想学FreeRTOS实时操作系统的看过来，实用的入门教程

嵌入式111

FreeRTOS是一个迷你的实时操作系统内核。作为一个轻量级的操作系统，功能包括：任务管理、时间管理、信号量、消息队列、内存管理、记录功能、软件定时器、协程等，可基本满足较小系统的需要。

http://www.makeru.com.cn/live/1392_198.html?s=69821

由于RTOS需占用一定的系统资源(尤其是RAM资源)，只有μC/OS-II、embOS、salvo、FreeRTOS等少数实时操作系统能在小RAM单片机上运行。



相对μC/OS-II、embOS等商业操作系统，FreeRTOS操作系统是完全免费的操作系统，具有源码公开、可移植、可裁减、调度策略灵活的特点，可以方便地移植到各种单片机上运行。



在学习FreeRTOS之前，先得了解了解它，一定要搞清楚FreeRTOS， SafeRTOS和OpenRTOS之间的关系。



先说FreeRTOS和OpenRTOS

FreeRTOS和OpenRTOS的共享相同的源码，只是 OpenRTOS 为 FreeRTOS 披上’commercial and legal wrapper”

用户从FreeRTOS更新到OpenRTOS主要有两个原因：

1.1 为了克服FreeRTOS修改版的GPL许可证限制。

1.2 为了获得额外的服务，如专业的技术支持，高质量的中间件，培训，咨询和相应的工具



FreeRTOS修改版的GPL许可证限制

修改版的GPL许可证有如下几个缺陷（There are several reasons why developers may find the FreeRTOS modified

GPL licence restrictive.）



2.1 公司可能有一个全面禁止在他们的项目中使用GPL授权的软件。

2.2 他们可能需要IP赔偿。

2.3 他们可能更愿意在他们的产品中，避免FreeRTOS的许可证要求承认他们使用FreeRTOS的。

一个OPENRTOS许可证删除了 修改后的GPL的限制，提供知识产权保障，并允许开发者保持匿名。



FreeRTOS和SafeRTOS

SafeRTOS也是基于FreeRTOS的，但是和FreeRTOS不同，被安全方面的专家做了重新设计，下面是SafeRTOS获得的安全认证

SAFERTOS was initially certified in 2007 by TüV SüD to IEC 61508-3 SIL 3, the highest level possible for a software

only component.Today SAFERTOS has grown to be a leading safety critical RTOS solution supporting a wide range of international design safety standards, including:



学习FreeRTOS前的准备工作

这里只要做好两点就可以了。

5.1, 去官网下载最新的程序包, 现在最新的版本是V9.0.0，下载地址http://sourceforge.net/projects/freertos/files/



5.2, 官网有FreeRTOS每个函数的API说明，已及相应API的例子，其实源码的.h文件里面也有大部分函数的使用例子



启动开发

FreeRTOS可以被移植到很多不同架构的处理器和编译器。每一个RTOS移植都附带一个已经配置好的演示例程，可以方便快速启动开发。更好的是，每个演示例程都附带一个说明网页，提供如何定位RTOS演示工程源代码、如何编译演示例程、如何配置硬件平台的全部信息。



演示例程说明网页还提供基本的RTOS移植细节信息，包括如何编写FreeRTOS兼容的中断服务例程，不同架构的中断处理会稍有不同。



通过下面的简单说明，可以在几分钟内运行RTOS。



1）查找相关文档页



FreeRTOS具有详细的开发说明文档，可以在其官方网站上查看。首先打开官方网站，目前的网站地址是：http://www.freertos.org。在首页左侧的导航栏中，展开"Supported Devices & Demos"菜单项，单击"OfficiallySupported Demos"链接，去查看FreeRTOS支持的微控制器制造商列表。单击微控制器制造商名称，进入具体的制造商文档页面列表。



