準備

在移植之前，我們首先要獲取到FreeRTOS的官方的原始碼包，這里我們提供兩個下載鏈接:

一個是官網：http://www.freertos.org/
另外一個是代碼托管網站：https://sourceforge.net/projects/freertos/files/FreeRTOS/

這里我們演示如何在代碼托管網站里面下載，打開網站鏈接之后，我們選擇FreeRTOS的最新版本V9.0.0（2016年），盡管現在FreeRTOS的版本已經更新到V10.0.1了，但是我們還是選擇V9.0.0，因為內核很穩定，并且網上資料很多，因為V10.0.0版本之后是亞馬遜收購了FreeRTOS之后才出來的版本，主要添加了一些云端組件，我們本書所講的FreeRTOS是實時內核，采用V9.0.0版本足以，

簡單介紹FreeRTOS

FreeRTOS包含Demo例程和內核原始碼（比較重要，我們就需要提取該目錄下的大部分檔案），
Source檔案夾里面包含的是FreeRTOS內核的源代碼，我們移植FreeRTOS的時候就需要這部分源代碼；
Demo 檔案夾里面包含了FreeRTOS官方為各個單片機移植好的工程代碼，FreeRTOS為了推廣自己，會給各種半導體廠商的評估板寫好完整的工程程式，這些程式就放在Demo這個目錄下，這部分Demo非常有參考價值，
在這里插入圖片描述

Source檔案夾

這里我們再重點分析下FreeRTOS/ Source檔案夾下的檔案，①和③包含的是FreeRTOS的通用的頭檔案和C檔案，這兩部分的檔案試用于各種編譯器和處理器，是通用的，需要移植的頭檔案和C檔案放在②portblle這個檔案夾，
在這里插入圖片描述

portblle檔案夾，是與編譯器相關的檔案夾，在不同的編譯器中使用不同的支持檔案，①中的KEIL就是我們就是我們使用的編譯器，其實KEIL里面的內容跟RVDS里面的內容一樣，所以我們只需要③RVDS檔案夾里面的內容即可，里面包含了各種處理器相關的檔案夾，從檔案夾的名字我們就非常熟悉了，我們學習的STM32有M0、M3、M4等各種系列，FreeRTOS是一個軟體，單片機是一個硬體，FreeRTOS要想運行在一個單片機上面，它們就必須關聯在一起，MemMang檔案夾下存放的是跟記憶體管理相關的源檔案，
在這里插入圖片描述

移植程序

提取原始碼

首先在我們的STM32裸機工程模板根目錄下新建一個檔案夾，命名為“FreeRTOS”，并且在FreeRTOS檔案夾下新建兩個空檔案夾，分別命名為“src”與“port”，src檔案夾用于保存FreeRTOS中的核心源檔案，也就是我們常說的‘.c檔案’，port檔案夾用于保存記憶體管理以及處理器架構相關代碼，這些代碼FreeRTOS官方已經提供給我們的，直接使用即可，在前面已經說了，FreeRTOS是軟體，我們的開發版是硬體，軟硬體必須有橋梁來連接，這些與處理器架構相關的代碼，可以稱之為RTOS硬體介面層，它們位于FreeRTOS/Source/Portable檔案夾下，
打開FreeRTOS V9.0.0原始碼，在“FreeRTOSv9.0.0\FreeRTOS\Source”目錄下找到所有的‘.c檔案’，將它們拷貝到我們新建的src檔案夾中，

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打開FreeRTOS V9.0.0原始碼，在“FreeRTOSv9.0.0\FreeRTOS\Source\portable”目錄下找到“MemMang”檔案夾與“RVDS”檔案夾，將它們拷貝到我們新建的port檔案夾中

在這里插入圖片描述

打開FreeRTOS V9.0.0原始碼，在“FreeRTOSv9.0.0\ FreeRTOS\Source”目錄下找到“include”檔案夾，它是我們需要用到FreeRTOS的一些頭檔案，將它直接拷貝到我們新建的FreeRTOS檔案夾中，完成這一步之后就可以看到我們新建的FreeRTOS檔案夾已經有3個檔案夾，這3個檔案夾就包含FreeRTOS的核心檔案，至此，FreeRTOS的原始碼就提取完成，

