FreeRTOS学习1.FreeRTOS的简介和定位2.FreeRTOS的主要内容3.FreeRTOS的常见用法4.FreeRTOS的注意事项

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我是靠谱客的博主害怕篮球，这篇文章主要介绍FreeRTOS学习1.FreeRTOS的简介和定位2.FreeRTOS的主要内容3.FreeRTOS的常见用法4.FreeRTOS的注意事项，现在分享给大家，希望可以做个参考。

文章目录

1.FreeRTOS的简介和定位
- 定位
- 配置
2.FreeRTOS的主要内容
- 延时
- 队列
- 信号量
- 通知
3.FreeRTOS的常见用法
4.FreeRTOS的注意事项
- 优先级
- 内存大小
- 初始化
- 常见错误

1.FreeRTOS的简介和定位

定位

嵌入式操作系统
一个免费，轻量级的操作系统，可以使代码框架清晰，更具有层次感。
任务调度器内核—双向链表
链表内核使任务查询速度加快，使用上理解为队列的架构。
任务操作和任务间通信方式多样
挂起，延时，队列，信号量，通知…

配置

配置步骤

1.CubeMX的参数配置

2.任务创建

3.初始化及启动

配置前首先需要将单片机的主定时器配置为普通定时器，即Timer1，Timer2…,(默认为Systick,CubeMX会警告)

1.CubeMX的配置

(1)选择接口标准
在这里插入图片描述
(2)配置任务最大优先级

(3)使能固定延时

2.任务创建
----以创建陀螺仪(IMU)任务为例

(1)定义变量及函数声明

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/* 任务句柄 */
TaskHandle_t DeviceIMU_Handle;

/* 任务执行函数 */
void Device_IMU(void *arg);

(2)任务函数定义

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/**
 *@brief IMU任务
 */ 
void Device_IMU(void *arg)
{
  /* Cache for Task */

  /* Pre-Load for task */
  
  /* Infinite loop */
  for(;;)
  {
	/* Code */
  }
}

(3)任务创建

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void Service_Devices_Init(void)
{
xTaskCreate(Device_IMU, /* 任务函数 */
"Dev.IMU", 	        	/* 任务名称 */             
Large_Stack_Size, 		/* 堆栈大小 */
NULL, 	         		/* 任务参数 */
PriorityHigh,        	/* 优先级 */
&DeviceIMU_Handle);   	/* 任务句柄 */
}

3.启动任务调度器
(1)任务初始化

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// 该任务为CubeMX自动生成,不需要用户创建,只要填充内容即可。
void StartDefaultTask(void const * argument)
{
  /* USER CODE BEGIN StartDefaultTask */
  /* Infinite loop */
  for(;;)
  {
    /* 初始化任务 */
    Task_Init();

    /* 删除任务 */
    vTaskDelete(defaultTaskHandle);
  }
  /* USER CODE END StartDefaultTask */
}

(2)启动任务调度器(自动生成)
在这里插入图片描述

2.FreeRTOS的主要内容

延时

(1)DelayUntil

延时时间包括了任务执行时间，严格控制时序，但是要保证任务执行时间小于延时时间。

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void DelayUntil_Task(void *arg)
{
  /* Cache for Task */
  TickType_t xLastWakeTime_t = xTaskGetTickCount();
  TickType_t _xTicksToWait = pdMS_TO_TICKS(1);

  /* Pre-Load for task */
  
  /* Infinite loop */
  for(;;)
  {
     vTaskDelayUntil(&xLastWakeTime_t, _xTicksToWait);	
     /* Code */
  }
}

(2)Delay

延时时间不包括任务执行时间，任务执行结束后，经过设定的延时时间，再到下一个任务。

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void Delay_Task(void *arg)
{
  /* Cache for Task */
  TickType_t _xTicksToWait = pdMS_TO_TICKS(1);

  /* Pre-Load for task */
  
  /* Infinite loop */
  for(;;)
  {
      vTaskDelay(_xTicksToWait);
      /* Code */	
  }
}

