FreeRTOS--配置說明

1、FreeRTOS初步（轉(zhuǎn)）用了半天時間對FreeRTOS有了一個初步的認識，大概總結(jié)一下，其中混雜了系統(tǒng)實現(xiàn)和實際應(yīng)用方面的問題。現(xiàn)只是以應(yīng)用為目的，實現(xiàn)方面待以后進一步研究。I.FreeRTOS提供的功能包括：任務(wù)管理、時間管理、信號量、消息隊列、內(nèi)存管理。與平臺有關(guān)的文件包含在portable文件夾中，主要是port.c,portmacro.h兩個文件。平臺無關(guān)的文件主要是：list.c（基本鏈表結(jié)構(gòu)）,queue.c（包括消息隊列，彳t號量的實現(xiàn)）,croutine.c,tasks.c（任務(wù)管理，時間管理）。命名協(xié)定RTOS內(nèi)核與范例程序源代碼使用下面的協(xié)定：變量char類型的變量以c為

2、前綴short類型的變量以s為前綴long類型的變量以l為前綴float類型的變量以f為前綴用了半天時間對FreeRTOS有了一個初步的認識，大概總結(jié)一下，其中混雜了系統(tǒng)實現(xiàn)和實際應(yīng)用方面的問題。現(xiàn)只是以應(yīng)用為目的，實現(xiàn)方面待以后進一步研究。1 .FreeRTOS提供的功能包括：任務(wù)管理、時間管理、信號量、消息隊列、內(nèi)存管理。與平臺有關(guān)的文件包含在portable文件夾中，主要是port.c,portmacro.h兩個文件。平臺無關(guān)的文件主要是：list.c（基本鏈表結(jié)構(gòu)）,queue.c（包括消息隊列，彳t號量的實現(xiàn)）,croutine.c,tasks.c（任務(wù)管理，時間管理）。命名協(xié)定RT

3、OS內(nèi)核與范例程序源代碼使用下面的協(xié)定：變量char類型的變量以c為前綴short類型的變量以s為前綴long類型的變量以l為前綴float類型的變量以f為前綴double類型的變量以d為前綴枚舉變量以e為前綴其他類型（如結(jié)構(gòu)體）以x為前綴指針有一個額外的前綴p，例如short類型的指針前綴為ps無符號類型的變量有一個額外的前綴u，例如無符號short類型的變量前綴為us函數(shù)文件內(nèi)部函數(shù)以prv為前綴API函數(shù)以其返回值類型為前綴，按照前面對變量的定義函數(shù)的名字以其所在的文件名開頭。如vTaskDelete函數(shù)在Task.c文件中定義數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)類型并不直接在RTOS內(nèi)核內(nèi)部引用。相反，每個平

4、臺都有其自身的定義方式。例如，char類型定義為portCHAR,short類型定義為portSHORT等。范例程序源代碼使用的就是這種符號，但這并不是必須的，你可以在你的程序中使用任何你喜歡的符號。此外，有兩種額外的類型要為每種平臺定義。分別是：portTickType可配置為16位的無符號類型或32位的無符號類型。參考API文檔中的定制部分獲取詳細信息。portBASE_TYPE為特定體系定義的最有效率的數(shù)據(jù)類型。如果portBASE_TYPE定義為char則必須要特別小心的保證用來作為函數(shù)返回值的signedchar可以為負數(shù)，用于指示錯誤。2 .FreeRTOS內(nèi)核支持優(yōu)先級調(diào)度算法，

5、 每個任務(wù)可根據(jù)重要程度的不同被賦予一定的優(yōu)先級，CPU總是讓處于就緒態(tài)的、優(yōu)先級最高的任務(wù)先運行。FreeRT0S內(nèi)核同時支持輪換調(diào)度算法，系統(tǒng)允許不同的任務(wù)使用相同的優(yōu)先級，在沒有更高優(yōu)先級任務(wù)就緒的情況下，同一優(yōu)先級的任務(wù)共享CPU的使用時間。3 .freertos既可以配置為可搶占內(nèi)核也可以配置為不可搶占內(nèi)核。當(dāng)FreeRTOS被設(shè)置為可剝奪型內(nèi)核時，處于就緒態(tài)的高優(yōu)先級任務(wù)能剝奪低優(yōu)先級任務(wù)的CPU使用權(quán)，這樣可保證系統(tǒng)滿足實時性的要求；當(dāng)FreeRTOS被設(shè)置為不可剝奪型內(nèi)核時，處于就緒態(tài)的高優(yōu)先級任務(wù)只有等當(dāng)前運行任務(wù)主動釋放CPU的使用權(quán)后才能獲得運行，這樣可提高CPU的運行效

6、率。4 .任務(wù)管理系統(tǒng)為每個任務(wù)分配一個TCB結(jié)構(gòu)typedefstructtskTaskControlBlockvolatileportSTACK_TYPE*pxTopOfStack;/指向堆棧頂xListItemxGenericListItem;/通過它將任務(wù)連人就緒鏈表或者延時鏈表或者掛起鏈表中，xListItem包含其TCB指針xListItemxEventListItem;/通過它把任務(wù)連入事件等待鏈表unsignedportBASE_TYPEuxPriority;/優(yōu)先級portSTACK_TYPE*pxStack;/指向堆棧起始位置signedportCHARpcTaskName

