第21章 FreeRTOS计数信号量

席萌0209

第21章      FreeRTOS计数信号量

    本章节开始讲解FreeRTOS任务间的同步和资源共享机制，计数信号量。FreeRTOS中计数信号量的源码实现是基于消息队列实现的。
    本章教程配套的例子含Cortex-M3内核的STM32F103和Cortex-M4内核的STM32F407以及F429。
21.1 信号量
21.2 计数信号量API函数
21.3 实验例程说明（任务间通信）
21.4 实验例程说明（中断方式通信）
21.5      总结


21.1 信号量

21.1.1  信号量的概念及其作用

    信号量（semaphores）是20世纪60年代中期EdgserDijkstra发明的。使用信号量的最初目的是为了给共享资源建立一个标志，该标志表示该共享资源被占用情况。这样，当一个任务在访问共享资源之前，就可以先对这个标志进行查询，从而在了解资源被占用的情况之后，再来决定自己的行为。
      实际的应用中，信号量的作用又该如何体现呢？比如有个30人的电脑机房，我们就可以创建信号量的初始化值是30，表示30个可用资源，不理解的初学者表示信号量还有初始值？是的，信号量说白了就是共享资源的数量。另外我们要求一个同学使用一台电脑，这样每有一个同学使用一台电脑，那么信号量的数值就减一，直到30台电脑都被占用，此时信号量的数值就是0。如果此时还有几个同学没有电脑可以使用，那么这几个同学就得等待，直到有同学离开。有一个同学离开，那么信号量的数值就加1，有两个就加2，依此类推。刚才没有电脑用的同学此时就有电脑可以用了，有几个同学用，信号量就减几，直到再次没有电脑可以用，这么一个过程就是使用信号量来管理共享资源的过程。
      平时使用信号量主要实现以下两个功能：
（1）两个任务之间或者中断函数跟任务之间的同步功能，这个和前面章节讲解的事件标志组是类似的。其实就是共享资源为1的时候。
（2）多个共享资源的管理，就像上面举的机房上机的例子。
      针对这两种功能，FreeRTOS分别提供了二值信号量和计数信号量，其中二值信号量可以理解成计数信号量的一种特殊形式，即初始化为仅有一个资源可以使用，只不过FreeRTOS对这两种都提供了API函数，而像RTX，uCOS-II和III是仅提供了一个信号量功能，设置不同的初始值就可以分别实现二值信号量和计数信号量。当然，FreeRTOS使用计数信号量也能够实现同样的效果。
      实际上信号量还有很多其它用法，而且极具挑战性，可以大大的开拓大家的视野，有兴趣的同学可以阅读一下《The Little Book Of Semaphores》，作者是Allen B.Downy。
      本章节主要为大家讲解计数信号量。

21.1.2 FreeRTOS任务间计数信号量的实现

      任务间信号量的实现是指各个任务之间使用信号量实现任务的同步或者资源共享功能。下面我们通过如下的框图来说明一下FreeRTOS计数信号量的实现，让大家有一个形象的认识。

运行条件：
1、创建2个任务Task1和Task2。
2、创建计数信号量可用资源为1。
运行过程描述如下：
    （1）任务Task1运行过程中调用函数xSemaphoreTake获取信号量资源，如果信号量没有被任务Task2占用，Task1将直接获取资源。如果信号量被Task2占用，任务Task1将由运行态转到阻塞状态，等待资源可用。一旦获取了资源并使用完毕后会通过函数xSemaphoreGive释放掉资源。
    （2）任务Task2运行过程中调用函数xSemaphoreTake获取信号量资源，如果信号量没有被任务Task1占用，Task2将直接获取资源。如果信号量被Task1占用，任务Task2将由运行态转到阻塞状态，等待资源可用。一旦获取了资源并使用完毕后会通过函数xSemaphoreGive释放掉资源。

上面就是一个简单的FreeRTOS任务间计数信号量的使用过程。

21.1.3 FreeRTOS中断方式计数信号量的实现

    FreeRTOS中断方式信号量的实现是指中断函数和FreeRTOS任务之间使用信号量。信号量的中断方式主要是用于实现任务同步，与前面章节讲解事件标志组中断方式是一样的。
    下面我们通过如下的框图来说明一下FreeRTOS中断方式信号量的实现，让大家有一个形象的认识。

运行条件：
1、创建一个任务Task1和一个串口接收中断。
2、信号量的初始值为0，串口中断调用函数xSemaphoreGiveFromISR释放信号量，任务Task1调用函数xSemaphoreTake获取信号量资源。
运行过程描述如下：
    （1）任务Task1运行过程中调用函数xSemaphoreTake，由于信号量的初始值是0，没有信号量资源可用，任务Task1由运行态进入到阻塞态。
    （2）Task1阻塞的情况下，串口接收到数据进入到了串口中断服务程序，在串口中断服务程序中调用函数xSemaphoreGiveFromISR释放信号量资源，信号量数值加1，此时信号量计数值为1，任务Task1由阻塞态进入到就绪态，在调度器的作用下由就绪态又进入到运行态，任务Task1获得信号量后，信号量数值减1，此时信号量计数值又变成了0。
    （3）再次循环执行时，任务Task1调用函数xSemaphoreTake由于没有资源可用再次进入到阻塞态，等待串口释放信号量资源，如此往复循环。
上面就是一个简单的FreeRTOS中断方式信号量同步过程。实际应用中，中断方式的消息机制要注意以下四个问题：
      1、中断函数的执行时间越短越好，防止其它低于这个中断优先级的异常不能得到及时响应。
      2、实际应用中，建议不要在中断中实现消息处理，用户可以在中断服务程序里面发送消息通知任务，在任务中实现消息处理，这样可以有效地保证中断服务程序的实时响应。同时此任务也需要设置为高优先级，以便退出中断函数后任务可以得到及时执行。
      3、中断服务程序中一定要调用专用于中断的信号量设置函数，即以FromISR结尾的函数。
      4、在操作系统中实现中断服务程序与裸机编程的区别。
          （1）如果FreeRTOS工程的中断函数中没有调用FreeRTOS的信号量API函数，与裸机编程是一样的。
          （2）如果FreeRTOS工程的中断函数中调用了FreeRTOS的信号量API函数，退出的时候要检测是否有高优先级任务就绪，如果有就绪的，需要在退出中断后进行任务切换，这点与裸机编程稍有区别，详见21.4小节实验例程说明（中断方式）：
          （3）另外强烈推荐用户将Cortex-M3内核的STM32F103和Cortex-M4内核的STM32F407，F429的NVIC优先级分组设置为4,即：NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_4);这样中断优先级的管理将非常方便。
          （4）用户要在FreeRTOS多任务开启前就设置好优先级分组，一旦设置好切记不可再修改。

