FreeRTOS是一款免费开源的轻量级操作系统

一、获取源码

方式一、官网：www.freertos.org

方式二（推荐）、托管网址：

FreeRTOS Real Time Kernel (RTOS) - Browse /FreeRTOS at SourceForge.net

找到对应的版本直接下载.ZIP文件（我这里使用的是v9.0.0版本，keil编译器）。

二、文件简介

        将下载好的文件解压后我们能看到文件目录下有FreeRTOS和FreeRTOS-Plus两个文件夹以及一些网页文档，-pLus版本多是在Windows模拟器上运行的，我们只使用到FreeRTOS文件中的内容。

FreeRTOS目录下：

Source目录下：

三、系统文件移植

        首先，我们需要准备一个基础工程。然后再主目录下（因个人编程习惯而定）创建一个新文件夹，用于存放FreeRTOS的相关文件。

        然后，将下载的FreeRTOS文件中的Source目录下的内容全部复制到新建的这个文件中。

        我用的单片机型号是M3的内核，我打算使用第四种内存管理方式。所以portable文件夹中我只保留了以下三个文件

FreeRTOSv9.0.0\FreeRTOS\Source\portable\MemMang\heap_4.c

FreeRTOSv9.0.0\FreeRTOS\Source\portable\RVDS\ARM_CM3\port.c

FreeRTOSv9.0.0\FreeRTOS\Source\portable\RVDS\ARM_CM3\port.c\portmacro.h

        再从Demo文件中复制FreeRTOSConfig.h到我们的include文件夹中（我这里复制了一份改好配置的头文件，没有用官方给的）。至此文件的配置就完成了。

四、软件配置

        打开keil将刚刚新建并移植过来文件的FreeRTOS文件夹中的源文件和头文件路径都添加到工程中（都学到操作系统了，keil添加文件应该很熟练了）。

        编译，应该会出现两个错误，是FreeRTOSConfig.h中的宏和stm32f10x_it.c中的函数重定义了，我们使用FreeRTOSConfig.h中的定义，将stm32f10x_it.c对应的函数注释掉。

        再次编译，错误就消除了。然后我们需要修改系统的延时函数，FreeRTOS不能使用裸机的滴答定时器代码。然后修改stm32f10x_it.c中的系统定时器中断回调函数，调用操作系统已经提供函数实现的回调函数（在port.c的431行）。为保证系统的可靠性可以先加一个判断，在系统运行时再调用（调用操作系统的函数记得先包含头文件）。

extern void xPortSysTickHandler(void);//声明下函数
/**
  * @brief  This function handles SysTick Handler.
  * @param  None
  * @retval None
  */
void SysTick_Handler(void)
{
	if(xTaskGetSchedulerState()!=taskSCHEDULER_NOT_STARTED)//ϵͳÒѾ­ÔËÐÐ
    {
        xPortSysTickHandler();	
    }
}

附录

FreeRTOSConfig.h

#ifndef FREERTOS_CONFIG_H
#define FREERTOS_CONFIG_H

#include "system.h"
#include "usart.h"


//针对不同的编译器调用不同的stdint.h文件
#if defined(__ICCARM__) || defined(__CC_ARM) || defined(__GNUC__)
    #include <stdint.h>
    extern uint32_t SystemCoreClock;
#endif

//断言
#define vAssertCalled(char,int) printf("Error:%s,%d\r\n",char,int)
#define configASSERT(x) if((x)==0) vAssertCalled(__FILE__,__LINE__)

/************************************************************************
 *               FreeRTOS基础配置配置选项 
 *********************************************************************/
/* 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。
 * 协作式操作系统是任务主动释放CPU后，切换到下一个任务。
 * 任务切换的时机完全取决于正在运行的任务。
 */
#define configUSE_PREEMPTION					  1

//1使能时间片调度(默认式使能的)
#define configUSE_TIME_SLICING					1		

/* 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_PORT_OPTIMISED_TASK_SELECTION	        1                       
                                                                        