在這里插入圖片描述

添加到工程

添加FreeRTOSConfig.h檔案
FreeRTOSConfig.h檔案是FreeRTOS的工程組態檔，因為FreeRTOS是可以裁剪的實時操作內核，應用于不同的處理器平臺，用戶可以通過修改這個FreeRTOS內核的配置頭檔案來裁剪FreeRTOS的功能，所以我們把它拷貝一份放在user這個檔案夾下面，
打開FreeRTOSv9.0.0原始碼，在“FreeRTOSv9.0.0\FreeRTOS\Demo”檔案夾下面找到“CORTEX_STM32F103_Keil”這個檔案夾，雙擊打開，在其根目錄下找到這個“FreeRTOSConfig.h”檔案，然后拷貝到我們工程的user檔案夾下即可，等下我們需要對這個檔案進行修改，

創建工程分組
接下來我們在mdk里面新建FreeRTOS/src和FreeRTOS/port兩個組檔案夾，其中FreeRTOS/src用于存放src檔案夾的內容，FreeRTOS/port用于存放port\MemMang檔案夾與port\RVDS\ARM_CM3檔案夾的內容，
然后我們將工程檔案中FreeRTOS的內容添加到工程中去，按照已經新建的分組添加我們的FreeRTOS工程原始碼，
在FreeRTOS/port分組中添加MemMang檔案夾中的檔案只需選擇其中一個即可，我們選擇“heap_4.c”，這是FreeRTOS的一個記憶體管理原始碼檔案，
添加完成后：

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** 添加頭檔案路徑**
FreeRTOS的原始碼已經添加到開發環境的組檔案夾下面，編譯的時候需要為這些源檔案指定頭檔案的路徑，不然編譯會報錯，FreeRTOS的原始碼里面只有FreeRTOS\include和FreeRTOS\port\RVDS\ARM_CM3這兩個檔案夾下面有頭檔案，只需要將這兩個頭檔案的路徑在開發環境里面指定即可，同時我們還將FreeRTOSConfig.h這個頭檔案拷貝到了工程根目錄下的user檔案夾下，所以user的路徑也要加到開發環境里面，
在這里插入圖片描述

修改FreeRTOSConfig.h

FreeRTOSConfig.h是直接從demo檔案夾下面拷貝過來的，該頭檔案對裁剪整個FreeRTOS所需的功能的宏均做了定義，有些宏定義被使能，有些宏定義被失能，一開始我們只需要配置最簡單的功能即可，要想隨心所欲的配置FreeRTOS的功能，我們必須對這些宏定義的功能有所掌握，下面我們先簡單的介紹下這些宏定義的含義，然后再對這些宏定義進行修改，

#ifndef FREERTOS_CONFIG_H
#define FREERTOS_CONFIG_H

#include "stm32f10x.h"
#include "bsp_usart.h"


//針對不同的編譯器呼叫不同的stdint.h檔案
#if defined(__ICCARM__) || defined(__CC_ARM) || defined(__GNUC__)
    #include <stdint.h>
    extern uint32_t SystemCoreClock;
#endif

//斷言
#define vAssertCalled(char,int) printf("Error:%s,%d\r\n",char,int)
#define configASSERT(x) if((x)==0) vAssertCalled(__FILE__,__LINE__)

/************************************************************************
 *               FreeRTOS基礎配置配置選項 
 *********************************************************************/
/* 置1：RTOS使用搶占式調度器；置0：RTOS使用協作式調度器（時間片）
 * 
 * 注：在多任務管理機制上，作業系統可以分為搶占式和協作式兩種，
 * 協作式作業系統是任務主動釋放CPU后，切換到下一個任務，
 * 任務切換的時機完全取決于正在運行的任務，
 */
#define configUSE_PREEMPTION					  1

//1使能時間片調度(默認式使能的)
#define configUSE_TIME_SLICING					1		

/* 某些運行FreeRTOS的硬體有兩種方法選擇下一個要執行的任務：
 * 通用方法和特定于硬體的方法（以下簡稱“特殊方法”），
 * 
 * 通用方法：
 *      1.configUSE_PORT_OPTIMISED_TASK_SELECTION 為 0 或者硬體不支持這種特殊方法，
 *      2.可以用于所有FreeRTOS支持的硬體
 *      3.完全用C實作，效率略低于特殊方法，
 *      4.不強制要求限制最大可用優先級數目
 * 特殊方法：
 *      1.必須將configUSE_PORT_OPTIMISED_TASK_SELECTION設定為1，
 *      2.依賴一個或多個特定架構的匯編指令（一般是類似計算前導零[CLZ]指令），
 *      3.比通用方法更高效
 *      4.一般強制限定最大可用優先級數目為32
 * 一般是硬體計算前導零指令，如果所使用的，MCU沒有這些硬體指令的話此宏應該設定為0！
 */
#define configUSE_PORT_OPTIMISED_TASK_SELECTION	        1                       
                                                                        