席萌0209

21.2 计数信号量API函数


使用如下18个函数可以实现FreeRTOS的信号量(含计数信号量，二值信号量和互斥信号)：
    （1）    xSemaphoreCreateBinary()
    （2）    xSemaphoreCreateBinaryStatic()
    （3）    vSemaphoreCreateBinary()
    （4）    xSemaphoreCreateCounting()
    （5）    xSemaphoreCreateCountingStatic()
    （6）    xSemaphoreCreateMutex()
    （7）    xSemaphoreCreateMutexStatic()
    （8）    xSem'CreateRecursiveMutex()
    （9）    xSem'CreateRecursiveMutexStatic()
    （10）    vSemaphoreDelete()
    （11）    xSemaphoreGetMutexHolder()
    （12）    uxSemaphoreGetCount()
    （13）    xSemaphoreTake()
    （14）    xSemaphoreTakeFromISR()
    （15）    xSemaphoreTakeRecursive()
    （16）    xSemaphoreGive()
    （17）    xSemaphoreGiveRecursive()
    （18）    xSemaphoreGiveFromISR()
    关于这18个函数的讲解及其使用方法可以看FreeRTOS在线版手册：

这里我们重点的说以下4个函数：
（1）    xSemaphoreCreateCounting ()
（2）    xSemaphoreGive ()
（3）    xSemaphoreGiveFromISR ()
（4）    xSemaphoreTake ()
因为本章节配套的例子使用的是这4个函数。

21.2.1 函数xSemaphoreCreateCounting


函数原型：

1. SemaphoreHandle_t xSemaphoreCreateCounting( UBaseType_t uxMaxCount,      /* 支持的最大计数值 */
2.                                             UBaseType_t uxInitialCount); /* 初始计数值 */

复制代码

函数描述：
函数xSemaphoreCreateCounting用于创建计数信号量。
    （1）第1个参数是设置此计数信号量支持的最大计数值。
    （2）第2个参数是设置计数信号量的初始值。
    （3）返回值，如果创建成功会返回消息队列的句柄，如果由于FreeRTOSConfig.h文件中heap大小不足，无法为此消息队列提供所需的空间会返回NULL。
使用这个函数要注意以下问题：
1.     此函数是基函数xQueueCreateCountingSemaphore实现的：
        #definexSemaphoreCreateCounting( uxMaxCount, uxInitialCount )       \\
        xQueueCreateCountingSemaphore(( uxMaxCount ), ( uxInitialCount ) )
        函数xQueueCreateCountingSemaphore的实现是基于消息队列函数xQueueGenericCreate实现的。
2.     使用此函数要在FreeRTOSConfig.h文件中使能宏定义：
        #defineconfigUSE_COUNTING_SEMAPHORES   1
使用举例：

1. static SemaphoreHandle_t  xSemaphore = NULL;
3. /*
4. *********************************************************************************************************
5. *    函 数 名: AppObjCreate
6. *    功能说明: 创建任务通信机制
7. *    形    参: 无
8. *    返 回 值: 无
9. *********************************************************************************************************
10. */
11. static void AppObjCreate (void)
12. {
13.      /* 初始化有1个可用资源，当前可用资源为0，此时计数信号量的功能等同二值信号量 */
14.      xSemaphore = xSemaphoreCreateCounting(1, 0);
15.    
16.      if(xSemaphore == NULL)
17.     {
18.         /* 没有创建成功，用户可以在这里加入创建失败的处理机制 */
19.     }
20. }

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21.2.2 函数xSemaphoreGive


函数原型：

1. xSemaphoreGive( SemaphoreHandle_t xSemaphore ); /* 信号量句柄 */

复制代码

函数描述：
函数xSemaphoreGive用于在任务代码中释放信号量。
    （1）第1个参数是信号量句柄。
    （2）返回值，如果信号量释放成功返回pdTRUE，否则返回pdFALSE，因为计数信号量的实现是基于消息队列，返回失败的主要原因是消息队列已经满了。
使用这个函数要注意以下问题：
1.     此函数是基于消息队列函数xQueueGenericSend实现的：
        #define xSemaphoreGive( xSemaphore )                                               \\
        xQueueGenericSend(( QueueHandle_t ) ( xSemaphore ), NULL, semGIVE_BLOCK_TIME, \\
                                 queueSEND_TO_BACK )
2.     此函数是用于任务代码中调用的，故不可以在中断服务程序中调用此函数，中断服务程序中使用的是xSemaphoreGiveFromISR。
3.     使用此函数前，一定要保证用函数xSemaphoreCreateBinary(), xSemaphoreCreateMutex() 或者 xSemaphoreCreateCounting()创建了信号量。
4.     此函数不支持使用xSemaphoreCreateRecursiveMutex()创建的信号量。
使用举例：

1. static SemaphoreHandle_t  xSemaphore = NULL;
4. /*
5. *********************************************************************************************************
6. *    函 数 名: vTaskTaskUserIF
7. *    功能说明: 接口消息处理。
8. *    形    参: pvParameters 是在创建该任务时传递的形参
9. *    返 回 值: 无
10. *   优 先 级: 1  (数值越小优先级越低，这个跟uCOS相反)
11. *********************************************************************************************************
12. */
13. static void vTaskTaskUserIF(void *pvParameters)
14. {
15.      uint8_t ucKeyCode;
16.      uint8_t pcWriteBuffer[500];
17.    
19.     while(1)
20.     {
21.          ucKeyCode = bsp_GetKey();
22.         
23.          if (ucKeyCode != KEY_NONE)
24.          {
25.               switch (ucKeyCode)
26.               {
27.                   
28.                    /* K2键按下 直接发送同步信号给任务vTaskMsgPro */
29.                    case KEY_DOWN_K2:
30.                        printf("K2键按下，直接发送同步信号给任务vTaskMsgPro\\r\\n");
31.                        xSemaphoreGive(xSemaphore);
32.                   
33.                    /* 其他的键值不处理 */
34.                    default:                     
35.                        break;
36.               }
37.          }
38.         
39.          vTaskDelay(20);
40.      }
41. }

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21.2.3 函数xSemaphoreGiveFromISR


函数原型：

1. xSemaphoreGiveFromISR
2.       (
3.         SemaphoreHandle_t xSemaphore,                  /* 信号量句柄 */
4.         signed BaseType_t *pxHigherPriorityTaskWoken   /* 高优先级任务是否被唤醒的状态保存 */
5.       )