/* 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_TICKLESS_IDLE		0   

/*
 * 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 configCPU_CLOCK_HZ						  (SystemCoreClock)

//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 configTICK_RATE_HZ						  (( TickType_t )1000)

//可使用的最大优先级
#define configMAX_PRIORITIES					  (32)

//空闲任务使用的堆栈大小
#define configMINIMAL_STACK_SIZE				((unsigned short)128)
  
//任务名字字符串长度
#define configMAX_TASK_NAME_LEN					(16)

 //系统节拍计数器变量数据类型，1表示为16位无符号整形，0表示为32位无符号整形
#define configUSE_16_BIT_TICKS					0                      

//空闲任务放弃CPU使用权给其他同优先级的用户任务
#define configIDLE_SHOULD_YIELD					1           

//启用队列
#define configUSE_QUEUE_SETS					  0    

//开启任务通知功能，默认开启
#define configUSE_TASK_NOTIFICATIONS    1   

//使用互斥信号量
#define configUSE_MUTEXES						    0    

//使用递归互斥信号量                                            
#define configUSE_RECURSIVE_MUTEXES			0   

//为1时使用计数信号量
#define configUSE_COUNTING_SEMAPHORES		0

/* 设置可以注册的信号量和消息队列个数 */
#define configQUEUE_REGISTRY_SIZE				10                                 
                                                                       
#define configUSE_APPLICATION_TASK_TAG		  0                       
                      

/*****************************************************************
              FreeRTOS与内存申请有关配置选项                                               
*****************************************************************/
//支持动态内存申请
#define configSUPPORT_DYNAMIC_ALLOCATION        1    
//支持静态内存
#define configSUPPORT_STATIC_ALLOCATION					0					
//系统所有总的堆大小
#define configTOTAL_HEAP_SIZE					((size_t)(36*1024))    


/***************************************************************
             FreeRTOS与钩子函数有关的配置选项                                            
**************************************************************/
/* 置1：使用空闲钩子（Idle Hook类似于回调函数）；置0：忽略空闲钩子
 * 
 * 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_IDLE_HOOK						0      

/* 置1：使用时间片钩子（Tick Hook）；置0：忽略时间片钩子
 * 
 * 
 * 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*/
#define configUSE_TICK_HOOK						0           

//使用内存申请失败钩子函数
#define configUSE_MALLOC_FAILED_HOOK			0 

/*
 * 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 configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW			0   


/********************************************************************
          FreeRTOS与运行时间和任务状态收集有关的配置选项   
**********************************************************************/
//启用运行时间统计功能
#define configGENERATE_RUN_TIME_STATS	        0             
 //启用可视化跟踪调试
#define configUSE_TRACE_FACILITY				      0    
/* 与宏configUSE_TRACE_FACILITY同时为1时会编译下面3个函数
 * prvWriteNameToBuffer()
 * vTaskList(),
 * vTaskGetRunTimeStats()
*/
#define configUSE_STATS_FORMATTING_FUNCTIONS	1                       
                                                                        
                                                                        
/********************************************************************
                FreeRTOS与协程有关的配置选项                                                
*********************************************************************/
//启用协程，启用协程以后必须添加文件croutine.c
#define configUSE_CO_ROUTINES 			          0                 
//协程的有效优先级数目
#define configMAX_CO_ROUTINE_PRIORITIES       ( 2 )                   


/***********************************************************************
                FreeRTOS与软件定时器有关的配置选项      
**********************************************************************/
 //启用软件定时器
#define configUSE_TIMERS				            1                              
//软件定时器优先级
#define configTIMER_TASK_PRIORITY		        (configMAX_PRIORITIES-1)        
//软件定时器队列长度
#define configTIMER_QUEUE_LENGTH		        10                               
//软件定时器任务堆栈大小
#define configTIMER_TASK_STACK_DEPTH	      (configMINIMAL_STACK_SIZE*2)    

