STM32F103移植FreeRTOS必须搞明白的系列知识---1（Cortex-CM3中断优先级）
STM32F103移植FreeRTOS必须搞明白的系列知识---2（FreeRTOS任务优先级）
STM32F103移植FreeRTOS必须搞明白的系列知识---3（堆栈）
STM32F103移植FreeRTOS必须搞明白的系列知识---4（FreeRTOSConfig.h配置文件）
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目录
七、configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY
八、configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY?
? ? ? ?1、配置configMAX_PRIORITIES
? ? ? ?2、配置configTOTAL_HEAP_SIZE
?? ? ? ?3、配置configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY
?? ? ? ?4、配置configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY
?? ? ? ?6、配置NVIC中断优先级组和抢占优先级和响应优先级
一、FreeRTOSConfig.h配置文件概述
? ? ? ??FreeRTOSConfig.h配置文件是由FreeRTOS官网提供给用户针对具体的某一款MCU并且独立于FreeRTOS内核的配置文件。
? ? ? ? 要想实现STM32F103移植，必须熟悉FreeRTOSConfig.h配置文件中的以下几项（注：博主使用的FreeRTOS版本为FreeRTOS Kernel V10.2.1）。
? ? ? ? ?1、configCPU_CLOCK_HZ
? ? ? ? ?2、configTICK_RATE_HZ
? ? ? ? ?3、configMAX_PRIORITIES
? ? ? ? ?4、configMINIMAL_STACK_SIZE
? ? ? ? ?5、configTOTAL_HEAP_SIZE
? ? ? ? ?6、configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY
? ? ? ? ?7、configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY?
二、configCPU_CLOCK_HZ
? ? ? ? 写入实际的CPU内核时钟频率，也就是CPU指令执行频率。（stm32f103芯片的晶振为72MHZ。）
? ? ? ? ?配置此值是为了正确的配置系统节拍中断周期。
? ? ? ? 例如，在STM32F10X中，FreeRTOS Kernel V10.2.1
#define configCPU_CLOCK_HZ?? ??? ??? ?( ( unsigned long ) 72000000 )三、configTICK_RATE_HZ
? ? ? ? FreeRTOS系统自己的节拍中断的频率。即一秒中断的次数，每次中断FreeRTOS都会进行任务调度。
? ? ? ? 系统节拍中断用来测量时间，因此，越高的测量频率意味着可测到越高的分辨率时间。但是，高的系统节拍中断频率也意味着RTOS内核占用更多的CPU时间，因此会降低效率。RTOS演示例程都是使用系统节拍中断频率为1000HZ，这是为了测试RTOS内核，比实际使用的要高。（实际使用时不用这么高的系统节拍中断频率）
??多个任务可以共享一个优先级，RTOS调度器为相同优先级的任务分享CPU时间，在每一个RTOS 系统节拍中断到来时进行任务切换。高的系统节拍中断频率会降低分配给每一个任务的“时间片”持续时间。
??例如，在STM32F10X中，FreeRTOS Kernel V10.2.1
#define configTICK_RATE_HZ ( ( TickType_t ) 1000 )??表示滴答中断（SYSTICK）1毫秒中断1次。
??如果想让滴答中断（SYSTICK）100微秒中断1次，可以如下进行配置
#define configTICK_RATE_HZ ( ( TickType_t ) 100 )
四、configMAX_PRIORITIES
? ? ? ? 配置应用程序最大可用的优先级数目。
??在FreeRTOS内核中，每个有效优先级都会消耗一定量的RAM，因此这个值最好不要超过你的应用实际需要的优先级数目，FreeRTOS官网建议，宏configMAX_PRIORITIES最大数目不要超过32，那么工程项目可以使用的任务的优先级号范围为（0～31）。
? ? ? ? 每一个任务都会被分配一个优先级，任务的优先级值在0~ （configMAX_PRIORITIES - 1）之间。
? ? ? ? FreeRTOS任务优先级数值越小，表示任务优先级越低；FreeRTOS任务优先级数值越大，表示任务优先级越高。
? ? ? ? 空闲任务的优先级为0（tskIDLE_PRIORITY），因此它是最低优先级任务。
? ? ? ? 例如，在STM32F103中，FreeRTOS Kernel V10.2.1
#define configMAX_PRIORITIES ( 5 )? ? ? ? 程序中给任务分配优先级时，可用的优先级号为：（0～configMAX_PRIORITIES-1）。