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函数描述：
函数xSemaphoreGiveFromISR用于中断服务程序中释放信号量。
（1）第1个参数是信号量句柄。
（2）第2个参数用于保存是否有高优先级任务准备就绪。如果函数执行完毕后，此参数的数值是pdTRUE，说明有高优先级任务要执行，否则没有。
（3）返回值，如果信号量释放成功返回pdTRUE，否则返回errQUEUE_FULL。
使用这个函数要注意以下问题：
1.     此函数是基于消息队列函数xQueueGiveFromISR实现的：
        #define   xSemaphoreGiveFromISR( xSemaphore,pxHigherPriorityTaskWoken )     \\ xQueueGiveFromISR(( QueueHandle_t ) ( xSemaphore ), ( pxHigherPriorityTaskWoken ) )
2.     此函数是用于中断服务程序中调用的，故不可以任务代码中调用此函数，任务代码中中使用的是xSemaphoreGive。
3.     使用此函数前，一定要保证用函数xSemaphoreCreateBinary()或者 xSemaphoreCreateCounting()创建了信号量。
4.     此函数不支持使用xSemaphoreCreateMutex ()创建的信号量。
使用举例：

1. static SemaphoreHandle_t  xSemaphore = NULL;
3. /*
4. *********************************************************************************************************
5. *    函 数 名: TIM2_IRQHandler
6. *    功能说明: 定时器中断。                     
7. *    形    参: 无
8. *    返 回 值: 无
9. *********************************************************************************************************
10. */
11. static void TIM2_IRQHandler (void)
12. {
13.      BaseType_t xHigherPriorityTaskWoken = pdFALSE;
15.      /* 中断消息处理，此处省略 */
16.      ……
17.    
18.      /* 发送同步信号 */
19.      xSemaphoreGiveFromISR(xSemaphore, &xHigherPriorityTaskWoken);
21.      /* 如果xHigherPriorityTaskWoken = pdTRUE，那么退出中断后切到当前最高优先级任务执行 */
22.      portYIELD_FROM_ISR(xHigherPriorityTaskWoken);
23. }

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21.2.4 函数xSemaphoreTake


函数原型：

1. xSemaphoreTake( SemaphoreHandle_t xSemaphore, /* 信号量句柄 */
2.                  TickType_t xTicksToWait );   /* 等待信号量可用的最大等待时间 */

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函数描述：
函数xSemaphoreTake用于在任务代码中获取信号量。
    （1）第1个参数是信号量句柄。
    （2）第2个参数是没有信号量可用时，等待信号量可用的最大等待时间，单位系统时钟节拍。
    （3）返回值，如果创建成功会获取信号量返回pdTRUE，否则返回pdFALSE。
使用这个函数要注意以下问题：
    1.     此函数是用于任务代码中调用的，故不可以在中断服务程序中调用此函数，中断服务程序使用的是xSemaphoreTakeFromISR。
    2.     如果消息队列为空且第2个参数为0，那么此函数会立即返回。
    3.     如果用户将FreeRTOSConfig.h文件中的宏定义INCLUDE_vTaskSuspend配置为1且第2个参数配置为portMAX_DELAY，那么此函数会永久等待直到信号量可用。
使用举例：

1. static SemaphoreHandle_t  xSemaphore = NULL;
3. /*
4. *********************************************************************************************************
5. *    函 数 名: vTaskMsgPro
6. *    功能说明: 使用函数xSemaphoreTake接收定时器中断发送的同步信号
7. *    形    参: pvParameters 是在创建该任务时传递的形参
8. *    返 回 值: 无
9. *   优 先 级: 3
10. *********************************************************************************************************
11. */
12. static void vTaskMsgPro(void *pvParameters)
13. {
14.      BaseType_t xResult;
15.      const TickType_t xMaxBlockTime = pdMS_TO_TICKS(300); /* 设置最大等待时间为300ms */
16.    
17.     while(1)
18.     {
19.          xResult = xSemaphoreTake(xSemaphore, (TickType_t)xMaxBlockTime);
20.         
21.          if(xResult == pdTRUE)
22.          {
23.               /* 接收到同步信号 */
24.               printf("接收到同步信号\\r\\n");
25.          }
26.          else
27.          {
28.               /* 超时 */
29.               bsp_LedToggle(1);
30.               bsp_LedToggle(4);
31.          }
32.     }
33. }

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21.3 实验例程说明（任务间通信）



21.3.1 STM32F103开发板实验


配套例子：
    V4-319_FreeRTOS实验_计数信号量
实验目的：
    1.     学习FreeRTOS的计数信号量。
    2.     使用计数号量实现任务同步功能。
实验内容：
    1.     K1按键按下，串口打印任务执行情况（波特率115200，数据位8，奇偶校验位无，停止位1）。
    2.     K2键按下，直接发送同步信号给任务vTaskMsgPro。
    3.     各个任务实现的功能如下：
              vTaskUserIF任务 ：按键消息处理。
              vTaskLED任务    ：LED闪烁。
              vTaskMsgPro任务：使用函数xSemaphoreTake接收任务vTaskTaskUserIF发送的同步信号。
              vTaskStart任务   ：启动任务，也是最高优先级任务，这里实现按键扫描。
FreeRTOS的配置：
    FreeRTOSConfig.h文件中的配置如下：

1. /* Ensure stdint is only used by the compiler, and not the assembler. */
2. #if defined(__ICCARM__) || defined(__CC_ARM) || defined(__GNUC__)
3. #include <stdint.h>
4. extern volatile uint32_t ulHighFrequencyTimerTicks;
5. #endif
7. #define configUSE_PREEMPTION         1
8. #define configUSE_IDLE_HOOK          0
9. #define configUSE_TICK_HOOK          0
10. #define configCPU_CLOCK_HZ           ( ( unsigned long ) 72000000 )  
11. #define configTICK_RATE_HZ           ( ( TickType_t ) 1000 )
12. #define configMAX_PRIORITIES         ( 5 )
13. #define configMINIMAL_STACK_SIZE     ( ( unsigned short ) 128 )
14. #define configTOTAL_HEAP_SIZE        ( ( size_t ) ( 17 * 1024 ) )
15. #define configMAX_TASK_NAME_LEN      ( 16 )
16. #define configUSE_TRACE_FACILITY      1
17. #define configUSE_16_BIT_TICKS       0
18. #define configIDLE_SHOULD_YIELD      1
19. #define configUSE_COUNTING_SEMAPHORES   1
21. /* Run time and task stats gathering related definitions. */
22. #define configGENERATE_RUN_TIME_STATS                1
23. #define configUSE_STATS_FORMATTING_FUNCTIONS         1
24. #define portCONFIGURE_TIMER_FOR_RUN_TIME_STATS()     (ulHighFrequencyTimerTicks = 0ul)
25. #define portGET_RUN_TIME_COUNTER_VALUE()             ulHighFrequencyTimerTicks
26. //#define portALT_GET_RUN_TIME_COUNTER_VALUE           1
28. /* Co-routine definitions. */
29. #define configUSE_CO_ROUTINES            0
30. #define configMAX_CO_ROUTINE_PRIORITIES ( 2 )
32. /* Set the following definitions to 1 to include the API function, or zero
33. to exclude the API function. */
35. #define INCLUDE_vTaskPrioritySet          1
36. #define INCLUDE_uxTaskPriorityGet         1
37. #define INCLUDE_vTaskDelete               1
38. #define INCLUDE_vTaskCleanUpResources      0
39. #define INCLUDE_vTaskSuspend              1
40. #define INCLUDE_vTaskDelayUntil           1
41. #define INCLUDE_vTaskDelay                1
43. /* Cortex-M specific definitions. */
44. #ifdef __NVIC_PRIO_BITS
45.      /* __BVIC_PRIO_BITS will be specified when CMSIS is being used. */
46.      #define configPRIO_BITS              __NVIC_PRIO_BITS
47. #else
48.      #define configPRIO_BITS              4        /* 15 priority levels */
49. #endif
51. /* The lowest interrupt priority that can be used in a call to a "set priority"
52. function. */
53. #define configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY              0x0f
55. /* The highest interrupt priority that can be used by any interrupt service
56. routine that makes calls to interrupt safe FreeRTOS API functions.  DO NOT CALL
57. INTERRUPT SAFE FREERTOS API FUNCTIONS FROM ANY INTERRUPT THAT HAS A HIGHER
58. PRIORITY THAN THIS! (higher priorities are lower numeric values. */
59. #define configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY         0x01

