[嵌入式] FreeRTOS之01-简介、移植及系统配置

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[嵌入式]FreeRTOS之01-简介、移植及系统配置

文章目录

0 引言

在本科的时候，从51开始入嵌入式开发的坑，慢慢的接触到了K60、STM32等单片机，但是在开发时并没有操作系统的概念，直接在裸机上编写程序（程序由一个死循环和若干个中断服务程序构成，平时CPU执行while循环中的代码，出现中断事件时，跳转到服务程序进行处理）。但随着所开发的应用系统变的复杂之后，裸机程序难以阅读和维护。

研究生时接触到了RTOS，在开发时可以将一个复杂的应用分割成多个小的任务，每个任务完成一部分工作，且都可以写成死循环的形式。一个处理器核心在某一时刻运行一个任务，RTOS根据任务的优先级，通过任务调度器进行任务与任务之间切换。由于每次对一个任务的执行时间很短，给人造成多个任务在一个时刻同时运行的错觉。若合理地划分任务且调度方法优良，则可使个任务看起来是并行执行的，减少了CPU的空闲时间，提高了CPU的利用率。

FreeRTOS是我接触和学习的第一种RTOS（后面项目中使用的是Rtthread，读研那会儿刚好比较火，而且可以通过IDE图形化界面管理工程、中文资料…），当时是19年研一刚入学，虽然写的程序还在，但已经没有什么印象了，只记得写过。。。最近准备毕业论文，没有像研一研二那样参与实验室项目（其实已经很久没写程序了，手痒痒~~），为了让自己过的更充实，满足自己的Soul Demand，加上明年工作需要使用FreeRTOS，所以决定学习FreeRTOS源码及其应用开发，并针对学习过程中遇到的问题进行总结和记录，方便日后的温故。。。。

都说“万事开头难”，今天就把头开了。。继续保命写毕设论文，后面慢慢整理。。

所选开发环境及硬件配置

德飞莱开发板。芯片为stm32f103zet6；LED2、LED3的引脚为PE5、PB5，低电平亮；WK_UP、KEY1、KEY2、KEY3的引脚为PA0、PE4、PE3、PE2，除WK_UP外其余按键按下为低电平；USART1 TX和RX引脚分别为PA9、PA10；外部晶振为8MHZ和32.768KHZ。
软件：STM32CUBMX、KEIL、串口调试助手（sscom33.exe）

1 FreeRTOS简介

RTOS全称是Real Time Operating System，不是指某一个确定的系统，而是指一类系统，比如UCOs、FreeRTOS、RTX、RT-Thread等。其中，FreeRTOS是一个免费的、可裁剪的小型RTOS系统，其特点包括：

内核支持抢占式,合作式和时间片调度；
提供了一个用于低功耗的Tickless模式；
系统的组件在创建时可以选择动态或者静态的RAM，比如任务、消息队列、信号量、软件定时器等
FreeRTOS-MPU支持Corex-M系列中的MPU单元,如STM32F767；
系统简单、小巧、易用，通常情况下内核占用4k-9k字节的空间
高可移植性，代码主要C语言编写；
支持实时任务和协程(co-routines也有称为合作式、协同程序,本教程均成为协程)；
任务与任务、任务与中断之间可以使用任务通知、消息队列、二值信号量、数值型信号量、递归互斥信号量和互斥信号量进行通信和同步，此外还有事件组(或者事件标志)；
具有优先级继承特性的互斥信号量；
高效的软件定时器；
强大的跟踪执行功能；
堆栈溢出检测功能；
任务数量和任务优先级不限。

FreeRTOS的官网：https://www.freertos.org/

2 FreeRTOS移植（两种方式）

2.1 官网源码移植【传统方法】

步骤1 源码下载，并解压。
- 在FreeRTOS官网下载界面，下载最新版（其实之所以下载最新版，是因为带有example）,当前时间为 2021/12/02。
- 解压下载后的文件，得到文件夹为FreeRTOSv202111.00`，重点在于上面那两个文件夹：FreeRTOS和FreeRTOS-Plus。
  