/************************************************************
            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	     0
//#define INCLUDE_xTaskGetCurrentTaskHandle       1
//#define INCLUDE_uxTaskGetStackHighWaterMark     0
//#define INCLUDE_xTaskGetIdleTaskHandle          0


/******************************************************************
            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
//中断最低优先级
#define configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY			15     

//系统可管理的最高中断优先级
#define configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY	5 

#define configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY 		( configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY << (8 - configPRIO_BITS) )	/* 240 */

#define configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY 	( configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY << (8 - configPRIO_BITS) )


/****************************************************************
            FreeRTOS与中断服务函数有关的配置选项                         
****************************************************************/
#define xPortPendSVHandler 	PendSV_Handler
#define vPortSVCHandler 	SVC_Handler


/* 以下为使用Percepio Tracealyzer需要的东西，不需要时将 configUSE_TRACE_FACILITY 定义为 0 */
#if ( configUSE_TRACE_FACILITY == 1 )
#include "trcRecorder.h"
#define INCLUDE_xTaskGetCurrentTaskHandle               1   // 启用一个可选函数（该函数被 Trace源码使用，默认该值为0 表示不用）
#endif


#endif /* FREERTOS_CONFIG_H */

延时文件.c

#include "SysTick.h"
#include "FreeRTOS.h"	//FreeRTOS使用		  
#include "task.h"
static u8  fac_us=0;							//us延时倍乘数			   
static u16 fac_ms=0;							//ms延时倍乘数


//初始化延迟函数
//SYSTICK的时钟固定为AHB时钟，基础例程里面SYSTICK时钟频率为AHB/8
//SYSCLK:系统时钟频率
void SysTick_Init(u8 SYSCLK)
{
	u32 reload;
	SysTick_CLKSourceConfig(SysTick_CLKSource_HCLK);//选择外部时钟  HCLK
	fac_us=SystemCoreClock/1000000;				//不论是否使用OS,fac_us都需要使用
	reload=SystemCoreClock/1000000;				//每秒钟的计数次数 单位为M  
	reload*=1000000/configTICK_RATE_HZ;			//根据configTICK_RATE_HZ设定溢出时间
												//reload为24位寄存器,最大值:16777216,在72M下,约合0.233s左右	
	fac_ms=1000/configTICK_RATE_HZ;				//代表OS可以延时的最少单位	   

	SysTick->CTRL|=SysTick_CTRL_TICKINT_Msk;   	//开启SYSTICK中断
	SysTick->LOAD=reload; 						//每1/configTICK_RATE_HZ秒中断一次	
	SysTick->CTRL|=SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;   	//开启SYSTICK				   
}								    


//延时nus
//nus:要延时的us数.	
//nus:0~204522252(最大值即2^32/fac_us@fac_us=168)	    								   
void delay_us(u32 nus)
{		
	u32 ticks;
	u32 told,tnow,tcnt=0;
	u32 reload=SysTick->LOAD;				//LOAD的值	    	 
	ticks=nus*fac_us; 						//需要的节拍数 
	told=SysTick->VAL;        				//刚进入时的计数器值
	while(1)
	{
		tnow=SysTick->VAL;	
		if(tnow!=told)
		{	    
			if(tnow<told)tcnt+=told-tnow;	//这里注意一下SYSTICK是一个递减的计数器就可以了.
			else tcnt+=reload-tnow+told;	    
			told=tnow;
			if(tcnt>=ticks)break;			//时间超过/等于要延迟的时间,则退出.
		}  
	};										    
}  
//延时nms
//nms:要延时的ms数
//nms:0~65535
void delay_ms(u32 nms)
{	
	if(xTaskGetSchedulerState()!=taskSCHEDULER_NOT_STARTED)//系统已经运行
	{		
		if(nms>=fac_ms)						//延时的时间大于OS的最少时间周期 
		{ 
   			vTaskDelay(nms/fac_ms);	 		//FreeRTOS延时
		}
		nms%=fac_ms;						//OS已经无法提供这么小的延时了,采用普通方式延时    
	}
	delay_us((u32)(nms*1000));				//普通方式延时
}