复制代码

几个重要选项说明：
1、#define configUSE_PREEMPTION        1
        使能抢占式调度器
2、#define configCPU_CLOCK_HZ      ( ( unsigned long ) 72000000 )   
        系统主频72MHz。
3、#define configTICK_RATE_HZ              ( ( TickType_t ) 1000 )
        系统时钟节拍1KHz，即1ms。
4、#define configMAX_PRIORITIES          ( 5 )
        定义可供用户使用的最大优先级数，如果这个定义的是5，那么用户可以使用的优先级号是0,1,2,3,4，不包含5，对于这一点，初学者要特别的注意。
5、#define configTOTAL_HEAP_SIZE        ( ( size_t ) ( 17 * 1024 ) )
        定义堆大小，FreeRTOS内核，用户动态内存申请，任务栈等都需要用这个空间。
6、#define configUSE_COUNTING_SEMAPHORES   1
        使能计数信号量。
7、configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY          0x01
        定义受FreeRTOS管理的最高优先级中断。简单的说就是允许用户在这个中断服务程序里面调用FreeRTOS的API的最高优先级。为了进一步说明这个宏定义的的作用，解释如下：
     （1）使用CM内核的MCU，官方强烈建议将NVIC的优先级分组配置为全抢占式优先级，全部配置为抢占式优先级的好处就是方便管理。
    （2）对于STM32来说，设置NVIC的优先级分组为4时，NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_4)就是全部配置为抢占式优先级。又因为STM32的优先级设置仅使用CM内核8bit中的高4bit，即只能区分2^4 = 16种优先级。因此当优先级分组设置为4的时候可供用户选择抢占式优先级为0到15，共16个优先级，配置为0表示最高优先级，配置为15表示最低优先级，不存在子优先级。
    （3）这里配置configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY为0x01表示用户可以在抢占式优先级为1到15的中断里面调用FreeRTOS的API函数，抢占式优先级为0的中断里面是不允许调用的。
    更多关于这个参数说明请参看第12章。
FreeRTOS任务调试信息（按K1按键，串口打印）：

上面截图中打印出来的任务状态字母B, R, D, S对应如下含义：
    #definetskBLOCKED_CHAR          ( 'B' )  任务阻塞
    #definetskREADY_CHAR           ( 'R' ) 任务就绪
    #definetskDELETED_CHAR           ( 'D' )  任务删除
    #definetskSUSPENDED_CHAR   ( 'S' ) 任务挂起
程序设计：
任务栈大小分配：
    vTaskUserIF任务   ：2048字节
    vTaskLED任务     ：2048字节
    vTaskMsgPro任务 ：2048字节
    vTaskStart任务    ：2048字节
    任务栈空间是在任务创建的时候从FreeRTOSConfig.h文件中定义的heap空间中申请的
    #defineconfigTOTAL_HEAP_SIZE        ( ( size_t )( 17 * 1024 ) )
系统栈大小分配：

FreeROTS初始化：

1. /*
2. *********************************************************************************************************
3. *    函 数 名: main
4. *    功能说明: 标准c程序入口。
5. *    形    参：无
6. *    返 回 值: 无
7. *********************************************************************************************************
8. */
9. int main(void)
10. {
11.      /*
12.        在启动调度前，为了防止初始化STM32外设时有中断服务程序执行，这里禁止全局中断(除了NMI和HardFault)。
13.        这样做的好处是：
14.        1. 防止执行的中断服务程序中有FreeRTOS的API函数。
15.        2. 保证系统正常启动，不受别的中断影响。
16.        3. 关于是否关闭全局中断，大家根据自己的实际情况设置即可。
17.        在移植文件port.c中的函数prvStartFirstTask中会重新开启全局中断。通过指令cpsie i开启，__set_PRIMASK(1)
18.        和cpsie i是等效的。
19.      */
20.      __set_PRIMASK(1);
21.    
22.      /* 硬件初始化 */
23.      bsp_Init();
24.    
25.      /* 1. 初始化一个定时器中断，精度高于滴答定时器中断，这样才可以获得准确的系统信息 仅供调试目的，实际项
26.            目中不要使用，因为这个功能比较影响系统实时性。
27.         2. 为了正确获取FreeRTOS的调试信息，可以考虑将上面的关闭中断指令__set_PRIMASK(1); 注释掉。
28.      */
29.      vSetupSysInfoTest();
30.    
31.      /* 创建任务 */
32.      AppTaskCreate();
34.      /* 创建任务通信机制 */
35.      AppObjCreate();
36.    
37.     /* 启动调度，开始执行任务 */
38.     vTaskStartScheduler();
40.      /*
41.        如果系统正常启动是不会运行到这里的，运行到这里极有可能是用于定时器任务或者空闲任务的
42.        heap空间不足造成创建失败，此要加大FreeRTOSConfig.h文件中定义的heap大小：
43.        #define configTOTAL_HEAP_SIZE        ( ( size_t ) ( 17 * 1024 ) )
44.      */
45.      while(1);
46. }