7、configMAX_TASK_NAME_LEN;oooooooooooooooo省略一些次要結(jié)構(gòu)tskTCB;系統(tǒng)的全局變量：staticxListpxReadyTasksListsconfigMAX_PRIORITIES;就緒隊列staticxListxDelayedTaskList1;staticxListxDelayedTaskList2;兩個延時任務(wù)隊列staticxList*volatilepxDelayedTaskList;staticxList*volatilepxOverflowDelayedTaskList;兩個延時隊列的指針，應(yīng)該是可互換的。staticxListxPend

8、ingReadyList;staticvolatilexListxTasksWaitingTermination;等待結(jié)束隊歹UstaticvolatileunsignedportBASE_TYPEuxTasksDeleted=(unsignedportBASE_TYPE)0;結(jié)束隊列中的個數(shù)？staticxListxSuspendedTaskList;掛起隊歹UstaticvolatileunsignedportBASE_TYPEuxCurrentNumberOfTasks;記錄了當(dāng)前系統(tǒng)任務(wù)的數(shù)目staticvolatileportTickTypexTickCount;是自啟動以來系統(tǒng)運行

9、的ticks數(shù)staticunsignedportBASE_TYPEuxTopUsedPriority;記錄當(dāng)前系統(tǒng)中被使用的最高優(yōu)先級，staticvolatileunsignedportBASE_TYPEuxTopReadyPriority;記錄當(dāng)前系統(tǒng)中處于就緒狀態(tài)的最高優(yōu)先級。staticvolatilesignedportBASE_TYPExSchedulerRunning;表示當(dāng)前調(diào)度器是否在運行，也即內(nèi)核是否啟動了任務(wù)建立和刪除，掛起和喚醒5.時間管理操作系統(tǒng)總是需要個時鐘節(jié)拍的，這個需要硬件支持。freertos同樣需要一個timetick產(chǎn)生器， 通常是用處理器的硬件定時器來

10、實現(xiàn)這個功能。 (時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度中和延時時間控制？)它周期性的產(chǎn)生定時中斷，所謂的時鐘節(jié)拍管理的核心就是這個定時中斷的服務(wù)程序。freertos的時鐘節(jié)拍isr中除去保存現(xiàn)場，灰度現(xiàn)場這些事情外，核心的工作就是調(diào)用vTaskIncrementTick()函數(shù)。vTaskIncrementTick()函數(shù)主要做兩件事情：維護系統(tǒng)時間(以tick為單位，多少個節(jié)拍)；處理那些延時的任務(wù)，如果延時到期，則喚醒任務(wù)。任務(wù)可用的延時函數(shù)：vTaskDelay();vTaskDelayUntil();特別之處在于vTaskDelayUntil()是一個周期性任務(wù)可以利用它可以保證一個固定的(確定的)常數(shù)執(zhí)

11、行頻率，而vTaskDelay()無法保證。6 .任務(wù)間的通信(詳見“FreeRTO虹務(wù)間通訊”)1)當(dāng)然可以用全局變量的形式通信，但是不安全。2)隊列(xQueueHandle)是FreeRTOS中通信所需的主要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。3)信號量(xSemaphoreHandle),有二進制信號量，計數(shù)信號量和互斥信號量，其都是以隊列為基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)建立。二進制信號量可以用于中斷和任務(wù)間的同步。也就是說希望任務(wù)隨外部中斷而執(zhí)行。即外設(shè)給出數(shù)據(jù)已就緒”信號，系統(tǒng)中斷，任務(wù)收到此中斷信號接收數(shù)據(jù)?；コ庖话阌糜诙脊蚕碣Y源或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的保護。因為任務(wù)調(diào)度不能保證數(shù)據(jù)不被破壞。當(dāng)一個任務(wù)需要訪問資源，它必須先獲得(take

12、)令牌；當(dāng)訪問結(jié)束后，它必須釋放令牌-允許其他任務(wù)能夠訪問這個資源。(對此還有待進一步實驗研究)。7.系統(tǒng)配置freeRTOS配置在：FREERTOS_CONFIG.H里面，條目如下：/*是否配置成搶先先多任務(wù)內(nèi)核，是1的時候，優(yōu)先級高的任務(wù)優(yōu)先執(zhí)行。為0任務(wù)就沒有優(yōu)先級之說，用時間片輪流執(zhí)行*/#defineconfigUSE_PREEMPTION1/*IDLE任務(wù)的HOOK函數(shù)，用于OS功能擴展，需要你自己編相應(yīng)函數(shù)，名字是voidvApplicationIdleHook(void)*/#defineconfigUSE_IDLE_HOOK0/*SYSTEMTICK的HOOK函數(shù)，用于OS功