//延时nms,不会引起任务调度
//nms:要延时的ms数
void delay_xms(u32 nms)
{
	u32 i;
	for(i=0;i<nms;i++) delay_us(1000);
}

stm32f10x_it.c

/**
  ******************************************************************************
  * @file    Project/STM32F10x_StdPeriph_Template/stm32f10x_it.c 
  * @author  MCD Application Team
  * @version V3.5.0
  * @date    08-April-2011
  * @brief   Main Interrupt Service Routines.
  *          This file provides template for all exceptions handler and 
  *          peripherals interrupt service routine.
  ******************************************************************************
  * @attention
  *
  * THE PRESENT FIRMWARE WHICH IS FOR GUIDANCE ONLY AIMS AT PROVIDING CUSTOMERS
  * WITH CODING INFORMATION REGARDING THEIR PRODUCTS IN ORDER FOR THEM TO SAVE
  * TIME. AS A RESULT, STMICROELECTRONICS SHALL NOT BE HELD LIABLE FOR ANY
  * DIRECT, INDIRECT OR CONSEQUENTIAL DAMAGES WITH RESPECT TO ANY CLAIMS ARISING
  * FROM THE CONTENT OF SUCH FIRMWARE AND/OR THE USE MADE BY CUSTOMERS OF THE
  * CODING INFORMATION CONTAINED HEREIN IN CONNECTION WITH THEIR PRODUCTS.
  *
  * <h2><center>&copy; COPYRIGHT 2011 STMicroelectronics</center></h2>
  ******************************************************************************
  */

/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "stm32f10x_it.h"
#include "FreeRTOS.h"		//FreeRTOS使用		  
#include "task.h" 
/** @addtogroup STM32F10x_StdPeriph_Template
  * @{
  */

/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* Private define ------------------------------------------------------------*/
/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* Private variables ---------------------------------------------------------*/
/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
/* Private functions ---------------------------------------------------------*/

/******************************************************************************/
/*            Cortex-M3 Processor Exceptions Handlers                         */
/******************************************************************************/

/**
  * @brief  This function handles NMI exception.
  * @param  None
  * @retval None
  */
void NMI_Handler(void)
{
}

/**
  * @brief  This function handles Hard Fault exception.
  * @param  None
  * @retval None
  */
void HardFault_Handler(void)
{
  /* Go to infinite loop when Hard Fault exception occurs */
  while (1)
  {
  }
}

/**
  * @brief  This function handles Memory Manage exception.
  * @param  None
  * @retval None
  */
void MemManage_Handler(void)
{
  /* Go to infinite loop when Memory Manage exception occurs */
  while (1)
  {
  }
}

/**
  * @brief  This function handles Bus Fault exception.
  * @param  None
  * @retval None
  */
void BusFault_Handler(void)
{
  /* Go to infinite loop when Bus Fault exception occurs */
  while (1)
  {
  }
}

/**
  * @brief  This function handles Usage Fault exception.
  * @param  None
  * @retval None
  */
void UsageFault_Handler(void)
{
  /* Go to infinite loop when Usage Fault exception occurs */
  while (1)
  {
  }
}

/**
  * @brief  This function handles SVCall exception.
  * @param  None
  * @retval None
  */
//void SVC_Handler(void)
//{
//}

/**
  * @brief  This function handles Debug Monitor exception.
  * @param  None
  * @retval None
  */
void DebugMon_Handler(void)
{
}