  FreeRTOS文件夹中，Demo文件夹里面是FreeRTOS的相关例，License文件夹里面就是相关的许可信息，Source文件夹为FreeRTOS源码。其中，Source文件夹中的portable文件夹中有FreeRTOS与不同的具体硬件平台（编译环境、MCU）之间连接相关的文件，portable文件夹内容见下图。Keil文件夹中只有一个文件: See-also-the-RVDS-directory.txt，意思是参考RVDS文件夹里面的文件。
  FreeRTOS-Plus文件夹中的源码其实并不是FreeRTOS系统的源码,是在这个FreeRTOS系统上另外增加的一些功能代码，比如CLI、FAT、TCP、Trace等。前期学习，没有必要看。
步骤2 通过STM32cubeMX新建并配置裸机工程，用于后面的移植。
- 配置下载方式、时钟；
  因为Systick要用作FreeRTOS的时基定时，所以此处时钟源选择TIM7。
- 配置LED、KEY和USART，主要用于后面测试；
  
  注意：因为FreeRTOS源码port.c中定义了PendSV_Handler和SVC_Handler函数，所以这里不能生成，否则会报错，而且增加移植难度。。。而且我也试了，如果没有取消勾选，后面通过删除stm32f1xx_it.c文件中自动生成的PendSV_Handler和SVC_Handler函数，虽然没有报错了，但是当调用vTaskStartScheduler();函数开启任务调度，程序会直接进入HardFault_Handler中，然后就是“你懂得”。。。死循环。。。
- 生成裸机工程。
步骤3 在前面生成的裸机工程中正式移植FreeRTOS源码。
- 在基础工程中，新建文件夹Middlewares\Third_Party\FreeRTOS，将步骤1解压出来的源码文件夹FreeRTOSv202111.00\FreeRTOS\Source中的文件拷贝到其中。
  
  文件夹Source中删除.gitmodules文件；文件夹portable中只保留Keil、MemMang和RVDS三个文件夹。
- 向KEIL工程，新建分组Middlewares/FreeRTOS并添加文件，然后添加头文件路径。其中，heap_4.c文件在MemMang文件夹中，为五种内存管理方法中的一种。
  
  编译工程，会提示打不开FreeRTOSConfig.h文件，就是没有这个文件，需要手动新建该文件。本文为从步骤1解压出来的示例文件夹FreeRTOSv202111.00\FreeRTOS\Demo\CORTEX_STM32F103_Keil中复制而来，并放到KEIL工程文件夹template\Middlewares\Third_Party\FreeRTOS\include下。（这也是我没有用FreeRTOS LTS 202012.03的原因）
  再次编译，我遇到了两个错误提示：Undefined symbol xTaskGetSchedulerState (referred from stm32f1xx_it.o).和Undefined symbol xTaskGetCurrentTaskHandle (referred from stream_buffer.o).。解决方法为：在FreeRTOSConfig.h中添加宏定义#define INCLUDE_xTaskGetSchedulerState 1和#define INCLUDE_xTaskGetCurrentTaskHandle 1两个宏定义。此外，在FreeRTOSConfig.h中增加下面程序段，并将代码#define configCPU_CLOCK_HZ ( ( unsigned long ) 72000000)修改为#define configCPU_CLOCK_HZ ( ( unsigned long ) SystemCoreClock )，其他部分默认不变。
```
/* Ensure definitions are only used by the compiler, and not by the assembler. */
#if defined(__ICCARM__) || defined(__CC_ARM) || defined(__GNUC__)
  #include <stdint.h>
  extern uint32_t SystemCoreClock;
#endif
/* Definitions that map the FreeRTOS port interrupt handlers to their CMSIS
standard names. */
#define xPortPendSVHandler PendSV_Handler
#define vPortSVCHandler SVC_Handler
```
最后，在stm32f1xx_it.h文件中找到void SysTick_Handler(void)函数，修改为如下。
```
void SysTick_Handler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN SysTick_IRQn 0 */
    if(xTaskGetSchedulerState()!=taskSCHEDULER_NOT_STARTED)//系统已经运行
    {
        xPortSysTickHandler();	
    }
    HAL_IncTick();
  /* USER CODE END SysTick_IRQn 0 */

  /* USER CODE BEGIN SysTick_IRQn 1 */

  /* USER CODE END SysTick_IRQn 1 */
}
```
此时，编译将0 Error(s), 0 Warning(s)，如果还有其他问题请留言或自行百度解决。。。