队列

----以串口接收为例

(1)结构体定义

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typedef struct
{
  uint8_t port_num;
  uint16_t len;
  void* address;
} USART_COB;

(2)存储队列定义和初始化

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QueueHandle_t  USART_RxPort; //全局变量
USART_RxPort = xQueueCreate(4,sizeof(USART_COB));

(3)定义中断回调函数

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uint32_t User_UART1_RxCpltCallback(uint8_t* Recv_Data, uint16_t ReceiveLen)
{
  static USART_COB Usart_RxCOB;
  //Send To UART Receive Queue
  if(USART_RxPort != NULL)
  {
    Usart_RxCOB.port_num = 1;
    Usart_RxCOB.len      = ReceiveLen;
    Usart_RxCOB.address  = Recv_Data;
    xQueueSendFromISR(USART_RxPort,&Usart_RxCOB,0);
  }
  return 0;
}

(4)定义处理函数

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void Task_UsartRecieve(void *arg)
{
   USART_COB Usart_RxCOB;
   for(;;)
  {
    /* Usart Recevice Port */
    if(xQueueReceive(USART_RxPort,&Usart_RxCOB,portMAX_DELAY) == pdPASS) 
     {
 		/* Code */
     }
}

信号量

----以二值信号量为例

(1)信号量定义和初始化

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SemaphoreHandle_t SemaphoreHandle; //全局变量
SemaphoreHandle = xSemaphoreCreateBinary();

(2)定义信号量发送函数

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void SemaphoreTx_Task(void *arg)
{
  /* Cache for Task */
  TickType_t xLastWakeTime_t = xTaskGetTickCount();
  TickType_t _xTicksToWait = pdMS_TO_TICKS(1);
	
  /* Pre-Load for task */
	
  /* Infinite loop */
  for(;;)
  {
    /* 数据更新 */
    data.Update();
		
    /* 发送二值信号量,表示数据更新 */
    xSemaphoreGive(SemaphoreHandle);
			
    /* Pass control to the next task */
    vTaskDelayUntil(&xLastWakeTime_t,_xTicksToWait);
  }
}

(3)定义信号量接收函数

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void SemaphoreRx_Task(void *arg)
{
  /* 任务等待变量 */
  BaseType_t wait = pdFALSE;
		
  /* Infinite loop */
  for(;;)
  {
    /* 等待数据更新 */
    wait = xSemaphoreTake(SemaphoreHandle, portMAX_DELAY); 
    if(wait == pdTRUE)
    {
      /* Code */		
    }
}

通知

(1)定义通知发送函数

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void NotifyTx_Task(void *arg)
{
  /* Cache for Task */
  TickType_t xLastWakeTime_t = xTaskGetTickCount();
  TickType_t _xTicksToWait = pdMS_TO_TICKS(1);
	
  /* Pre-Load for task */
	
  /* Infinite loop */
  for(;;)
  {
    /* Code */
		
    /* 发送通知 */
    xTaskNotifyGive(NotifyRx_Handle);
			
    /* Pass control to the next task */
    vTaskDelayUntil(&xLastWakeTime_t,_xTicksToWait);
  }
}

(2)定义通知接收函数

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void NotifyRx_Task(void *arg)
{
  /* Cache for Task */
  /* Pre-Load for task */		
  /* Infinite loop */
  for(;;)
  {
    /* 等待通知 */
    ulTaskNotifyTake(pdTRUE,portMAX_DELAY);		
    /* Code */
   }
}

3.FreeRTOS的常见用法

实战:电机驱动
1.电机以固定频率f1反馈数据给单片机。
2.单片机解算数据包，更新电机数据。
3.单片机以固定频率f2计算控制输出，并发送给电机。

实现流程图
在这里插入图片描述
实现源码(只给出框架部分)