13、能擴展，需要你自己編相應(yīng)函數(shù)，名字是voidvApplicationTickHook(void)*/#defineconfigUSE_TICK_HOOK0/*系統(tǒng)CPU頻率，單位是Hz*/#defineconfigCPU_CLOCK_HZ58982400/*系統(tǒng)SYSTEMTICK每秒鐘的發(fā)生次數(shù)，數(shù)值越大系統(tǒng)反應(yīng)越快，但是CPU用在任務(wù)切換的開銷就越多*/#defineconfigTICK_RATE_HZ250/*系統(tǒng)任務(wù)優(yōu)先級數(shù)。5說明任務(wù)有5級優(yōu)先度。這個數(shù)目越大耗費RAM越多*/#defineconfigMAX_PRIORITIES5/*系統(tǒng)最小堆棧尺寸，注意128不是128字節(jié)，而是

14、128個入棧。比如ARM32位，128個入棧就是512字節(jié)*/#defineconfigMINIMAL_STACK_SIZE128/*系統(tǒng)可用內(nèi)存。一般設(shè)成除了操作系統(tǒng)和你的程序所用RAM外的最大RAM。比如20KRAM你用了2K,系統(tǒng)用了3K,剩下15就是最大HEAP尺寸。 你可以先設(shè)小然后看編譯結(jié)果往大里加*/#defineconfigTOTAL_HEAP_SIZE10240/*任務(wù)的PC名字最大長度，因為函數(shù)名編譯完了就不見了，所以追蹤時不知道哪個名字。16表示16個char*/#defineconfigMAX_TASK_NAME_LEN16/*是否設(shè)定成追蹤，由PC端TraceCon.

15、exe記錄，也可以轉(zhuǎn)到系統(tǒng)顯示屏上*/#defineconfigUSE_TRACE_FACILITY0/*就是SYSTEMTICK的長度，16是16位，如果是16位以下CPU,一般選1;如果是32位系統(tǒng)，一般選0*/#defineconfigUSE_16_BIT_TICKS0/*簡單理解以下就是和IDLETASK同樣優(yōu)先級的任務(wù)執(zhí)行情況。建議設(shè)成1,對系統(tǒng)影響不大*/#defineconfigIDLE_SHOULD_YIELD1/*是否用MUTEXESoMUTEXES是任務(wù)間通訊的一種方式，特別是用于任務(wù)共享資源的應(yīng)用，比如打印機，任務(wù)A用的時候就排斥別的任務(wù)應(yīng)用，用完了別的任務(wù)才可以應(yīng)用*/

16、#defineconfigUSE_MUTEXES0/*確定是否用遞歸式的MUTEXES*/#defineconfigUSE_RECURSIVE_MUTEXES0/*是否用計數(shù)式的SEMAPHORESSEMAPHORES也是任務(wù)間通訊的一種方式*/#defineconfigUSE_COUNTING_SEMAPHORES0/*是否應(yīng)用可切換式的API。freeRTOS同一功能API有多個，有全功能但是需求資源和時間較多的，此項使能后就可以用較簡單的API,節(jié)省資源和時間，但是應(yīng)用限制較多*/#defineconfigUSE_ALTERNATIVE_API0/*此項用于DEBUG,來看是否有棧溢出，

17、需要你自己編相應(yīng)檢查函數(shù)voidvApplicationStackOverflowHook(xTaskHandle*pxTask,signedportCHAR*pcTaskName)*/#defineconfigCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW0/*用于DEBUG,登記SEMAPHORESQ和QUEUE的最大個數(shù)，需要在任務(wù)用應(yīng)用函數(shù)vQueueAddToRegistry()和vQueueUnregisterQueue()*/#defineconfigQUEUE_REGISTRY_SIZE10/*設(shè)定可以改變?nèi)蝿?wù)優(yōu)先度*/#defineINCLUDE_vTaskPriority

18、Set1/*設(shè)定可以查詢?nèi)蝿?wù)優(yōu)先度*/#defineINCLUDE_uxTaskPriorityGet1/*設(shè)定可以刪除任務(wù)*/#defineINCLUDE_vTaskDelete1/*據(jù)說是可以回收刪除任務(wù)后的資源(RAM等)*/#defineINCLUDE_vTaskCleanUpResources0/*設(shè)置可以把任務(wù)掛起*/#defineINCLUDE_vTaskSuspend1/*設(shè)置可以從中斷恢復(fù)（比如系統(tǒng)睡眠，由中斷喚醒*/#defineINCLUDE_vResumeFromISR1/*設(shè)置任務(wù)延遲的絕對時間，比如現(xiàn)在4:30,延遲到5:00。時間都是絕對時間*/#defineINCLUDE_vTaskDelayUntil1/*設(shè)置任務(wù)延時，比如延遲30分鐘，相對的時間，現(xiàn)在什么時間，不需要知道*/#defineINCLUDE_vTaskDelay1/*設(shè)置取得當(dāng)前任務(wù)分配器的狀態(tài)