步骤4 添加延时相关的文件。
在KEIL工程文件夹中新建SYSTEM\delay文件夹，文件夹中添加delay.c和delay.h文件，然后再工程中添加头文件路径。
在这里插入图片描述

delay.h

#ifndef __DELAY_H
#define __DELAY_H 			   
#include "main.h"

void delay_init(void);
void delay_ms(uint32_t nms);
void delay_us(uint32_t nus);
void delay_xms(uint32_t nms);
#endif

delay.c

#include "delay.h"

static uint32_t fac_us=0;							//us延时倍乘数			   
static uint16_t fac_ms=0;							//ms延时倍乘数
 
//这里为了兼容FreeRTOS，所以将SYSTICK的时钟频率改为AHB的频率！
//本工程在stm32cubmx中，SYSTICK的时钟频率设置为和AHB的频率相等，所以可以不用设置。
void delay_init()
{
	uint32_t reload;
	HAL_SYSTICK_CLKSourceConfig(SYSTICK_CLKSOURCE_HCLK);//SysTick频率为HCLK，本工程可以不要
	fac_us=SystemCoreClock/1000000;
	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(uint32_t nus)
{		
	uint32_t ticks;
	uint32_t told,tnow,tcnt=0;
	uint32_t 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(uint32_t 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;						// RTOS无法提供这么小的延时了,采用普通方式延时    
	}
	delay_us((uint32_t)(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(uint32_t nms)
{
	uint32_t i;
	for(i=0;i<nms;i++) delay_us(1000);
}

步骤5 增加测试程序验证工程。约定：添加的所有个人代码均在/* USER CODE xxx BEGIN xxx*/和/* USER CODE xxx END xxx*/之间。

main.h

/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "stdio.h"

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

#include "delay.h"
#include "gpio.h"
#include "usart.h"
/* USER CODE END Includes */

gpio.h

/* USER CODE BEGIN Private defines */
#define LED2(n)		    (n?HAL_GPIO_WritePin(GPIOE,GPIO_PIN_5,GPIO_PIN_SET):HAL_GPIO_WritePin(GPIOE,GPIO_PIN_5,GPIO_PIN_RESET))
#define LED2_Toggle() (HAL_GPIO_TogglePin(GPIOE, GPIO_PIN_5)) //LED0输出电平翻转
#define LED3(n)		    (n?HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_5,GPIO_PIN_SET):HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_5,GPIO_PIN_RESET))
#define LED3_Toggle() (HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB, GPIO_PIN_5)) //LED1输出电平翻转

#define KEY1()        HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE,GPIO_PIN_4) //KEY1按键
#define KEY2()        HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE,GPIO_PIN_3) //KEY2按键
#define KEY3()        HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE,GPIO_PIN_2) //KEY3按键
#define WK_UP()       HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA,GPIO_PIN_0) //WKUP按键
/* USER CODE END Private defines */

usart.h

/* USER CODE BEGIN Prototypes */
#define EN_USART1_RX 	 1 //使能（1）/禁止（0）串口1接收中断	
#define RXBUFFERSIZE   1 //缓存大小
extern uint8_t aRxBuffer[RXBUFFERSIZE];//接收缓存区
/* USER CODE END Prototypes */

usart.c

/* USER CODE BEGIN 1 */
#if EN_USART1_RX==1
	void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
	{
		if(huart->Instance==USART1)
		{
				HAL_UART_Transmit(&huart1,(uint8_t*)aRxBuffer,1,1000);	//发送接收到的数据
				while(__HAL_UART_GET_FLAG(&huart1,UART_FLAG_TC)!=SET);		//等待发送结束
			