(1)定义中断回调函数

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void CAN1_CallBack(CAN_RxBuffer *CAN_RxMessage)
{
  static CAN_COB   CAN_RxCOB;
  /* 数据标准化处理 */
  Convert_Data(CAN_RxMessage,&CAN_RxCOB);

  /* 发送数据到队列中 */
  if(CAN1_RxPort != NULL)
    xQueueSendFromISR(CAN1_RxPort,&CAN_RxCOB,0);
}

(2)定义接收处理任务

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void Task_CAN1Receive(void *arg)
{
  /* Cache for Task */
  CAN_COB CAN_RxMsg;
	
  /* Pre-Load for task */
  
  /* Infinite loop */
  for(;;)
  {
    /* 等待CAN数据包更新 */
    if(xQueueReceive(CAN1_RxPort,&CAN_RxMsg,portMAX_DELAY) == pdPASS)
    {
       /* 更新电机数据 */
       Update_Motor_Data(&CAN_RxMsg);
     }
   }
}

(3)定义控制任务

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void Task_GimabalCtrl(void *arg)
{
  /* Cache for Task */
  TickType_t xLastWakeTime_t = xTaskGetTickCount();
  TickType_t _xTicksToWait = pdMS_TO_TICKS(1);
  CAN_COB CAN_TxMsg;
  /* Pre-Load for task */
  
  /* Infinite loop */
  for(;;)
  {
  	 /* 固定延时时间 */
     vTaskDelayUntil(&xLastWakeTime_t, _xTicksToWait);  
     
     /* 计算电机的控制输出 */
     Motor_Ctrl(&CAN_TxMsg);
    
     /* 发送数据到发送队列 */
     xQueueSend(can1_port, &CAN_TxMsg, 0);
  }
}

(4)定义数据发送任务

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void Task_CAN1Transmit(void *arg)
{
  /* Cache for Task */
  CAN_COB CAN_TxMsg;
	
  /* Pre-Load for task */
  
  /* Infinite loop */
  for(;;)
  {
    /* 等待发送的数据包更新 */
    if(xQueueReceive(CAN1_TxPort,&CAN_TxMsg,portMAX_DELAY) == pdPASS)
    {
      /* 发送数据给电机 */
      CANx_SendData(&hcan1,CAN_TxMsg.ID,CAN_TxMsg.Data,CAN_TxMsg.DLC);
    }
  }	
}

4.FreeRTOS的注意事项

优先级

原则：
1.轮询任务优先级低，等待任务优先级高。
2.轮询任务中，需严格控制时序的任务优先级相对较高。

内存大小

原则：
1.评估任务所需的内存量来分配内存。

内存过小会进硬件中断。
内存过大会浪费内存，且增加不必要的任务执行时间。

2.对大部分情况而言，内存宜大不宜小。

初始化

原则：
1.通知接收任务要先于通知发送任务创建。

初始化方式：
1.在任务调度器开启前创建任务：初始化函数放在main函数MX_FREERTOS_Init()前面。
2.在任务调度器开启后创建任务：初始化函数放在 StartDefaultTask任务中。

常见错误

硬件错误
1.检查内存分配大小
2.检查是否使用了未初始化的外设

某个任务不执行
1.检查优先级配置
2.检查内存分配大小

最后

以上就是害怕篮球最近收集整理的关于FreeRTOS学习1.FreeRTOS的简介和定位2.FreeRTOS的主要内容3.FreeRTOS的常见用法4.FreeRTOS的注意事项的全部内容，更多相关FreeRTOS学习1.FreeRTOS内容请搜索靠谱客的其他文章。

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本文分类：头头の技能笔记
浏览次数：137 次浏览
发布日期：2023-06-27 15:20:02
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文章目录

1.FreeRTOS的简介和定位

定位

配置

2.FreeRTOS的主要内容

延时

队列

信号量

通知

3.FreeRTOS的常见用法

4.FreeRTOS的注意事项

优先级

内存大小

初始化

常见错误

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延时

队列

信号量

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优先级

内存大小

初始化

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