? ? ? ??#define configMAX_PRIORITIES=5，因此工程项目中任务可用的优先级号范围为（0～4）。优先级号0被FreeRTOS内核固定分配给空闲任务；优先级号1，优先级号2，优先级号3，优先级号4都可以分配给用户任务。
? ? ? ? 警告：优先级号5禁止分配给任务。如果优先级号5分配给任务，则会造成系统崩溃。
五、configMINIMAL_STACK_SIZE
? ? ? ? 定义空闲任务使用的堆栈大小。
? ? ? ? 通常此值不应小于对应处理器演示例程文件FreeRTOSConfig.h中定义的数值。
? ? ? ?例如，在STM32F103中，FreeRTOS Kernel V10.2.1
#define configMINIMAL_STACK_SIZE ( ( unsigned short ) 128 )? ? ? ?在STM32F103中，堆栈大小不是以字节为单位，而是以字为单位的。在32位架构下，栈大小为128表示栈内存占用128*4=512字节的空间。
六、configTOTAL_HEAP_SIZE
? ? ? ? 配置FreeRTOS任务栈可用的RAM总量。
? ? ? ? 工程项目分配的所有任务都在该区域申请用户栈，每个任务的形参、非静态局部变量以及函数调用信息也在该区域申请空间。也就是说，工程项目中动态创建的每一个任务，都需要从configTOTAL_HEAP_SIZE空间申请栈区（称之为任务栈）。
? ? ? ? 工程项目中动态创建的每个任务从configTOTAL_HEAP_SIZE空间申请到栈区（称之为任务栈）后，该任务的形参、非静态局部变量以及函数调用信息都会使用这个栈区（称之为任务栈）进行入栈和出栈。
? ? ? ? 例如，在STM32F10X中，FreeRTOS Kernel V10.2.1
#define configTOTAL_HEAP_SIZE ( ( size_t ) ( 17 * 1024 ) )? ? ? ? 如果实际工程项目创建的任务比较大，可以增加configTOTAL_HEAP_SIZE空间，例如：
#define configTOTAL_HEAP_SIZE ( ( size_t ) ( 25 * 1024 ) )七、configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY
? ? ? ? 设置FreeRTOS内核的中断优先级（内核PendSV中断和SysTick中断使用的中断优先级），因为FreeRTOS内核中断（PendSV中断和SysTick中断）不允许抢占用户使用的中断（例如：用户的USART1中断，用户的SPI1中断），因此这个宏configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY一般定义为硬件最低优先级（例如：15）。
? ? ? ? 对于STM32F103 Cortex-M3 内核而言，硬件最低优先级为15。因此宏configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY=255，参见下图。
/* This is the raw value as per the Cortex-M3 NVIC. Values can be 255
(lowest) to 0 (1?) (highest). */
/*这是Cortex-M3 NVIC的原始值。值可以是255（最低）到0（1？）（最高）*/
#define configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY 255? ? ? ? configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY=255和中断优先级15有什么联系呢？
? ? ? ? （1）、对于STM32F103Cortex-M3内核，只使用了8位中的高四位[7:4]作为中断优先级，低四位无任何意义，一般填充1。
? ? ? ? （2）、configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY=255，而255=1111?1111B，高4位的1111B=0x0F=15。所以，255就表示FreeRTOS内核的中断优先级号=15。
提示：
? ? ? ? （1）、宏configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY用于设置FreeRTOS内核PendSV中断和SysTick（滴答定时器）中断的中断优先级。
? ? ? ? （2）、port.c 中有如下定义：
#define portNVIC_PENDSV_PRI ( ( ( uint32_t ) configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY ) << 16UL ) #define portNVIC_SYSTICK_PRI ( ( ( uint32_t ) configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY ) << 24UL )
八、configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY?
