskGetStackHighWaterMark     1
#define INCLUDE_xTaskGetHandle                  1
/******************************************************************
FreeRTOS与中断有关的配置选项
******************************************************************/
#ifdef __NVIC_PRIO_BITS
#define configPRIO_BITS       		__NVIC_PRIO_BITS
#else
#define configPRIO_BITS       		4
#endif
//由于STM32是4位的中断优先级控制，所以此处为4（不同的MCU不同）
#define configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY			15     //中断最低优先级
//4位优先级全部分组给主优先级，所以总共有16位优先级配置：0-15--优先级最低的为15
//不同的MCU不同
#define configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY 		( configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY << (8 - configPRIO_BITS) )	/* 240 */
//设置内核中断优先级，这个宏是用来设置PendSV和滴答定时器的中断优先级的，port.c中使用到
//此处的左移四位的原因是：STM32采用的是从MSB开始的高四位作为优先级配置
//其实这个宏定义可以简化成：#define configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY 0xF0
#define configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY	5      //设置系统可管理的最大优先级
//这个就是 BASEPRI 寄存器说的那个阈值优先级，这里我设置为了 5。
//也就是高于 5 的优先级(优先级数小于 5)不归 FreeRTOS 管理！
//这个是给人看的，下面一个宏是给系统看的
#define configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY 	( configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY << (8 - configPRIO_BITS) )
//此处需要左移四位的原因：同上
//低于此优先级的中断可以安全的调用 FreeRTOS 的 API 函数，高于此优先级的中断 FreeRTOS 是不能禁止的，
//中断服务函数也不能调用 FreeRTOS 的 API 函数！
//也就是：#define configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY  0x50
/*
*	以上配置的结果就是：
*	优先级为0-4的中断  不会被FreeRTOS禁止，不会因为执行FreeRTOS内核而延时，中断不可调用FreeRTOS的API函数
*	优先级为5-15的中断 能够被FreeRTOS禁止，可以调用以 FromISR 结尾的FreeRTOS API函数，并且它们可以中断嵌套
* 	所以：不掉用任何FreeRTOS API的中断可以使用所有的中断优先级，并且它们可以中断嵌套
*	那些对实时性要求严格的任务就可以使用0-4的优先级，比如四轴飞行器中的壁障检测
*/
/****************************************************************
FreeRTOS与中断服务函数有关的配置选项
****************************************************************/
#define xPortPendSVHandler 	PendSV_Handler
#define vPortSVCHandler 	SVC_Handler
//#define xPortSysTickHandler SysTickHandler 自行在delay.c函数中实现
#endif /* FREERTOS_CONFIG_H */

以上就是FreeRTOS操作系统的配置示例解析的详细内容，更多关于FreeRTOS操作系统配置的资料请关注我们其它相关文章！