/* 置1：使能低功耗tickless模式；置0：保持系統節拍（tick）中斷一直運行
 * 假設開啟低功耗的話可能會導致下載出現問題，因為程式在睡眠中,可用以下辦法解決
 * 
 * 下載方法：
 *      1.將開發版正常連接好
 *      2.按住復位按鍵，點擊下載瞬間松開復位按鍵
 *     
 *      1.通過跳線帽將 BOOT 0 接高電平(3.3V)
 *      2.重新上電，下載
 *    
 * 			1.使用FlyMcu擦除一下芯片，然后進行下載
 *			STMISP -> 清除芯片(z)
 */
#define configUSE_TICKLESS_IDLE													0   

/*
 * 寫入實際的CPU內核時鐘頻率，也就是CPU指令執行頻率，通常稱為Fclk
 * Fclk為供給CPU內核的時鐘信號，我們所說的cpu主頻為 XX MHz，
 * 就是指的這個時鐘信號，相應的，1/Fclk即為cpu時鐘周期；
 */
#define configCPU_CLOCK_HZ						  (SystemCoreClock)

//RTOS系統節拍中斷的頻率，即一秒中斷的次數，每次中斷RTOS都會進行任務調度
#define configTICK_RATE_HZ						  (( TickType_t )1000)

//可使用的最大優先級
#define configMAX_PRIORITIES					  (32)

//空閑任務使用的堆疊大小
#define configMINIMAL_STACK_SIZE				((unsigned short)128)
  
//任務名字字串長度
#define configMAX_TASK_NAME_LEN					(16)

 //系統節拍計數器變數資料型別，1表示為16位無符號整形，0表示為32位無符號整形
#define configUSE_16_BIT_TICKS					0                      

//空閑任務放棄CPU使用權給其他同優先級的用戶任務
#define configIDLE_SHOULD_YIELD					1           

//啟用佇列
#define configUSE_QUEUE_SETS					  1    

//開啟任務通知功能，默認開啟
#define configUSE_TASK_NOTIFICATIONS    1   

//使用互斥信號量
#define configUSE_MUTEXES						    1    

//使用遞回互斥信號量                                            
#define configUSE_RECURSIVE_MUTEXES			1   

//為1時使用計數信號量
#define configUSE_COUNTING_SEMAPHORES		1

/* 設定可以注冊的信號量和訊息佇列個數 */
#define configQUEUE_REGISTRY_SIZE				10                                 
                                                                       
#define configUSE_APPLICATION_TASK_TAG		  0                       
                      

/*****************************************************************
              FreeRTOS與記憶體申請有關配置選項                                               
*****************************************************************/
//支持動態記憶體申請
#define configSUPPORT_DYNAMIC_ALLOCATION        1    
//支持靜態記憶體
#define configSUPPORT_STATIC_ALLOCATION					0					
//系統所有總的堆大小
#define configTOTAL_HEAP_SIZE					((size_t)(36*1024))    


/***************************************************************
             FreeRTOS與鉤子函式有關的配置選項                                            
**************************************************************/
/* 置1：使用空閑鉤子（Idle Hook類似于回呼函式）；置0：忽略空閑鉤子
 * 
 * 空閑任務鉤子是一個函式，這個函式由用戶來實作，
 * FreeRTOS規定了函式的名字和引數：void vApplicationIdleHook(void )，
 * 這個函式在每個空閑任務周期都會被呼叫
 * 對于已經洗掉的RTOS任務，空閑任務可以釋放分配給它們的堆疊記憶體，
 * 因此必須保證空閑任務可以被CPU執行
 * 使用空閑鉤子函式設定CPU進入省電模式是很常見的
 * 不可以呼叫會引起空閑任務阻塞的API函式
 */
#define configUSE_IDLE_HOOK						0      

