石家庄语音网站建设公司,wordpress建淘宝客网站,有赞商城小程序入口,商城小程序搭建当代嵌入式系统的开发越来越复杂#xff0c;实时性要求也越来越高。为了满足这些需求#xff0c;开发者需要使用实时操作系统#xff08;RTOS#xff09;#xff0c;其中一个流行的选择是FreeRTOS#xff08;Free Real-Time Operating System#xff09;。本篇博客将详细… 当代嵌入式系统的开发越来越复杂实时性要求也越来越高。为了满足这些需求开发者需要使用实时操作系统RTOS其中一个流行的选择是FreeRTOSFree Real-Time Operating System。本篇博客将详细介绍FreeRTOS的特性、任务调度、内存管理、通信机制以及一些示例代码。 文章目录 1. FreeRTOS简介2. 任务调度3. 内存管理4. 通信机制5. IO操作总结 1. FreeRTOS简介
FreeRTOS是一个开源的实时操作系统专门设计用于嵌入式系统。它提供了一套任务调度、内存管理、中断处理和通信机制使开发者能够更方便地开发实时应用程序。FreeRTOS具有以下特点
开源免费FreeRTOS遵循GNU通用公共许可证GPL的开源协议可以免费使用和修改。简单轻量FreeRTOS的内核非常小巧适用于资源有限的嵌入式系统。可移植性FreeRTOS提供了可移植的API接口可以在不同的处理器和开发环境中使用。可裁剪性FreeRTOS的内核和组件可以根据需求进行裁剪以减少内存占用和代码大小。
2. 任务调度
FreeRTOS的核心是任务调度器Task Scheduler它负责按照一定的调度策略将任务分配给处理器执行。每个任务都是一个独立的函数可以有不同的优先级和堆栈大小。任务调度器根据任务的优先级和调度策略决定哪个任务被执行。
下面是一个简单的示例代码展示了如何在FreeRTOS中创建和调度任务
#include FreeRTOS.h
#include task.h// 任务1的函数
void vTask1(void *pvParameters)
{while (1){// 任务1的代码}
}// 任务2的函数
void vTask2(void *pvParameters)
{while (1){// 任务2的代码}
}int main()
{// 创建任务1xTaskCreate(vTask1, Task 1, configMINIMAL_STACK_SIZE, NULL, tskIDLE_PRIORITY 1, NULL);// 创建任务2xTaskCreate(vTask2, Task 2, configMINIMAL_STACK_SIZE, NULL, tskIDLE_PRIORITY 1, NULL);// 启动任务调度器vTaskStartScheduler();return 0;
}以上代码中通过调用xTaskCreate函数创建了两个任务vTask1和vTask2。任务函数中的代码会被不断执行不需要显式地进行任务调度。在main函数中通过调用vTaskStartScheduler函数启动了任务调度器使得任务可以被调度执行。
3. 内存管理
FreeRTOS提供了一套内存管理机制用于动态分配和释放任务堆栈和其他资源。开发者可以使用FreeRTOS提供的内存分配函数如pvPortMalloc和vPortFree来管理内存。
下面是一个示例代码展示了如何使用FreeRTOS的内存管理函数
#include FreeRTOS.h
#include task.h// 任务的堆栈大小
#define TASK_STACK_SIZE 128// 任务的优先级
#define TASK_PRIORITY 1int main()
{// 创建任务的堆栈StackType_t *taskStack (StackType_t *)pvPortMalloc(TASK_STACK_SIZE * sizeof(StackType_t));// 创建任务xTaskCreate(vTask, Task, TASK_STACK_SIZE, NULL, TASK_PRIORITY, NULL);// 启动任务调度器vTaskStartScheduler();// 释放任务的堆栈vPortFree(taskStack);return 0;
}以上代码中通过调用pvPortMalloc函数动态分配了任务的堆栈空间然后通过调用vTaskCreate函数创建了任务。在任务执行完毕后通过调用vPortFree函数释放任务的堆栈空间。
4. 通信机制
FreeRTOS提供了多种通信机制如信号量、消息队列和事件组用于实现任务间的通信和同步。
下面是一个示例代码展示了如何使用FreeRTOS的信号量来实现任务间的同步
#include FreeRTOS.h
#include task.h
#include semphr.h// 信号量
SemaphoreHandle_t xSemaphore;// 任务1的函数
void vTask1(void *pvParameters)
{while (1){// 等待信号量xSemaphoreTake(xSemaphore, portMAX_DELAY);// 任务1的代码// 发送信号量xSemaphoreGive(xSemaphore);}
}// 任务2的函数