2）获取RTOS源代码



到FreeRTOS官方网站下载源码，下载包包含RTOS内核源码和官方移植演示工程。解压缩后放到合适的目录下。



每一个RTOS移植包都附带有预先配置好的演示例程 ，已经创建好了所有必须的RTOS源文件并包含了必须的RTOS头文件。推荐在提供的演示例程的基础上进行自己的FreeRTOS应用编程。



3）FreeRTOS源码目录结构



FreeRTOS下载包中包含每个处理器移植和演示例程的源码。将所有移植包放入一个下载文件中大大简化了分类处理，但是下载包中的文件数量也多的惊人！无论如何，目录结构还是非常简单的，并且FreeRTOS实时内核仅仅只有3个文件（如果需要，还有一些附加文件，比如软件定时器、事件组以及协程）。



下载包目录包含两个子目录：FreeRTOS和FreeRTOS-Plus。如下所示：

· FreeRTOS-Plus 包含FreeRTOS+组件和演示例程；

· FreeRTOS 包含FreeRTOS实时内核源文件和演示例程。



FreeRTOS-Plus目录树包含多个自述文件（Readme）。接下来本文只描述FreeRTOS内核的核心源文件和演示例程，它们又被分成两个主要的子目录，如下所示：



RTOS代码的核心包含在三个文件中：tasks.c、queue.c、list.c。这三个文件位于FreeRTOS/Source目录。在该目录下还包含三个可选的文件：timers.c、event_groups.c、croutine.c，分别实现软件定时、事件组和协程功能。FreeRTOS/Source目录结构如下所示：



每个支持的处理器架构需要一小段与处理器架构相关的RTOS代码。这个是RTOS移植层，它位于FreeRTOS/Source/Portable/[相应编译器]/[相应CPU架构]子目录。



对于FreeRTOS，堆栈设计也属于移植层。



FreeRTOS/Source/portable/MemMang目录下heap_x.c文件给出了多种堆栈方案，后续文章将会详细介绍堆栈操作。



移植层目录举例：

· 如果在GCC编译器下使用TriCore1782：TriCore特定文件（port.c）位于FreeRTOS/Source/Portable/GCC/TriCore_1782目录下。FreeRTOS/Source/Portable 子目录下的所有文件，除了FreeRTOS/Source/Portable/MemMang目录外都可以忽略或删除。

· 如果在IAR编译器下使用Renesas RX600：RX600特定文件（port.c）位于FreeRTOS/Source/Portable/IAR/RX600目录下。FreeRTOS/Source/Portable 子目录下的所有文件，除了FreeRTOS/Source/Portable/MemMang目录外都可以忽略或删除。



FreeRTOS下载包中还包含各种处理器架构和编译器的演示例程。大多数的演示例程代码对所有移植都是通用的，位于FreeRTOS/Demo/Common/Minimal目录。FreeRTOS/Demo/Common/Full目录下的是历史遗留代码，仅用于PC。

FreeRTOS/Demo目录结构如下所示：



FreeRTOS/Demo目录下剩余的子目录包含预先配置好的工程，可以用于构建个人演示例程。子目录的命名与移植平台和编译器相关。每一个RTOS移植包都有自己的说明文档。



演示例程目录举例：



· 如果以英飞凌TriBoard开发板硬件构建TriCoreGCC演示例程：TriCore演示例程工程文件位于FreeRTOS/Demo/TriCore_TC1782_TriBoard_GCC目录。目录FreeRTOS/Demo下的所有子目录（Common目录除外）都可以忽略或删掉。



· 如果以RX62N硬件构建Renesas RX600 IAR演示例程：IAR工程文件位于FreeRTOS/Demo/RX600_RX62N-RDK_IAR目录。目录FreeRTOS/Demo下的所有子目录（Common目录除外）都可以忽略或删掉。



4）编译工程

根据上一节FreeRTOS源码目录结构说明的RTOS演示工程的所在的位置，打开并编译演示工程。



5）运行演示例程

演示例程附带的说明网页会介绍如何配置硬件、下载程序和执行演示例程。说明网页还会提供演示例程的功能信息，这样你就可以判断演示例程执行是否正确。