/* 置1：使用時間片鉤子（Tick Hook）；置0：忽略時間片鉤子
 * 
 * 
 * 時間片鉤子是一個函式，這個函式由用戶來實作，
 * FreeRTOS規定了函式的名字和引數：void vApplicationTickHook(void )
 * 時間片中斷可以周期性的呼叫
 * 函式必須非常短小，不能大量使用堆疊，
 * 不能呼叫以”FromISR" 或 "FROM_ISR”結尾的API函式
 */
 /*xTaskIncrementTick函式是在xPortSysTickHandler中斷函式中被呼叫的，因此，vApplicationTickHook()函式執行的時間必須很短才行*/
#define configUSE_TICK_HOOK						0           

//使用記憶體申請失敗鉤子函式
#define configUSE_MALLOC_FAILED_HOOK			0 

/*
 * 大于0時啟用堆疊溢位檢測功能，如果使用此功能 
 * 用戶必須提供一個堆疊溢位鉤子函式，如果使用的話
 * 此值可以為1或者2，因為有兩種堆疊溢位檢測方法 */
#define configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW			0   


/********************************************************************
          FreeRTOS與運行時間和任務狀態收集有關的配置選項   
**********************************************************************/
//啟用運行時間統計功能
#define configGENERATE_RUN_TIME_STATS	        0             
 //啟用可視化跟蹤除錯
#define configUSE_TRACE_FACILITY				      0    
/* 與宏configUSE_TRACE_FACILITY同時為1時會編譯下面3個函式
 * prvWriteNameToBuffer()
 * vTaskList(),
 * vTaskGetRunTimeStats()
*/
#define configUSE_STATS_FORMATTING_FUNCTIONS	1                       
                                                                        
                                                                        
/********************************************************************
                FreeRTOS與協程有關的配置選項                                                
*********************************************************************/
//啟用協程，啟用協程以后必須添加檔案croutine.c
#define configUSE_CO_ROUTINES 			          0                 
//協程的有效優先級數目
#define configMAX_CO_ROUTINE_PRIORITIES       ( 2 )                   


/***********************************************************************
                FreeRTOS與軟體定時器有關的配置選項      
**********************************************************************/
 //啟用軟體定時器
#define configUSE_TIMERS				            1                              
//軟體定時器優先級
#define configTIMER_TASK_PRIORITY		        (configMAX_PRIORITIES-1)        
//軟體定時器佇列長度
#define configTIMER_QUEUE_LENGTH		        10                               
//軟體定時器任務堆疊大小
#define configTIMER_TASK_STACK_DEPTH	      (configMINIMAL_STACK_SIZE*2)    

/************************************************************
            FreeRTOS可選函式配置選項                                                     
************************************************************/
#define INCLUDE_xTaskGetSchedulerState       1                       
#define INCLUDE_vTaskPrioritySet		         1
#define INCLUDE_uxTaskPriorityGet		         1
#define INCLUDE_vTaskDelete				           1
#define INCLUDE_vTaskCleanUpResources	       1
#define INCLUDE_vTaskSuspend			           1
#define INCLUDE_vTaskDelayUntil			         1
#define INCLUDE_vTaskDelay				           1
#define INCLUDE_eTaskGetState			           1
#define INCLUDE_xTimerPendFunctionCall	     1
//#define INCLUDE_xTaskGetCurrentTaskHandle       1
//#define INCLUDE_uxTaskGetStackHighWaterMark     0
//#define INCLUDE_xTaskGetIdleTaskHandle          0


/******************************************************************
            FreeRTOS與中斷有關的配置選項                                                 
******************************************************************/
#ifdef __NVIC_PRIO_BITS
	#define configPRIO_BITS       		__NVIC_PRIO_BITS
#else
	#define configPRIO_BITS       		4                  
#endif
//中斷最低優先級
#define configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY			15     

//系統可管理的最高中斷優先級
#define configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY	5 

#define configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY 		( configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY << (8 - configPRIO_BITS) )	/* 240 */

#define configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY 	( configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY << (8 - configPRIO_BITS) )


/****************************************************************
            FreeRTOS與中斷服務函式有關的配置選項                         
****************************************************************/
#define xPortPendSVHandler 	PendSV_Handler
#define vPortSVCHandler 	SVC_Handler


/* 以下為使用Percepio Tracealyzer需要的東西，不需要時將 configUSE_TRACE_FACILITY 定義為 0 */
#if ( configUSE_TRACE_FACILITY == 1 )
#include "trcRecorder.h"
#define INCLUDE_xTaskGetCurrentTaskHandle               1   // 啟用一個可選函式（該函式被 Trace原始碼使用，默認該值為0 表示不用）
#endif