				HAL_UART_Receive_IT(&huart1,(uint8_t *)aRxBuffer, RXBUFFERSIZE);//重新开启中断并设置RxXferCount为1
		}
		
	}
#endif
#if 1
	#pragma import(__use_no_semihosting)  
	struct __FILE 
	{ 
		int handle; 
	}; 

	FILE __stdout;       
	//定义_sys_exit()以避免使用半主机模式    
	void _sys_exit(int x) 
	{ 
		x = x; 
	} 
	//重定义fputc函数 
	int fputc(int ch, FILE *f)
	{ 	
		while((USART1->SR&0X40)==0);//循环发送,直到发送完毕   
		USART1->DR=(uint8_t)ch;      
		return ch;
	}
#endif 
/* USER CODE END 1 */

main.c

/* USER CODE BEGIN 0 */
// START任务优先级、任务堆栈大小、任务句柄、任务函数
#define START_TASK_PRIO		1
#define START_STK_SIZE 		128  
TaskHandle_t StartTask_Handler;
void start_task(void *pvParameters);

// LED2任务优先级、任务堆栈大小、任务句柄、任务函数
#define LED2_TASK_PRIO		2	
#define LED2_STK_SIZE 		50  
TaskHandle_t LED2Task_Handler;
void led2_task(void *pvParameters);

// LED3任务优先级、任务堆栈大小、任务句柄、任务函数
#define LED3_TASK_PRIO		3	
#define LED3_STK_SIZE 		50  
TaskHandle_t LED3Task_Handler;
void led3_task(void *pvParameters);

// FLOAT任务优先级、任务堆栈大小、任务句柄、任务函数
#define FLOAT_TASK_PRIO		4
#define FLOAT_STK_SIZE 		128
TaskHandle_t FLOATTask_Handler;
void float_task(void *pvParameters);
/* USER CODE END 0 */

main函数

int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */

  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
	delay_init();
#if EN_USART1_RX==1
	HAL_UART_Receive_IT(&huart1, (uint8_t *)aRxBuffer, RXBUFFERSIZE);	
#endif
	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
  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
//  while (1)
//  {
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
			
//  }
  /* USER CODE END 3 */
}

/* USER CODE BEGIN 4 */
//开始任务任务函数
void start_task(void *pvParameters)
{
    taskENTER_CRITICAL();           //进入临界区

    xTaskCreate((TaskFunction_t )led2_task,     	
                (const char*    )"led1_task",   	
                (uint16_t       )LED2_STK_SIZE, 
                (void*          )NULL,				
                (UBaseType_t    )LED2_TASK_PRIO,	
                (TaskHandle_t*  )&LED2Task_Handler);   

    xTaskCreate((TaskFunction_t )led3_task,     
                (const char*    )"led3_task",   
                (uint16_t       )LED3_STK_SIZE, 
                (void*          )NULL,
                (UBaseType_t    )LED3_TASK_PRIO,
                (TaskHandle_t*  )&LED3Task_Handler); 
    xTaskCreate((TaskFunction_t )float_task,     
                (const char*    )"float_task",   
                (uint16_t       )FLOAT_STK_SIZE, 
                (void*          )NULL,
                (UBaseType_t    )FLOAT_TASK_PRIO,
                (TaskHandle_t*  )&FLOATTask_Handler); 
								