复制代码

硬件外设初始化
    硬件外设的初始化是在bsp.c文件实现：

1. /*
2. *********************************************************************************************************
3. *    函 数 名: bsp_Init
4. *    功能说明: 初始化硬件设备。只需要调用一次。该函数配置CPU寄存器和外设的寄存器并初始化一些全局变量。
5. *             全局变量。
6. *    形    参: 无
7. *    返 回 值: 无
8. *********************************************************************************************************
9. */
10. void bsp_Init(void)
11. {
12.      /*
13.          由于ST固件库的启动文件已经执行了CPU系统时钟的初始化，所以不必再次重复配置系统时钟。
14.          启动文件配置了CPU主时钟频率、内部Flash访问速度和可选的外部SRAM FSMC初始化。
16.          系统时钟缺省配置为72MHz，如果需要更改，可以修改 system_stm32f10x.c 文件
17.      */
18.    
19.      /* 优先级分组设置为4，可配置0-15级抢占式优先级，0级子优先级，即不存在子优先级。*/     NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_4);
21.      bsp_InitUart();    /* 初始化串口 */
22.      bsp_InitLed();     /* 初始LED指示灯端口 */
23.      bsp_InitKey();     /* 初始化按键 */
24. }

复制代码

FreeRTOS任务创建：

1. /*
2. *********************************************************************************************************
3. *    函 数 名: AppTaskCreate
4. *    功能说明: 创建应用任务
5. *    形    参：无
6. *    返 回 值: 无
7. *********************************************************************************************************
8. */
9. static void AppTaskCreate (void)
10. {
11.     xTaskCreate( vTaskTaskUserIF,   /* 任务函数  */
12.                  "vTaskUserIF",     /* 任务名    */
13.                  512,               /* 任务栈大小，单位word，也就是4字节 */
14.                  NULL,              /* 任务参数  */
15.                  1,                 /* 任务优先级*/
16.                  &xHandleTaskUserIF );  /* 任务句柄  */
17.    
18.    
19.      xTaskCreate( vTaskLED,           /* 任务函数  */
20.                  "vTaskLED",         /* 任务名    */
21.                  512,                /* 任务栈大小，单位word，也就是4字节 */
22.                  NULL,               /* 任务参数  */
23.                  2,                  /* 任务优先级*/
24.                  &xHandleTaskLED ); /* 任务句柄  */
25.    
26.      xTaskCreate( vTaskMsgPro,            /* 任务函数  */
27.                  "vTaskMsgPro",           /* 任务名    */
28.                  512,                     /* 任务栈大小，单位word，也就是4字节 */
29.                  NULL,                    /* 任务参数  */
30.                  3,                       /* 任务优先级*/
31.                  &xHandleTaskMsgPro );  /* 任务句柄  */
32.    
33.    
34.      xTaskCreate( vTaskStart,             /* 任务函数  */
35.                  "vTaskStart",            /* 任务名    */
36.                  512,                     /* 任务栈大小，单位word，也就是4字节 */
37.                  NULL,                    /* 任务参数  */
38.                  4,                       /* 任务优先级*/
39.                  &xHandleTaskStart );   /* 任务句柄  */
40. }

复制代码

FreeRTOS计数信号量创建：

1. /*
2. *********************************************************************************************************
3. *    函 数 名: AppObjCreate
4. *    功能说明: 创建任务通信机制
5. *    形    参: 无
6. *    返 回 值: 无
7. *********************************************************************************************************
8. */
9. static void AppObjCreate (void)
10. {
11.      /* 初始化有1个可用资源，当前可用资源为0，此时计数信号量的功能等同二值信号量 */
12.      xSemaphore = xSemaphoreCreateCounting(1, 0);
13.    
14.      if(xSemaphore == NULL)
15.     {
16.         /* 没有创建成功，用户可以在这里加入创建失败的处理机制 */
17.     }
18. }

复制代码

四个FreeRTOS任务的实现：

1. /*
2. *********************************************************************************************************
3. *    函 数 名: vTaskTaskUserIF
4. *    功能说明: 接口消息处理。
5. *    形    参: pvParameters 是在创建该任务时传递的形参
6. *    返 回 值: 无
7. *   优 先 级: 1  (数值越小优先级越低，这个跟uCOS相反)
8. *********************************************************************************************************
9. */
10. static void vTaskTaskUserIF(void *pvParameters)
11. {
12.      uint8_t ucKeyCode;
13.      uint8_t pcWriteBuffer[500];
14.    
16.     while(1)
17.     {
18.          ucKeyCode = bsp_GetKey();
19.         
20.          if (ucKeyCode != KEY_NONE)
21.          {
22.               switch (ucKeyCode)
23.               {
24.                    /* K1键按下 打印任务执行情况 */
25.                    case KEY_DOWN_K1:         
26.                        printf("=================================================\\r\\n");
27.                        printf("任务名      任务状态 优先级   剩余栈 任务序号\\r\\n");
28.                        vTaskList((char *)&pcWriteBuffer);
29.                        printf("%s\\r\\n", pcWriteBuffer);
30.                   
31.                        printf("\\r\\n任务名       运行计数         使用率\\r\\n");
32.                        vTaskGetRunTimeStats((char *)&pcWriteBuffer);
33.                        printf("%s\\r\\n", pcWriteBuffer);
34.                        break;
35.                   
36.                    /* K2键按下 直接发送同步信号给任务vTaskMsgPro */
37.                    case KEY_DOWN_K2:
38.                        printf("K2键按下，直接发送同步信号给任务vTaskMsgPro\\r\\n");
39.                        xSemaphoreGive(xSemaphore);
40.                   
41.                    /* 其他的键值不处理 */
42.                    default:                    
43.                        break;
44.               }
45.          }
46.         
47.          vTaskDelay(20);
48.      }
49. }
51. /*
52. *********************************************************************************************************
53. *    函 数 名: vTaskLED
54. *    功能说明: LED闪烁
55. *    形    参: pvParameters 是在创建该任务时传递的形参
56. *    返 回 值: 无
57. *   优 先 级: 2
58. *********************************************************************************************************
59. */
60. static void vTaskLED(void *pvParameters)
61. {
62.      TickType_t xLastWakeTime;
63.      const TickType_t xFrequency = 200;
65.      /* 获取当前的系统时间 */
66.     xLastWakeTime = xTaskGetTickCount();
67.    
68.     while(1)
69.     {
70.          bsp_LedToggle(2);
71.          bsp_LedToggle(3);
72.         
73.           /* vTaskDelayUntil是绝对延迟，vTaskDelay是相对延迟。*/
74.         vTaskDelayUntil(&xLastWakeTime, xFrequency);
75.     }
76. }
78. /*
79. *********************************************************************************************************
80. *    函 数 名: vTaskMsgPro
81. *    功能说明: 使用函数xSemaphoreTake接收任务vTaskTaskUserIF发送的同步信号
82. *    形    参: pvParameters 是在创建该任务时传递的形参
83. *    返 回 值: 无
84. *   优 先 级: 3
85. *********************************************************************************************************
86. */
87. static void vTaskMsgPro(void *pvParameters)
88. {
89.      BaseType_t xResult;
90.      const TickType_t xMaxBlockTime = pdMS_TO_TICKS(300); /* 设置最大等待时间为300ms */
91.    
92.     while(1)
93.     {
94.          xResult = xSemaphoreTake(xSemaphore, (TickType_t)xMaxBlockTime);
95.         
96.          if(xResult == pdTRUE)
97.          {
98.               /* 接收到同步信号 */
99.               printf("接收到同步信号\\r\\n");
100.          }
101.          else
102.          {
103.               /* 超时 */
104.               bsp_LedToggle(1);
105.               bsp_LedToggle(4);
106.          }
107.     }
108. }
110. /*
111. *********************************************************************************************************
112. *    函 数 名: vTaskStart
113. *    功能说明: 启动任务，也就是最高优先级任务，这里用作按键扫描。
114. *    形    参: pvParameters 是在创建该任务时传递的形参
115. *    返 回 值: 无
116. *   优 先 级: 4
117. *********************************************************************************************************
118. */
119. static void vTaskStart(void *pvParameters)
120. {
121.     while(1)
122.     {
123.          /* 按键扫描 */
124.          bsp_KeyScan();
125.         vTaskDelay(10);
126.     }
127. }

