修改 FreeRTOS 演示
以使用不同的编译器或在不同的硬件上运行

本页内容

FreeRTOS 包含多个演示应用程序，每个演示应用程序都针对：

1. 特定的微控制器。
2. 特定的开发工具（编译器，调试器等）。
3. 特定硬件平台（原型板或评估板）。

不幸的是，无法为微控制器、编译器和评估板的每个组合提供演示项目，因此 可能不存在完全匹配您所需配置的演示应用程序。 本页记录了如何修改或组合现有的演示应用程序， 以更好地满足您的设置要求。

一般来说，获取一个评估板的现有演示并将其修改为在另一个评估板上运行是一项简单的任务， 而获取一个编译器的演示并将其修改为在另一个编译器上运行则略微复杂一些 。 此页面提供有关此类和其他类似移植活动的说明。 然而，要获取一个 FreeRTOS 移植并将其转换为在完全不同的、尚未支持的处理器核心架构上运行并非易事。 因此，本页未提供有关创建全新 RTOS 移植的主题，不过有单独的页面专门介绍 如何开展此类开发工作。

转换演示以使用不同的评估板

确保在进行下一步之前，已成功完成以下各步骤：

1. 初步编译 ：

   现有的演示应用程序应作为转换练习的起点，因此做出任何修改前，首先检查是否可以完全按照已下载内容 成功编译现有演示应用程序。 在大多数情况下，演示应用程序编译时不应出现任何错误或警告。

   本网站包括 FreeRTOS 下载中包含的每个演示应用程序的文档页面 。 请务必阅读全文。 构建说明也包含在内。

2. 修改 LED IO：

   LED 是演示应用程序运行视觉反馈的最简单方法，因此很有必要尽快使用新硬件平台上的 LED 。

   接受演示移植的硬件平台与开发演示硬件平台相同的 IO 端口上不太可能有 LED， 因此需要进行少许修改。

   partest.c 中的函数 vParTestInitialise() 包含 IO 端口模式和方向配置。 main.c 中的函数 prvSetupHardware () 包含更通用的硬件配置（例如，启用到 IO 外设的时钟） 也可能需要根据使用的端口进行一些修改。

   对上段突出显示的两个函数进行必要的更改，然后编写一个简单的程序来检查 LED 输出是否正常工作。 这个简单的程序无需使用 FreeRTOS。这一阶段唯一的目标是确保 LED 正常工作，因此请注释掉现有的 main() 函数， 并将其替换为如以下示例所示的内容：

       int main( void )
       {
       volatile unsigned long ul; /* volatile so it is not optimized away. */
   
           /* Initialise the LED outputs - note that prvSetupHardware() might also
           have to be called! */
           vParTestInitialise();
   
           /* Toggle the LEDs repeatedly. */
           for( ;; )
           {
               /* We don't want to use the RTOS features yet, so just use a very
               crude delay mechanism instead. */
               for( ul = 0; ul < 0xfffff; ul++ )
               {
               }
   
               /* Toggle the first four LEDs (on the assumption there are at least
               4 fitted. */
               vParTestToggleLED( 0 );
               vParTestToggleLED( 1 );
               vParTestToggleLED( 2 );
               vParTestToggleLED( 3 );
           }
   
           return 0;
       }
   

3. RTOS 调度器简介：

   一旦知道 LED 工作正常，便可以删除虚拟 main() 函数，并恢复原来的 main() 函数。

   建议从最简单的多任务处理应用程序开始。 标准 'flash test' 任务最初通常被用作相当于 'hello world' 类型应用程序的多任务处理。

   标准 'flash test' 是由 3 个非常简单的任务组成的一组任务，每个任务以固定频率切换单个 LED ， 其中每个任务使用不同的频率。 这些任务存在于几乎所有演示应用程序中，并且在 main() 内通过调用函数 vStartLEDFlashTasks()（如果使用协程版本，则调用函数 vStartFlashCoRoutines()）启动。 如果正在使用的演示的 main() 函数未调用 vStartLEDFlashTasks() （或者 vStartFlashCoRoutines()），那么只需将文件 FreeRTOS/Demo/Common/Minimal/Flash.c 添加到构建中， 并手动添加对 vStartLEDFlashTasks() 的调用。

   除调用函数 vStartLEDFlashTasks() 外，注释掉用于启动一个或多个演示任务的其他所有函数。 其次，main() 很可能只会调用三个 函数： prvSetupHardware()、vStartLEDFlashTasks() 和 vTaskStartScheduler()。 例如（基于先前介绍的典型 main() ）：

   int main( void )
   {
      /* Setup the microcontroller hardware for the demo. */
      prvSetupHardware();
   
      /* Leave this function. */
      vCreateFlashTasks();
   
      /* All other functions that create tasks are commented out.
   
         vCreatePollQTasks();
         vCreateComTestTasks();
         Etc.
   
         xTaskCreate( vCheckTask, "check", STACK_SIZE, NULL, TASK_PRIORITY, NULL );
      */
   
      Start the RTOS scheduler. */
      vTaskStartScheduler();
   
      /* Should never get here! */
      return 0;
   }
   

   如果 LED 0 到 LED 2（含）处于 'flash' 任务的控制之下，并且每个 LED 都以固定但不同的频率切换，那么这个非常简单的应用程序就可以正常运行。