	  vTaskDelete(StartTask_Handler);   //删除开始任务，不加这一句程序会进入prvTaskExitError函数中，然后一直死循环
    taskEXIT_CRITICAL();            //退出临界区							
}

void led2_task(void *pvParameters)
{
    while(1)
    {
        LED2_Toggle();
        delay_ms(500);
    }
}   

void led3_task(void *pvParameters)
{
    while(1)
    {
        LED3(0);
        delay_ms(200);
        LED3(1);
        delay_ms(800);
    }
}

void float_task(void *pvParameters)
{
	static double float_num=0.00;
	while(1)
	{
		float_num+=0.01f;
		printf("float_num的值为: %.4f\r\n",float_num);
    delay_ms(1000);
	}
}
/* USER CODE END 4 */

本程序包括了设计四个任务:start_task、 led2_task、led3_task和float_task，这四个任务的任务功能如下：start_task用来创建其他三个任务；led2_task和led3_task分别控制LED2和LED3闪烁，闪烁时间不同；float_task使用printf定时向串口助手上传数据。此外，还通过串口中断将收到数据上传上位机。
对应工程名template。

2.2 STM32cubMX软件直接创建带FreeRTOS的工程

首先，同样的配置下载方式、时钟；
因为Systick要用作FreeRTOS的时基定时，所以此处时钟源选择TIM7。
选择FreeRtos版本，有CMSIS_V1和CMSIS_V2两个版本，两者区别详细见官网介绍或链接。

所谓CMSIS，全称为Cortex Microcontroller Software Interface Standard，即基于CORTEX内核微处理的软件接口标准。
RTOSV1主要支持基于CortexM0/M0+/M3/M4/M7内核的芯片，而RTOSv2组件是基于RTOSv1的扩展，除了支持全系列的CortexM内核芯片外，还支持Cortex-A5/A7/A9内核的芯片，支持动态对象创建，支持多核系统配置，向下兼容RTOS v1组件。因为RTOS v2是对RTOSv1的扩展且与之兼容，所以一般选RTOSv2没问题。当然，如果你的芯片是CortexM核的芯片，选择RTOSv1组件也合适。

因为STM32F103ZET6为M3内核的单片机，所以我选用CMSIS_V1版本，其他配置默认。
配置LED、KEY和USART，主要用于后面测试；
生成工程。

经过以上配置生成的工程是不会报错的。
与2.1 官网源码移植（从0开始）中的步骤4相同，添加延时相关的文件。

继续完善工程，增加测试程序验证工程。约定：添加的所有个人代码均在/* USER CODE xxx BEGIN xxx*/和/* USER CODE xxx END xxx*/之间。

main.h

/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "stdio.h"

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

#include "delay.h"
#include "gpio.h"
#include "usart.h"
/* USER CODE END Includes */

gpio.h

/* USER CODE BEGIN Private defines */
#define LED2(n)		    (n?HAL_GPIO_WritePin(GPIOE,GPIO_PIN_5,GPIO_PIN_SET):HAL_GPIO_WritePin(GPIOE,GPIO_PIN_5,GPIO_PIN_RESET))
#define LED2_Toggle() (HAL_GPIO_TogglePin(GPIOE, GPIO_PIN_5)) //LED0输出电平翻转
#define LED3(n)		    (n?HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_5,GPIO_PIN_SET):HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_5,GPIO_PIN_RESET))
#define LED3_Toggle() (HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB, GPIO_PIN_5)) //LED1输出电平翻转

#define KEY1()        HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE,GPIO_PIN_4) //KEY1按键
#define KEY2()        HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE,GPIO_PIN_3) //KEY2按键
#define KEY3()        HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE,GPIO_PIN_2) //KEY3按键
#define WK_UP()       HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA,GPIO_PIN_0) //WKUP按键
/* USER CODE END Private defines */

usart.h

/* USER CODE BEGIN Prototypes */
#define EN_USART1_RX 	 1 //使能（1）/禁止（0）串口1接收中断	
#define RXBUFFERSIZE   1 //缓存大小
extern uint8_t aRxBuffer[RXBUFFERSIZE];//接收缓存区