复制代码

席萌0209

21.3.2 STM32F407开发板实验


配套例子：
       V5-319_FreeRTOS实验_计数信号量
实验目的：
      1.     学习FreeRTOS的计数信号量。
      2.     使用计数号量实现任务同步功能。
实验内容：
      1.     K1按键按下，串口打印任务执行情况（波特率115200，数据位8，奇偶校验位无，停止位1）。
      2.     K2键按下，直接发送同步信号给任务vTaskMsgPro。
      3.     各个任务实现的功能如下：
              vTaskUserIF任务 ：按键消息处理。
              vTaskLED任务    ：LED闪烁。
              vTaskMsgPro任务：使用函数xSemaphoreTake接收任务vTaskTaskUserIF发送的同步信号。
              vTaskStart任务   ：启动任务，也是最高优先级任务，这里实现按键扫描。
FreeRTOS的配置：
    FreeRTOSConfig.h文件中的配置如下：

1. /* Ensure stdint is only used by the compiler, and not the assembler. */
2. #if defined(__ICCARM__) || defined(__CC_ARM) || defined(__GNUC__)
3. #include <stdint.h>
4. extern volatile uint32_t ulHighFrequencyTimerTicks;
6. /* Ensure stdint is only used by the compiler, and not the assembler. */
7. #if defined(__ICCARM__) || defined(__CC_ARM) || defined(__GNUC__)
8. #include <stdint.h>
9. extern volatile uint32_t ulHighFrequencyTimerTicks;
10. #endif
12. #define configUSE_PREEMPTION         1
13. #define configUSE_IDLE_HOOK          0
14. #define configUSE_TICK_HOOK          0
15. #define configCPU_CLOCK_HZ           ( ( unsigned long ) 168000000 )
16. #define configTICK_RATE_HZ           ( ( TickType_t ) 1000 )
17. #define configMAX_PRIORITIES         ( 5 )
18. #define configMINIMAL_STACK_SIZE     ( ( unsigned short ) 128 )
19. #define configTOTAL_HEAP_SIZE        ( ( size_t ) ( 30 * 1024 ) )
20. #define configMAX_TASK_NAME_LEN      ( 16 )
21. #define configUSE_TRACE_FACILITY      1
22. #define configUSE_16_BIT_TICKS       0
23. #define configIDLE_SHOULD_YIELD      1
24. #define configUSE_COUNTING_SEMAPHORES   1
27. /* Run time and task stats gathering related definitions. */
28. #define configGENERATE_RUN_TIME_STATS                1
29. #define configUSE_STATS_FORMATTING_FUNCTIONS         1
30. #define portCONFIGURE_TIMER_FOR_RUN_TIME_STATS()     (ulHighFrequencyTimerTicks = 0ul)
31. #define portGET_RUN_TIME_COUNTER_VALUE()             ulHighFrequencyTimerTicks
32. //#define portALT_GET_RUN_TIME_COUNTER_VALUE           1
34. /* Co-routine definitions. */
35. #define configUSE_CO_ROUTINES             0
36. #define configMAX_CO_ROUTINE_PRIORITIES ( 2 )
38. /* Set the following definitions to 1 to include the API function, or zero
39. to exclude the API function. */
41. #define INCLUDE_vTaskPrioritySet     1
42. #define INCLUDE_uxTaskPriorityGet         1
43. #define INCLUDE_vTaskDelete               1
44. #define INCLUDE_vTaskCleanUpResources 0
45. #define INCLUDE_vTaskSuspend              1
46. #define INCLUDE_vTaskDelayUntil           1
47. #define INCLUDE_vTaskDelay                1
49. /* Cortex-M specific definitions. */
50. #ifdef __NVIC_PRIO_BITS
51.      /* __BVIC_PRIO_BITS will be specified when CMSIS is being used. */
52.      #define configPRIO_BITS              __NVIC_PRIO_BITS
53. #else
54.      #define configPRIO_BITS              4        /* 15 priority levels */
55. #endif
57. /* The lowest interrupt priority that can be used in a call to a "set priority"
58. function. */
59. #define configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY              0x0f
61. /* The highest interrupt priority that can be used by any interrupt service
62. routine that makes calls to interrupt safe FreeRTOS API functions.  DO NOT CALL
63. INTERRUPT SAFE FREERTOS API FUNCTIONS FROM ANY INTERRUPT THAT HAS A HIGHER
64. PRIORITY THAN THIS! (higher priorities are lower numeric values. */
65. #define configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY    0x01

复制代码

几个重要选项说明：
1、#define configUSE_PREEMPTION        1
        使能抢占式调度器
2、#define configCPU_CLOCK_HZ      ( ( unsigned long ) 168000000 )
        系统主频168MHz。
3、#define configTICK_RATE_HZ              ( ( TickType_t ) 1000 )
        系统时钟节拍1KHz，即1ms。
4、#define configMAX_PRIORITIES          ( 5 )
        定义可供用户使用的最大优先级数，如果这个定义的是5，那么用户可以使用的优先级号是0,1,2,3,4，不包含5，对于这一点，初学者要特别的注意。
5、#define configTOTAL_HEAP_SIZE        ( ( size_t ) ( 30 * 1024 ) )
       定义堆大小，FreeRTOS内核，用户动态内存申请，任务栈等都需要用这个空间。
6、#define configUSE_COUNTING_SEMAPHORES   1
        使能计数信号量。
7、configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY          0x01
        定义受FreeRTOS管理的最高优先级中断。简单的说就是允许用户在这个中断服务程序里面调用FreeRTOS的API的最高优先级。为了进一步说明这个宏定义的的作用，解释如下：
    （1）使用CM内核的MCU，官方强烈建议将NVIC的优先级分组配置为全抢占式优先级，全部配置为抢占式优先级的好处就是方便管理。
    （2）对于STM32来说，设置NVIC的优先级分组为4时，NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_4)就是全部配置为抢占式优先级。又因为STM32的优先级设置仅使用CM内核8bit中的高4bit，即只能区分2^4 = 16种优先级。因此当优先级分组设置为4的时候可供用户选择抢占式优先级为0到15，共16个优先级，配置为0表示最高优先级，配置为15表示最低优先级，不存在子优先级。
    （3）这里配置configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY为0x01表示用户可以在抢占式优先级为1到15的中断里面调用FreeRTOS的API函数，抢占式优先级为0的中断里面是不允许调用的。
    更多关于这个参数说明请参看第12章。
FreeRTOS任务调试信息（按K1按键，串口打印）：