void vTask2(void *pvParameters)
{while (1){// 等待信号量xSemaphoreTake(xSemaphore, portMAX_DELAY);// 任务2的代码// 发送信号量xSemaphoreGive(xSemaphore);}
}int main()
{// 创建信号量xSemaphore xSemaphoreCreateBinary();// 创建任务1xTaskCreate(vTask1, Task 1, configMINIMAL_STACK_SIZE, NULL, tskIDLE_PRIORITY 1, NULL);// 创建任务2xTaskCreate(vTask2, Task 2, configMINIMAL_STACK_SIZE, NULL, tskIDLE_PRIORITY 1, NULL);// 启动任务调度器vTaskStartScheduler();// 删除信号量vSemaphoreDelete(xSemaphore);return 0;
}以上代码中通过调用xSemaphoreCreateBinary函数创建了一个二值信号量。任务1和任务2在执行前都会等待信号量当某个任务执行完毕后通过调用xSemaphoreGive函数发送信号量使得另一个任务可以执行。
5. IO操作
任务使用freertos进行基于stm32的两个任务控制一个任务是pa0口控制一个led灯每500ms闪烁一次另一个任务是pa1口控制一个led灯每1s闪烁一次
#include stm32f4xx.h
#include FreeRTOS.h
#include task.h// 定义任务句柄
TaskHandle_t task1Handle, task2Handle;// 定义任务1的函数
void Task1(void *pvParameters)
{while(1){// 控制PA0口的LED灯每500ms闪烁一次GPIO_ToggleBits(GPIOA, GPIO_Pin_0);vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(500));}
}// 定义任务2的函数
void Task2(void *pvParameters)
{while(1){// 控制PA1口的LED灯每1s闪烁一次GPIO_ToggleBits(GPIOA, GPIO_Pin_1);vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(1000));}
}int main()
{// 初始化GPIOA的时钟RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA, ENABLE);GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode GPIO_Mode_OUT; // 输出模式GPIO_InitStructure.GPIO_OType GPIO_OType_PP; // 推挽输出GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd GPIO_PuPd_NOPULL; // 无上下拉GPIO_InitStructure.GPIO_Speed GPIO_Speed_50MHz; // 速度50MHz// 初始化GPIOA的PA0和PA1口GPIO_InitStructure.GPIO_Pin GPIO_Pin_0;GPIO_Init(GPIOA, GPIO_InitStructure);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin GPIO_Pin_1;GPIO_Init(GPIOA, GPIO_InitStructure);// 创建任务1xTaskCreate(Task1, Task1, configMINIMAL_STACK_SIZE, NULL, tskIDLE_PRIORITY 1, task1Handle);// 创建任务2xTaskCreate(Task2, Task2, configMINIMAL_STACK_SIZE, NULL, tskIDLE_PRIORITY 1, task2Handle);// 启动任务调度器vTaskStartScheduler();while(1){// 如果任务调度器启动失败可以在此处处理异常情况}return 0;
}以上示例代码中首先使用STM32的库函数RCC_AHB1PeriphClockCmd和GPIO_InitTypeDef初始化GPIO引脚PA0和PA1的设置。然后在任务1和任务2函数中分别控制PA0口和PA1口的LED灯闪烁通过调用vTaskDelay函数来实现延时。
在main函数中使用xTaskCreate函数创建任务1和任务2并分别传入相应的函数指针、任务名称、堆栈大小和优先级。然后通过调用vTaskStartScheduler函数启动任务调度器。
总结
本篇博客详细介绍了FreeRTOS的特性、任务调度、内存管理、通信机制和举例对STM32的IO口进行操作。 FreeRTOS的源代码和文档可以在官方网站https://www.freertos.org/上找到。