/* USER CODE END Prototypes */

usart.c

/* USER CODE BEGIN 1 */
#if EN_USART1_RX==1
	void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
	{
		if(huart->Instance==USART1)
		{
				HAL_UART_Transmit(&huart1,(uint8_t*)aRxBuffer,1,1000);	//发送接收到的数据
				while(__HAL_UART_GET_FLAG(&huart1,UART_FLAG_TC)!=SET);		//等待发送结束
			
				HAL_UART_Receive_IT(&huart1,(uint8_t *)aRxBuffer, RXBUFFERSIZE);//重新开启中断并设置RxXferCount为1
		}
		
	}
#endif
#if 1
	#pragma import(__use_no_semihosting)  
	struct __FILE 
	{ 
		int handle; 
	}; 

	FILE __stdout;       
	//定义_sys_exit()以避免使用半主机模式    
	void _sys_exit(int x) 
	{ 
		x = x; 
	} 
	//重定义fputc函数 
	int fputc(int ch, FILE *f)
	{ 	
		while((USART1->SR&0X40)==0);//循环发送,直到发送完毕   
		USART1->DR=(uint8_t)ch;      
		return ch;
	}
#endif 
/* USER CODE END 1 */

main.c

int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */

  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
	delay_init();
#if EN_USART1_RX==1
	HAL_UART_Receive_IT(&huart1, (uint8_t *)aRxBuffer, RXBUFFERSIZE);	
#endif
  /* USER CODE END 2 */

  /* Call init function for freertos objects (in freertos.c) */
  MX_FREERTOS_Init();
  /* Start scheduler */
  osKernelStart();

  /* We should never get here as control is now taken by the scheduler */
  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
//  while (1)
//  {
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
//  }
  /* USER CODE END 3 */
}

freertos.c

/* USER CODE BEGIN Variables */
// LED2任务优先级、任务堆栈大小、任务句柄、任务函数
#define LED2_TASK_PRIO		2	
#define LED2_STK_SIZE 		50  
TaskHandle_t LED2Task_Handler;
void led2_task(void *pvParameters);

// LED3任务优先级、任务堆栈大小、任务句柄、任务函数
#define LED3_TASK_PRIO		3	
#define LED3_STK_SIZE 		50  
TaskHandle_t LED3Task_Handler;
void led3_task(void *pvParameters);

// FLOAT任务优先级、任务堆栈大小、任务句柄、任务函数
#define FLOAT_TASK_PRIO		4
#define FLOAT_STK_SIZE 		128
TaskHandle_t FLOATTask_Handler;
void float_task(void *pvParameters);
/* USER CODE END Variables */

/* USER CODE BEGIN RTOS_THREADS */
/* add threads, ... */
xTaskCreate((TaskFunction_t )led2_task,     	
              (const char*    )"led1_task",   	
              (uint16_t       )LED2_STK_SIZE, 
              (void*          )NULL,				
              (UBaseType_t    )LED2_TASK_PRIO,	
              (TaskHandle_t*  )&LED2Task_Handler);   

  xTaskCreate((TaskFunction_t )led3_task,     
              (const char*    )"led3_task",   
              (uint16_t       )LED3_STK_SIZE, 
              (void*          )NULL,
              (UBaseType_t    )LED3_TASK_PRIO,
              (TaskHandle_t*  )&LED3Task_Handler); 
  xTaskCreate((TaskFunction_t )float_task,     
              (const char*    )"float_task",   
              (uint16_t       )FLOAT_STK_SIZE, 
              (void*          )NULL,
              (UBaseType_t    )FLOAT_TASK_PRIO,
              (TaskHandle_t*  )&FLOATTask_Handler); 
/* USER CODE END RTOS_THREADS */