/**
  * @brief  This function handles PendSVC exception.
  * @param  None
  * @retval None
  */
//void PendSV_Handler(void)
//{
//}
extern void xPortSysTickHandler(void);
/**
  * @brief  This function handles SysTick Handler.
  * @param  None
  * @retval None
  */
void SysTick_Handler(void)
{
	if(xTaskGetSchedulerState()!=taskSCHEDULER_NOT_STARTED)//系统已经运行
    {
        xPortSysTickHandler();	
    }
}

/******************************************************************************/
/*                 STM32F10x Peripherals Interrupt Handlers                   */
/*  Add here the Interrupt Handler for the used peripheral(s) (PPP), for the  */
/*  available peripheral interrupt handler's name please refer to the startup */
/*  file (startup_stm32f10x_xx.s).                                            */
/******************************************************************************/

/**
  * @brief  This function handles PPP interrupt request.
  * @param  None
  * @retval None
  */
/*void PPP_IRQHandler(void)
{
}*/

/**
  * @}
  */ 


/******************* (C) COPYRIGHT 2011 STMicroelectronics *****END OF FILE****/

main.c

#include "system.h"
#include "SysTick.h"
#include "led.h"
#include "usart.h"
#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"


//任务优先级
#define START_TASK_PRIO		1
//任务堆栈大小	
#define START_STK_SIZE 		128  
//任务句柄
TaskHandle_t StartTask_Handler;
//任务函数
void start_task(void *pvParameters);

//任务优先级
#define LED1_TASK_PRIO		2
//任务堆栈大小	
#define LED1_STK_SIZE 		50  
//任务句柄
TaskHandle_t LED1Task_Handler;
//任务函数
void led1_task(void *pvParameters);

//任务优先级
#define LED2_TASK_PRIO		3
//任务堆栈大小	
#define LED2_STK_SIZE 		50  
//任务句柄
TaskHandle_t LED2Task_Handler;
//任务函数
void led2_task(void *pvParameters);


/*******************************************************************************
* 函 数 名         : main
* 函数功能		   : 主函数
* 输    入         : 无
* 输    出         : 无
*******************************************************************************/
int main()
{
	SysTick_Init(72);
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_4);//设置系统中断优先级分组4
	LED_Init();
	USART1_Init(115200);
	
	//创建开始任务
    xTaskCreate((TaskFunction_t )start_task,            //任务函数
                (const char*    )"start_task",          //任务名称
                (uint16_t       )START_STK_SIZE,        //任务堆栈大小
                (void*          )NULL,                  //传递给任务函数的参数
                (UBaseType_t    )START_TASK_PRIO,       //任务优先级
                (TaskHandle_t*  )&StartTask_Handler);   //任务句柄              
    vTaskStartScheduler();          //开启任务调度
}

//开始任务任务函数
void start_task(void *pvParameters)
{
    taskENTER_CRITICAL();           //进入临界区
      
    //创建LED1任务
    xTaskCreate((TaskFunction_t )led1_task,     
                (const char*    )"led1_task",   
                (uint16_t       )LED1_STK_SIZE, 
                (void*          )NULL,
                (UBaseType_t    )LED1_TASK_PRIO,
                (TaskHandle_t*  )&LED1Task_Handler); 
				
	//创建LED2任务
    xTaskCreate((TaskFunction_t )led2_task,     
                (const char*    )"led2_task",   
                (uint16_t       )LED2_STK_SIZE, 
                (void*          )NULL,
                (UBaseType_t    )LED2_TASK_PRIO,
                (TaskHandle_t*  )&LED2Task_Handler); 
				
    vTaskDelete(StartTask_Handler); //删除开始任务
    taskEXIT_CRITICAL();            //退出临界区
} 

//LED1任务函数
void led1_task(void *pvParameters)
{
    while(1)
    {
        LED1=0;
        vTaskDelay(200);
        LED1=1;
        vTaskDelay(800);
    }
}

//LED2任务函数
void led2_task(void *pvParameters)
{
    while(1)
    {
        LED2=0;
        vTaskDelay(800);
        LED2=1;
        vTaskDelay(200);
    }
}