4. 完毕任务：

   执行完简单的闪存演示后， 您可以使用创建的所有演示任务恢复完整的演示应用程序， 或者开始创建您自己的应用程序任务。

   请记住以下几个要点：

   • 如果演示应用程序最初并未调用 vTaskCreateFlashTasks()，并且手动添加了对此函数的调用， 则需再删除此调用。 原因有两点：第一，闪存任务所使用的 LED 输出可能已经在其他地方使用过；第二， 完整演示可能已经使用了所有可用的 RAM ，这意味着没有空间可用于创建其他任务。

   • 标准的 'com test' 任务（如果包含在演示中）将使用其中一个微控制器 UART 外设。 检查所使用的 UART 是否适用于 其上移植有演示的硬件。

   • 由于任何硬件或接口差异， LCD 等外设不太可能在不修改的情况下起作用。

合并或修改现有演示项目

1. 以一个现有的演示项目为例，该项目使用了正确的编译器，但以不同的微控制器为目标，并将其重新定位到所需的微控制器。
2. 使用选择的编译器创建一个新项目。 采用此选项时，即使现有项目使用不同的编译器， 也可以使用现有的演示项目作为所需文件和设置的指南。

• 识别针对所使用微控制器的 FreeRTOS 内核文件：

  FreeRTOS 源代码组织页面提供了解 FreeRTOS 目录结构所需的所有信息。

  特定于单个移植的大多数（如果不是全部）代码包含在名为 FreeRTOS/source/portable/[compiler]/[microcontroller]/port.c 的文件中和名为 FreeRTOS/source/portable/[compiler]/[microcontroller]/portmacro.h 的随附头文件中。 其中[编译器]是正在使用的编译器的名称，而[微控制器]是正在使用的微控制器系列的名称。

  对于某些编译器，只需 port.c 和 portmacro.h 文件即可。 对于其他（灵活性较低的）编译器，还需要 汇编程序文件。 此类汇编程序文件也称为 portasm.s 或 portasm.asm。

  最后，还需要一个仅针对 ARM7 GCC 移植的 portISR.c 文件。 portISR.c 用于从 port.c 中分离出 必须始终编译为 ARM 模式的代码，然后保留在 port.c 中的代码可编译为 ARM 或 THUMB 模式。

• 识别针对所使用编译器的文件：

  面向嵌入式系统的编译器提供了对 C 语言的某些扩展。 例如，可能存在特殊关键字，用于识别 特定函数是否应编译为中断处理程序。

  按照定义， C 语言的扩展不属于 C 标准的范畴，因此在编译器之间存在差异。 包含此类非标准语法的 FreeRTOS 文件 是 FreeRTOS/source/portable 目录树内的文件（如上高亮显示）。 此外，一些演示应用程序将安装不属于 FreeRTOS 本身的中断处理程序。 此类中断处理程序的定义和安装方法也可能 特定于编译器。

• 低级文件 ：

  C 启动文件和链接器脚本通常是特定于处理器和编译器。 切勿尝试从头开始创建这些文件——相反， 请查看现有 FreeRTOS 演示项目以寻找适合修改的文件。

  尤其要注意 ARM7 C 启动文件。 它们必须将 IRQ 处理程序配置为直接矢量到中断处理程序 或矢量到公共入口点。 给出了两种方法的示例。 在这两种情况下，跳转后执行的第一个代码必须是 FreeRTOS 上下文保存代码，而不是任何编译器提供的 中间代码。 再次提醒，使用现有文件作为参考。

  必须调整链接器脚本，以正确描述正在使用的微控制器的内存映射。

• 项目设置 ：

  每个项目通常都会定义一个预处理器宏，该预处理器宏特定于正在编译的移植。 预处理器宏识别将包含的 portmacro.h 文件。 例如，在使用 GCC 编译 MegaAVR 移植时，必须定义 GCC_MEGA_AVR。 在使用 IAR 编译 MegaAVR 移植时，必须定义 IAR_MEGA_AVR 。 请参阅现有演示应用程序项目和文件 FreeRTOS/source/include/portable.h 以查找适用于 您的项目的正确定义。 如果未定义预处理器宏，则相关 portmacro.h 文件所在的目录必须包含在 预处理器包含搜索路径中。

  其他编译器设置（如优化选项）也很重要。 同样，请参考现有的演示应用程序项目以获取示例。

  具有基于 IDE 接口的编译器通常会将目标微控制器作为项目设置的一部分。必须进行调整以适合 新目标。 同样地，在使用生成文件的情况下，必须更新生成文件中的选项，以使其适用于新的微控制器目标。

• 配置 'tick' 中断：

  滴答中断由名为 prvSetupTimerInterrupt() 的函数配置，该函数可以位于 FreeRTOS/source/portable/[compiler]/[microcontroller]/port.c。

• RAM 和 ROM 使用情况:

  内存管理章节提供了理解 FreeRTOS 如何使用 RAM 以及 如何将此 RAM 分配给 RTOS 内核所需的所有信息。

  如果您正在将现有演示应用程序转换为在 RAM 较少的微控制器上运行，则可能需要降低 configTOTAL_HEAP_SIZE 的 值（该值位于 FreeRTOSConfig.h 内），并减少演示创建的任务数量。 正 如前所述，只需注释掉用于在 main() 中创建任务的函数调用，就可以减少创建的任务量。

  如果要将现有的演示应用程序转换为在 ROM 较小的微控制器上运行，则可能需要减少构建中包含的演示应用程序文件的数量 。 这些文件位于 FreeRTOS/Demo/common 目录树中。 从构建中删除演示应用程序文件时，还必须删除 main() 中用于创建不再包含的任务的调用。