上面截图中打印出来的任务状态字母B, R, D, S对应如下含义：
    #definetskBLOCKED_CHAR          ( 'B' )  任务阻塞
    #definetskREADY_CHAR           ( 'R' ) 任务就绪
    #definetskDELETED_CHAR           ( 'D' )  任务删除
    #definetskSUSPENDED_CHAR   ( 'S' ) 任务挂起
程序设计：
任务栈大小分配：
    vTaskUserIF任务   ：2048字节
    vTaskLED任务     ：2048字节
    vTaskMsgPro任务 ：2048字节
    vTaskStart任务    ：2048字节
    任务栈空间是在任务创建的时候从FreeRTOSConfig.h文件中定义的heap空间中申请的
    #defineconfigTOTAL_HEAP_SIZE        ( ( size_t )( 30 * 1024 ) )
系统栈大小分配：

FreeROTS初始化：

1. /*
2. *********************************************************************************************************
3. *    函 数 名: main
4. *    功能说明: 标准c程序入口。
5. *    形    参：无
6. *    返 回 值: 无
7. *********************************************************************************************************
8. */
9. int main(void)
10. {
11.      /*
12.        在启动调度前，为了防止初始化STM32外设时有中断服务程序执行，这里禁止全局中断(除了NMI和HardFault)。
13.        这样做的好处是：
14.        1. 防止执行的中断服务程序中有FreeRTOS的API函数。
15.        2. 保证系统正常启动，不受别的中断影响。
16.        3. 关于是否关闭全局中断，大家根据自己的实际情况设置即可。
17.        在移植文件port.c中的函数prvStartFirstTask中会重新开启全局中断。通过指令cpsie i开启，__set_PRIMASK(1)
18.        和cpsie i是等效的。
19.      */
20.      __set_PRIMASK(1);
21.    
22.      /* 硬件初始化 */
23.      bsp_Init();
24.    
25.      /* 1. 初始化一个定时器中断，精度高于滴答定时器中断，这样才可以获得准确的系统信息 仅供调试目的，实际项
26.            目中不要使用，因为这个功能比较影响系统实时性。
27.         2. 为了正确获取FreeRTOS的调试信息，可以考虑将上面的关闭中断指令__set_PRIMASK(1); 注释掉。
28.      */
29.      vSetupSysInfoTest();
30.    
31.      /* 创建任务 */
32.      AppTaskCreate();
33.    
34.      /* 创建任务通信机制 */
35.      AppObjCreate();
37.     /* 启动调度，开始执行任务 */
38.     vTaskStartScheduler();
40.      /*
41.        如果系统正常启动是不会运行到这里的，运行到这里极有可能是用于定时器任务或者空闲任务的
42.        heap空间不足造成创建失败，此要加大FreeRTOSConfig.h文件中定义的heap大小：
43.        #define configTOTAL_HEAP_SIZE        ( ( size_t ) ( 17 * 1024 ) )
44.      */
45.      while(1);
46. }

复制代码

硬件外设初始化
    硬件外设的初始化是在bsp.c文件实现：

1. /*
2. *********************************************************************************************************
3. *    函 数 名: bsp_Init
4. *    功能说明: 初始化所有的硬件设备。该函数配置CPU寄存器和外设的寄存器并初始化一些全局变量。只需要调用一次
5. *    形    参：无
6. *    返 回 值: 无
7. *********************************************************************************************************
8. */
9. void bsp_Init(void)
10. {
11.      /*
12.          由于ST固件库的启动文件已经执行了CPU系统时钟的初始化，所以不必再次重复配置系统时钟。
13.          启动文件配置了CPU主时钟频率、内部Flash访问速度和可选的外部SRAM FSMC初始化。
15.          系统时钟缺省配置为168MHz，如果需要更改，可以修改 system_stm32f4xx.c 文件
16.      */
17.      /* 优先级分组设置为4，可配置0-15级抢占式优先级，0级子优先级，即不存在子优先级。*/
18.      NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_4);
20.      bsp_InitUart();    /* 初始化串口 */
21.      bsp_InitKey();     /* 初始化按键变量 */
22.      bsp_InitLed();     /* 初始LED指示灯端口 */
23. }

复制代码

FreeRTOS任务创建：

1. /*
2. *********************************************************************************************************
3. *    函 数 名: AppTaskCreate
4. *    功能说明: 创建应用任务
5. *    形    参：无
6. *    返 回 值: 无
7. *********************************************************************************************************
8. */
9. static void AppTaskCreate (void)
10. {
11.     xTaskCreate( vTaskTaskUserIF,   /* 任务函数  */
12.                  "vTaskUserIF",     /* 任务名    */
13.                  512,               /* 任务栈大小，单位word，也就是4字节 */
14.                  NULL,              /* 任务参数  */
15.                  1,                  /* 任务优先级*/
16.                  &xHandleTaskUserIF );  /* 任务句柄  */
17.    
18.    
19.      xTaskCreate( vTaskLED,           /* 任务函数  */
20.                  "vTaskLED",         /* 任务名    */
21.                  512,                /* 任务栈大小，单位word，也就是4字节 */
22.                  NULL,               /* 任务参数  */
23.                  2,                  /* 任务优先级*/
24.                  &xHandleTaskLED ); /* 任务句柄  */
25.    
26.      xTaskCreate( vTaskMsgPro,            /* 任务函数  */
27.                  "vTaskMsgPro",           /* 任务名    */
28.                  512,                     /* 任务栈大小，单位word，也就是4字节 */
29.                  NULL,                    /* 任务参数  */
30.                  3,                       /* 任务优先级*/
31.                  &xHandleTaskMsgPro );  /* 任务句柄  */
32.    
33.    
34.      xTaskCreate( vTaskStart,             /* 任务函数  */
35.                  "vTaskStart",            /* 任务名    */
36.                  512,                     /* 任务栈大小，单位word，也就是4字节 */
37.                  NULL,                    /* 任务参数  */
38.                  4,                       /* 任务优先级*/
39.                  &xHandleTaskStart );   /* 任务句柄  */
40. }

