FreeRTOS移植：STM32L476 nucleo-L476RG 开发板《03》

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FreeRTOS移植：STM32L476 nucleo-L476RG 开发板《01》

FreeRTOS移植：STM32L476 nucleo-L476RG 开发板《02》

说明

• 在上篇 FreeRTOS移植：STM32L476 nucleo-L476RG 开发板《02》 开始移植适配 FreeRTOS，FreeRTOS 移植适配需要处理几个编译细节，因此分为几篇文章介绍

• 当前需要解决移植适配 FreeRTOS 时遇到的链接问题

  

  .\Output\stm32l475_freertos.axf: Error: L6218E: Undefined symbol pvPortMalloc (referred from event_groups.o).
  .\Output\stm32l475_freertos.axf: Error: L6218E: Undefined symbol vPortFree (referred from event_groups.o).
  .\Output\stm32l475_freertos.axf: Error: L6218E: Undefined symbol vApplicationIdleHook (referred from tasks.o).
  .\Output\stm32l475_freertos.axf: Error: L6218E: Undefined symbol vApplicationStackOverflowHook (referred from tasks.o).
  .\Output\stm32l475_freertos.axf: Error: L6218E: Undefined symbol vApplicationTickHook (referred from tasks.o).
  

  • 也就是有五个函数需要移植与适配

     pvPortMalloc
     vPortFree
     vApplicationIdleHook 
     vApplicationStackOverflowHook 
     vApplicationTickHook 
    

    环境

    • Win10 64位：当前 Windows 主流操作系统

    • Keil MDK 5.36，IDE，方便开发与调试

    • STM32CubeMX 6.11.1 用于生成STM32裸机工程，本篇不再使用

      动态内存管理

      • FreeRTOS 支持动态内存分配，也就是可以从内存比如 STM32 SRAM 中划出一个区域，用于动态内存的管理，可以定义一个较大的静态数组，作为内存池

      • FreeRTOS 当前支持 5 种 动态内存的管理，只能使用其中的一种，经过初步了解， 内存管理第四种方法最简单，因此本次移植使用 内存管理四，也就是把 FreeRTOS\Source\portable\MemMang\heap_4.c 加入工程

        

        • 增加 内存管理： heap_4.c 后，继续编译，发现还有 四个 函数需要适配

          

          .\Output\stm32l475_freertos.axf: Error: L6218E: Undefined symbol vApplicationIdleHook (referred from tasks.o).
          .\Output\stm32l475_freertos.axf: Error: L6218E: Undefined symbol vApplicationStackOverflowHook (referred from tasks.o).
          .\Output\stm32l475_freertos.axf: Error: L6218E: Undefined symbol vApplicationTickHook (referred from tasks.o).
          .\Output\stm32l475_freertos.axf: Error: L6218E: Undefined symbol vApplicationMallocFailedHook (referred from heap_4.o).
          Not enough information to list image symbols.
          Not enough information to list load addresses in the image map.
          Finished: 2 information, 0 warning and 4 error messages.
          ".\Output\stm32l475_freertos.axf" - 4 Error(s), 0 Warning(s).
          

          Hook 函数适配

          • 需要适配（实现）的几个 Hook 函数

            vApplicationIdleHook
            vApplicationStackOverflowHook
            vApplicationTickHook
            vApplicationMallocFailedHook
            

            • 在工程中新建一个 port.c 文件，用于实现 FreeRTOS 的 Hook （系统钩子）函数，可以通过全局搜索获取这几个 Hook 钩子函数的定义，如果不确定，有些钩子函数可以为空或者 while (1) 异常处理

              #include "FreeRTOS.h"
              #include "task.h"
              void vApplicationIdleHook( void )
              {
              }
              void vApplicationTickHook( void )
              {
              }
              /* 内申请失败的 Hook */
              void vApplicationMallocFailedHook( void )
              {
              }
              /* 栈溢出 */
              void vApplicationStackOverflowHook( TaskHandle_t xTask, char * pcTaskName )
              {
                  while (1)
                  {
                      ;
                  }
              }
              

              • 并把 port.c 加入 Keil MDK5 工程

                

                • 此时编译正常通过了

                  适配完成了吗？

                  • 需要运行一下，确认 FreeRTOS 是否可以正常运行，如果发现异常，再进行完善

                    最大线程优先级设置

                    • 下载，调试运行，发现卡住任务的创建部分：任务优先级断言

                      

                      • 也就是FreeRTOS 配置一个最大任务优先级，常见的任务的运行优先级不能超过这个值，否则可以更改这个最大任务优先级设置 configMAX_PRIORITIES ，或者更改创建的任务的优先级

                      • 这里在 FreeRTOSConfig.h 配置文件中定义，可以配置较大一点，默认 #define configMAX_PRIORITIES ( 5 ) 改为 #define configMAX_PRIORITIES ( 32 )

                        

                        

                        继续运行

                        • 再次运行，发现用户的例程可以进入了，能正常调度了？

                        • 不过调试过程，发现创建的两个线程函数，各进入一次后，好像就不再进来，难道延时存在问题（系统定时器）？

                        • 继续排查 FreeRTOSConfig.h 的配置，这个配置文件是其他的板子拿过来的，需要看一遍，进行当前 MCU 平台的适配

                          排查运行问题

                          • 当前怀疑系统延时不正常，也就是线程函数只进入一次后，就无法再次进入，线程函数中只有一个 vTaskDelay(1000); 延时，理论上是 1秒延时，如果 一个 tick 是 1ms

                          • 确认系统定时器中断是否正常进入

                          • FreeRTOS 的 Systick 中断： #define xPortSysTickHandler SysTick_Handler，也就是 xPortSysTickHandler，在 xPortSysTickHandler 中加入断点，调试运行，发现可以周期性进入断点

                            

                            • 继续测试，把 延时的时间缩短，发现可以很快的进入，说明调度没有问题

                              

                              

                              • 如果延时不准确（调试与实际运行可能存在差异），可以尝试更改调试器时的晶振

                              • 当前调度确认没有问题，FreeRTOS 初步适配完成

                                小结

                                • 本篇主要讲解 FreeRTOS 的适配，当前创建的 两个 task，可以正常的切换，说明系统任务调度工作起来了。

                                • 记下来可以增加串口打印、LED 驱动（用于指示系统运行），这样就可以摆脱调试，直接看到FreeRTOS 的运行效果了