/* USER CODE BEGIN Application */
void led2_task(void *pvParameters)
{
    while(1)
    {
        LED2_Toggle();
        delay_ms(500);
    }
}   

void led3_task(void *pvParameters)
{
    while(1)
    {
        LED3(0);
        delay_ms(200);
        LED3(1);
        delay_ms(800);
    }
}

void float_task(void *pvParameters)
{
	static double float_num=0.00;
	while(1)
	{
		float_num+=0.01f;
		printf("float_num的值为: %.4f\r\n",float_num);
    delay_ms(1000);
	}
}
/* USER CODE END Application */

本程序与2.1 官网源码移植（从0开始）程序相同。
对应工程名template1。

3 FreeRTOS系统配置

3.1 FreeRTOSConfig.h文件说明

FreeRTOS的系统配置文件为FreeRTOSConfig.h，在此配置文件中包含了许多INCLUDE_和config的开头宏定义，可以完成FreeRTOS的裁剪和配置。
FreeRTOS官方对FreeRTOSConfig.h的文档的说明：http://www.freertos.org/a00110.html

3.1.1 `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。其实本质就是条件编译，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。

INCLUDE_xSemaphoreGetMutexHolder
如果要使用函数xQueueGetMutexHolder()的话宏INCLUDE_xSemaphoreGetMutexHolder必须定义为1。
INCLUDE_xTaskAbortDelay
如果要使用函数xTaskAbortDelay()的话将宏INCLUDE_xTaskAbortDelay定义为1。
INCLUDE_vTaskDelay
如果要使用函数vTaskDelay()的话需要将宏 INCLUDE_vTaskDelay定义为1。
INCLUDE_vTaskDelayUntil
如果要使用函数vTaskDelayUntil()的话需要将宏INCLUDE_vTaskDelayUntil定义为1。
INCLUDE_vTaskDelete
如果要使用函数vTaskDelete()的话需要将宏INCLUDE_vTaskDelete定义为1。
INCLUDE_xTaskGetCurrentTaskHandle
如果要使用函数 xTaskGetCurentTaskHandle() 的话需要将宏INCLUDE_xTaskGetCurrentTaskHandle定义为1。
INCLUDE_XTaskGetHandle
如果要使用函数xTaskGetHandle()的话需要将宏INCLUDE_xTaskGetHandle定义为1。
INCLUDE_xTaskGetldleTaskHandle
如果要使用函数 xTaskGetldleTaskHandle()的话需要将宏INCLUDE_xTaskGetidleTaskHandle定义为1。
INCLUDE_xTaskGetSchedulerState
如果要使用函数xTaskGetSchedulerState()的话需要将宏INCLUDE_xTaskGetSchedulerState定义为1。
INCLUDE_uxTaskGetStackHighWaterMark*
如果要使用函数 uxTaskGetStackHighWaterMark()的话需要将宏INCLUDE uxTaskGetStackHighWaterMark定义为1。
INCLUDE_uxTaskPriorityGet
如果要使用函数uxTaskPriorityGet)的话需要将宏INCLUDE_uxTaskPriorityGet定义为1。
INCLUDE_vTaskPrioritySet
如果要使用函数vTaskPriorityset0的话需要将宏INCLUDE_vTaskPrioritySet定义为1。
INCLUDE_xTaskResumeFromlSR
如果要使用函数xTaskResumeFromlSR()的话需要将宏INCLUDE_xTaskResumeFromlSR和INCLUDE_vTaskSuspend都定义为1。
INCLUDE_eTaskGetState
如果要使用函数eTaskGetState()的话需要将宏INCLUDE_eTaskGetState定义为1。
INCLUDE_vTaskSuspend
如果要使用函数vTaskSuspend()、vTaskResume()、prvTaskIsTaskSuspended()、xTaskResumeFromlSRO的话宏INCLUDE_vTaskSuspend要定义为1；
如果要使用函数xTaskResumeFromISR()的话宏INCLUDE_xTaskResumeFromISR和INCLUDE_vTaskSuspend都必须定义为1。
INCLUDE_xTimerPendFunctionCall
如果要使用函数xTimerPendFunctionCall()和xTimerPendFunctionCallFromlSR()的话宏INCLUDE_xTimerPendFunctionCall和configUSE_TIMERS都必须定义为1。