#endif /* FREERTOS_CONFIG_H */

修改stm32f10x_it.c

SysTick中斷服務函式是一個非常重要的函式，FreeRTOS所有跟時間相關的事情都在里面處理，SysTick就是FreeRTOS的一個心跳時鐘，驅動著FreeRTOS的運行，就像人的心跳一樣，假如沒有心跳，我們就相當于“死了”，同樣的，FreeRTOS沒有了心跳，那么它就會卡死在某個地方，不能進行任務調度，不能運行任何的東西，因此我們需要實作一個FreeRTOS的心跳時鐘，FreeRTOS幫我們實作了SysTick的啟動的配置：在port.c檔案中已經實作vPortSetupTimerInterrupt()函式，并且FreeRTOS通用的SysTick中斷服務函式也實作了：在port.c檔案中已經實作xPortSysTickHandler()函式，所以移植的時候只需要我們在stm32f10x_it.c檔案中實作我們對應（STM32）平臺上的SysTick_Handler()函式即可，FreeRTOS為開發者考慮得特別多，PendSV_Handler()與SVC_Handler()這兩個很重要的函式都幫我們實作了，在在port.c檔案中已經實作xPortPendSVHandler()與vPortSVCHandler()函式，防止我們自己實作不了，那么在stm32f10x_it.c中就需要我們注釋掉PendSV_Handler()與SVC_Handler()這兩個函式了，

//void SVC_Handler(void)
//{
//}

//void PendSV_Handler(void)
//{
//}

extern void xPortSysTickHandler(void);

//systick中斷服務函式
void SysTick_Handler(void)
{	
    #if (INCLUDE_xTaskGetSchedulerState  == 1 )
      if (xTaskGetSchedulerState() != taskSCHEDULER_NOT_STARTED)
      {
    #endif  /* INCLUDE_xTaskGetSchedulerState */  
        xPortSysTickHandler();
    #if (INCLUDE_xTaskGetSchedulerState  == 1 )
      }
    #endif  /* INCLUDE_xTaskGetSchedulerState */
}

創建任務

這里，我們創建一個單任務，任務使用的堆疊和任務控制塊是在創建任務的時候FreeRTOS動態分配的，
任務必須是一個死回圈，否則任務將通過LR回傳，如果LR指向了非法的記憶體就會產生HardFault_Handler，而FreeRTOS指向一個死回圈，那么任務回傳之后就在死回圈中執行，這樣子的任務是不安全的，所以避免這種情況，任務一般都是死回圈并且無回傳值的，
并且每個任務回圈主體中應該有阻塞任務的函式，否則就會餓死比它優先級更低的任務！！！

/* FreeRTOS頭檔案 */
#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"
/* 開發板硬體bsp頭檔案 */
#include "bsp_led.h"

static void AppTaskCreate(void);/* AppTask任務 */

 /* 創建任務句柄 */
static TaskHandle_t AppTask_Handle = NULL;

int main(void)
{	
  BaseType_t xReturn = pdPASS;/* 定義一個創建資訊回傳值，默認為pdPASS */

  /* 開發板硬體初始化 */
  BSP_Init();

   /* 創建AppTaskCreate任務 */
  xReturn = xTaskCreate((TaskFunction_t )AppTask,  /* 任務入口函式 */
                        (const char*    )"AppTask",/* 任務名字 */
                        (uint16_t       )512,  /* 任務堆疊大小 */
                        (void*          )NULL,/* 任務入口函式引數 */
                        (UBaseType_t    )1, /* 任務的優先級 */
                        (TaskHandle_t*  )&AppTask_Handle);/* 任務控制塊指標 */ 
  /* 啟動任務調度 */           
  if(pdPASS == xReturn)
    vTaskStartScheduler();   /* 啟動任務，開啟調度 */
  else
    return -1;  
  
  while(1);   /* 正常不會執行到這里 */    
}

static void AppTask(void* parameter)
{	
    while (1)
    {
        LED1_ON;
        vTaskDelay(500);   /* 延時500個tick */
        LED1_OFF;     
        vTaskDelay(500);   /* 延時500個tick */		 		
    }
}

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修改stm32f10x_it.c

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