? ? ? ? 配置可受FreeRTOS内核控制的最高中断优先级号，这个宏配置的中断优先级号范围为（1～15），禁止将宏configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY设置为0。
? ? ? ?警告：宏configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY的设置范围为1～15，千万不能将宏configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY设置为0。因为中断优先级号0是专门用于SVC中断启动任务使用的。（内核启动中断vTaskStartScheduler()）
? ? ? ? 优先级号低于这个宏（configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY）的硬件中断，不受FreeRTOS管控，FreeRTOS无权用taskENTER_CRITICAL()函数禁止这些硬件中断，同时也不能在这些硬件中断中调用任何FreeRTOS API函数，否则系统会有崩溃的风险。优先级号高于这个宏（configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY）的硬件中断，才接受FreeRTOS的管控，FreeRTOS可以用taskENTER_CRITICAL()函数禁止这些硬件中断，FreeRTOS可以在这些硬件中断中调用FreeRTOS API函数，
? ? ? ? 在文件portmacro.h 中，将宏（configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY）?写入到BASEPRI 寄存器，最终对应于taskENTER_CRITICAL()函数，参见下图。
static portFORCE_INLINE uint32_t ulPortRaiseBASEPRI( void )
{
uint32_t ulReturn, ulNewBASEPRI = configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY;
__asm
{
/* Set BASEPRI to the max syscall priority to effect a critical section. */
mrs ulReturn, basepri //先读出 BASEPRI 的值，保存在 ulReturn 中
msr basepri, ulNewBASEPRI //将 configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY 写入到寄存器 BASEPRI 中。
dsb
isb
}
return ulReturn; //返回 ulReturn，退出临界区代码保护的时候要使用到此值
}? ? ? ? 例如，在STM32F10X中，FreeRTOS Kernel V10.2.1
/* !!!! configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY must not be set to zero !!!!
See http://www.FreeRTOS.org/RTOS-Cortex-M3-M4.html. */
/* !!!! configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY不能设置为零！！！！ */
/*相当于0x5F或优先级5*/
#define configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY 95 /*equivalent to 0x50, or priority 5. */
? ? ? ? 上面的代码中，配置宏configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY中断优先级号为5。
? ? ? ? configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY=95和中断优先级号5有什么联系呢？
? ? ? ? （1）、对于STM32F103Cortex-M3内核，只使用了8位中的高四位[7:4]作为中断优先级，低四位无任何意义，一般填充1。
? ? ? ? （2）、configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY=95，而95=0101?1111B，高4位的0101B=0x05=5。所以，95就表示可受FreeRTOS管控的起始中断优先级号=5。
? ? ? ? 1、如果配置configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY = 95（0x5F也即中断优先级号为5），那么，中断优先级号为0～4 ?的中断不受FreeRTOS控制，用户不能在中断优先级号为0～4 ?的中断服务程序中调用以?FromISR结尾的API函数，否则会造成系统崩溃。
? ? ? ? 2、如果配置configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY = 95（0x5F也即中断优先级号为5），那么，中断优先级号为5～15 ?的中断可以接受FreeRTOS控制，用户可以在中断优先级号为5～15 ?的中断服务程序中调用以?FromISR结尾的API函数。
? ? ? ? 3、如果用户在用户任务中调用关闭中断的API函数taskENTER_CRITICAL(); 如果中断优先级号为0～4的中断触发，那么用户关中闭断的操作不起任何作用，程序仍然会跳转到中断优先级号为0～4?的中断服务程序中执行。中断优先级号为0～4的中断称之为不受FreeRTOS控制的中断（原因：configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY宏配置的优先级号为5，优先级号5及5以上的硬件中断才受FreeRTOS控制的控制；优先级号低于5以下的中断不受FreeRTOS控制的控制）。
? ? ? ? 4、如果用户在用户任务中调用关闭中断的API函数taskENTER_CRITICAL(); 如果中断优先级号为5～15的中断触发，那么用户关闭中断的操作起作用，程序不会跳转到中断优先级号为5～15的中断服务程序中，仍然会执行用户任务中的程序，只有当用户任务中执行开中断API函数taskEXIT_CRITICAL();，系统才会去响应中断优先级号为5～15的中断，跳转到中断优先级号为5～15的中断服务程序中执行。
九、实例
? ? ? ?实际的工程项目需要：3个串口中断（USART1，USART2，USART3）,1个定时器TIM2中断，创建5个任务，请问：该如何配置FreeRTOSConfig.h。
? ? ? ?1、配置configMAX_PRIORITIES
? ? ? ? ? ? ?由于需要创建5个任务，因此宏configMAX_PRIORITIES=6。
#define configMAX_PRIORITIES ( 6 )? ? ? ? ? ? ?任务优先级号1，分配给用户任务vTaskVoltage_Task(void *pvParameters)
?? ? ? ? ? ? 任务优先级号2，分配给用户任务vTaskDT_Poll_Task(void *pvParameters)
?? ? ? ? ? ? 任务优先级号3，分配给用户任务vTaskDT_Parse_Task(void *pvParameters)
?? ? ? ? ? ? 任务优先级号4，分配给用户任务vFreeModbus_Task(void *pvParameters)
?? ? ? ? ? ? 任务优先级号5，分配给用户任务vGPS_Task(void *pvParameters)
? ? ? ?2、配置configTOTAL_HEAP_SIZE
#define configTOTAL_HEAP_SIZE ( ( size_t ) ( 20 * 1024 ) )?? ? ? ?3、配置configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY
?? ? ? ?设置FreeRTOS内核的中断优先级=15。（内核PendSV中断和SysTick中断使用的中断优先级）? ??