3.1.2 `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。

configAPPLICATION_ALLOCATED_HEAP
默认情况下，FreeRTOS 的堆内存是由编译器来分配的，将宏configAPPLICATION_ALLOCATED_HEAP定义为1的话堆内存可以由用户自行设置，堆内存在heap_1.c、 heap_2.c、 heap-3.c、heap-4.c和heap-5.c中有定义，具体在哪个文件取决于用户的选择哪种内存管理方式。本文选用heap 4.c，heap4.c中有下面定义。

可以看出，当宏configAPPLICATION_ALLOCATED_HEAP定义为1的话，需要用户自行堆内存ucHeap，否则的话就是编译器来分配的。
configASSERT
断言，类似于C标准库中的assert()函数，调试代码的时候可以检查传入的参数是否合理。如果传递给 configASSERT()的参数为零，则会触发断言。使用断言的话会导致开销加大，一般在调试阶段使用。
注意： configASSERT()函数需要用户自行去定义，可以是显示到LCD上的函数，也可以是通过串口打印出来的函数。比如下面代码,当参数x错误时通过串口打印出发生错误的文件名和错误所在的行号：
```
#define vAssertCalled(char,int)  printf("Error:%s,%d\r\n",char,int)
#define configASSERT(x) if((x)==0) vAssertCalled(__FILE__,__LINE__)
```
由于内置宏__LINE__是整数型的而不是字符串型，采用宏STR和和宏VAL来辅助完成这个转化。宏STR用来把整形行号替换掉__LINE__，宏VAL用来把这个整形行号字符串化。忽略宏STR和VAL中的任何一个，只能得到字符串”LINE”。经过上述转化后，vAssertCalled只需要接收一个字符串形式的参数。
```
#define STR(x)  VAL(x)  
#define VAL(x)  #x 
#define vAssertCalled(char)  printf("Error:%s\r\n",char)
#define configASSERT(x) ((x)?(void) 0 :vAssertCalled(__FILE__ ":" STR(__LINE__) " " #x"\n" ))
```
configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW
设置堆栈溢出检测，每个任务都有一个任务堆栈，如果使用函数xTaskCreate()创建一个任务时，这个任务的堆栈是自动从FreeRTOS的堆(ucHeap)中分配的，堆栈的大小是由参数usStackDepth的决定。如果使用函数xTaskCreateStatic()创建任务时，任务堆栈是由用户设置的，参数pxStackBuffer为任务堆栈，一般是一个数组。
堆栈溢出是导致应用程序不稳定的主要因素， FreeRTOS提供了两种可选的机制来帮助检测和调试堆栈溢出，两种机制都要设置宏configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW。如果使能了堆栈检测功能的话，即宏configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW不为0，那么用户必须提供一个钩子函数(回调函数)，当内核检测到堆栈溢出以后就会调用这个钩子函数，此钩子函数原型如下：
```
void vApplicationStackOverflowHook(TaskHandle_t xTask, signed char *pcTaskName );  
```
参数xTask和pcTaskName为堆栈溢出任务的句柄和名字。注意，如果溢出非常严重，这两个参数信息也可能是错误的！!在这种情况下，可以直接检查pxCurrentTCb变量。有些处理器可能在堆栈溢出的时候生成一个fault中断来提示这种错误，另外，建议在调试的时候使用堆栈溢出检测，因为它会增加上下文切换的开销。
configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW=1，使用堆栈溢出检测方法1。