/* This is the raw value as per the Cortex-M3 NVIC. Values can be 255
(lowest) to 0 (1?) (highest). */
#define configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY 255?? ? ? ?4、配置configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY
?? ? ? ?设置可受FreeRTOS内核控制的最高中断优先级号=5。
?? ? ? ?（1）、中断优先级号为0的中断禁止用户配置。
?? ? ? ?（2）、中断优先级号为1～4的中断不受FreeRTOS内核控制。
?? ? ? ?（3）、中断优先级号为5～15的中断受FreeRTOS内核控制。
/* !!!! configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY must not be set to zero !!!!
See http://www.FreeRTOS.org/RTOS-Cortex-M3-M4.html. */
/* !!!! configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY不能设置为零！！！！ */
/*相当于0x5F或优先级5*/
#define configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY 95 /*equivalent to 0x50, or priority 5. */
?? ? ? ?5、创建5个任务
xTaskCreate( vTaskVoltage_Task, // 任务函数
"vTaskStart", // 任务名
512, // 任务栈大小，单位word，也就是4字节
NULL, // 任务参数
tskIDLE_PRIORITY + 1, // 任务优先级
&xHandleTaskVoltage); // 任务句柄
xTaskCreate( vTaskDT_Poll_Task, // 任务函数
"vTaskDT_Poll", // 任务名
//configMINIMAL_STACK_SIZE,// 任务栈大小，单位word，也就是4字节
512, // 任务栈大小，单位word，也就是4字节
NULL, // 任务参数
tskIDLE_PRIORITY + 2, // 任务优先级
&xHandleTaskDT); // 任务句柄
xTaskCreate( vTaskDT_Parse_Task, // 任务函数
"vTaskDT_Parse", // 任务名
//configMINIMAL_STACK_SIZE,// 任务栈大小，单位word，也就是4字节
512, // 任务栈大小，单位word，也就是4字节
NULL, // 任务参数
tskIDLE_PRIORITY + 3, // 任务优先级
&xHandleTaskDT); // 任务句柄
xTaskCreate( vFreeModbus_Task, // 任务函数
"vFreeModbus", // 任务名
512, // 任务栈大小，单位word，也就是4字节
NULL, // 任务参数
tskIDLE_PRIORITY + 4, // 任务优先级
&xHandleTaskFreeModbus); // 任务句柄
xTaskCreate( vGPS_Task, // 任务函数
"vGPS", // 任务名
512, // 任务栈大小，单位word，也就是4字节
NULL, // 任务参数
tskIDLE_PRIORITY + 5, // 任务优先级
&xHandleTaskGps); // 任务句柄 ?? ? ? ?6、配置NVIC中断优先级组和抢占优先级和响应优先级
? ? ? ? （1）、优先级分组设置为NVIC_PriorityGroup_4
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_4);?? ? ? ??中断优先级号为1～4的中断不受FreeRTOS内核控制，中断优先级号为5～15的中断受FreeRTOS内核控制。
? ? ? ? （2）、设置USART1的抢占优先级号=5
? ? ? ? （3）、设置USART2的抢占优先级号=6
? ? ? ? （4）、设置USART4的抢占优先级号=7
? ? ? ? （5）、设置TIM2定时中断的抢占优先级号=8
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 5;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART2_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 6;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART3_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 7;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 8;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);致谢：
(20条消息) FreeRTOS内核配置说明---FreeRTOS Kernel V10.2.1_ba_wang_mao的博客-CSDN博客