复制代码

FreeRTOS计数信号量创建：

1. /*
2. *********************************************************************************************************
3. *    函 数 名: AppObjCreate
4. *    功能说明: 创建任务通信机制
5. *    形    参: 无
6. *    返 回 值: 无
7. *********************************************************************************************************
8. */
9. static void AppObjCreate (void)
10. {
11.      /* 初始化有1个可用资源，当前可用资源为0，此时计数信号量的功能等同二值信号量 */
12.      xSemaphore = xSemaphoreCreateCounting(1, 0);
13.    
14.      if(xSemaphore == NULL)
15.     {
16.         /* 没有创建成功，用户可以在这里加入创建失败的处理机制 */
17.     }
18. }

复制代码

四个FreeRTOS任务的实现：

1. /*
2. *********************************************************************************************************
3. *    函 数 名: vTaskTaskUserIF
4. *    功能说明: 接口消息处理。
5. *    形    参: pvParameters 是在创建该任务时传递的形参
6. *    返 回 值: 无
7. *   优 先 级: 1  (数值越小优先级越低，这个跟uCOS相反)
8. *********************************************************************************************************
9. */
10. static void vTaskTaskUserIF(void *pvParameters)
11. {
12.      uint8_t ucKeyCode;
13.      uint8_t pcWriteBuffer[500];
14.    
16.     while(1)
17.     {
18.          ucKeyCode = bsp_GetKey();
19.         
20.          if (ucKeyCode != KEY_NONE)
21.          {
22.               switch (ucKeyCode)
23.               {
24.                    /* K1键按下 打印任务执行情况 */
25.                    case KEY_DOWN_K1:         
26.                        printf("=================================================\\r\\n");
27.                        printf("任务名      任务状态 优先级   剩余栈 任务序号\\r\\n");
28.                        vTaskList((char *)&pcWriteBuffer);
29.                        printf("%s\\r\\n", pcWriteBuffer);
30.                   
31.                        printf("\\r\\n任务名       运行计数         使用率\\r\\n");
32.                        vTaskGetRunTimeStats((char *)&pcWriteBuffer);
33.                        printf("%s\\r\\n", pcWriteBuffer);
34.                        break;
35.                   
36.                    /* K2键按下 直接发送同步信号给任务vTaskMsgPro */
37.                    case KEY_DOWN_K2:
38.                        printf("K2键按下，直接发送同步信号给任务vTaskMsgPro\\r\\n");
39.                         xSemaphoreGive(xSemaphore);
40.                   
41.                    /* 其他的键值不处理 */
42.                    default:                    
43.                        break;
44.               }
45.          }
46.         
47.          vTaskDelay(20);
48.      }
49. }
51. /*
52. *********************************************************************************************************
53. *    函 数 名: vTaskLED
54. *    功能说明: LED闪烁
55. *    形    参: pvParameters 是在创建该任务时传递的形参
56. *    返 回 值: 无
57. *   优 先 级: 2
58. *********************************************************************************************************
59. */
60. static void vTaskLED(void *pvParameters)
61. {
62.      TickType_t xLastWakeTime;
63.      const TickType_t xFrequency = 200;
65.      /* 获取当前的系统时间 */
66.     xLastWakeTime = xTaskGetTickCount();
67.    
68.     while(1)
69.     {
70.          bsp_LedToggle(2);
71.          bsp_LedToggle(3);
72.         
73.           /* vTaskDelayUntil是绝对延迟，vTaskDelay是相对延迟。*/
74.         vTaskDelayUntil(&xLastWakeTime, xFrequency);
75.     }
76. }
78. /*
79. *********************************************************************************************************
80. *    函 数 名: vTaskMsgPro
81. *    功能说明: 使用函数xSemaphoreTake接收任务vTaskTaskUserIF发送的同步信号
82. *    形    参: pvParameters 是在创建该任务时传递的形参
83. *    返 回 值: 无
84. *   优 先 级: 3
85. *********************************************************************************************************
86. */
87. static void vTaskMsgPro(void *pvParameters)
88. {
89.      BaseType_t xResult;
90.      const TickType_t xMaxBlockTime = pdMS_TO_TICKS(300); /* 设置最大等待时间为300ms */
91.    
92.     while(1)
93.     {
94.          xResult = xSemaphoreTake(xSemaphore, (TickType_t)xMaxBlockTime);
95.         
96.          if(xResult == pdTRUE)
97.          {
98.               /* 接收到同步信号 */
99.               printf("接收到同步信号\\r\\n");
100.          }
101.          else
102.          {
103.               /* 超时 */
104.               bsp_LedToggle(1);
105.               bsp_LedToggle(4);
106.          }
107.     }
108. }
110. /*
111. *********************************************************************************************************
112. *    函 数 名: vTaskStart
113. *    功能说明: 启动任务，也就是最高优先级任务，这里用作按键扫描。
114. *    形    参: pvParameters 是在创建该任务时传递的形参
115. *    返 回 值: 无
116. *   优 先 级: 4
117. *********************************************************************************************************
118. */
119. static void vTaskStart(void *pvParameters)
120. {
121.     while(1)
122.     {
123.          /* 按键扫描 */
124.          bsp_KeyScan();
125.         vTaskDelay(10);
126.     }
127. }

复制代码

席萌0209

21.3.3 STM32F429开发板实验


配套例子：
      V6-319_FreeRTOS实验_计数信号量
实验目的：
     1.     学习FreeRTOS的计数信号量。
     2.     使用计数号量实现任务同步功能。
实验内容：
     1.     K1按键按下，串口打印任务执行情况（波特率115200，数据位8，奇偶校验位无，停止位1）。
     2.     K2键按下，直接发送同步信号给任务vTaskMsgPro。
     3.     各个任务实现的功能如下：
              vTaskUserIF任务 ：按键消息处理。
              vTaskLED任务    ：LED闪烁。
              vTaskMsgPro任务：使用函数xSemaphoreTake接收任务vTaskTaskUserIF发送的同步信号。
              vTaskStart任务   ：启动任务，也是最高优先级任务，这里实现按键扫描。
FreeRTOS的配置：
    FreeRTOSConfig.h文件中的配置如下：

1. /* Ensure stdint is only used by the compiler, and not the assembler. */
2. #if defined(__ICCARM__) || defined(__CC_ARM) || defined(__GNUC__)
3. #include <stdint.h>
4. extern volatile uint32_t ulHighFrequencyTimerTicks;
5. #endif
7. #define configUSE_PREEMPTION         1
8. #define configUSE_IDLE_HOOK          0
9. #define configUSE_TICK_HOOK          0
10. #define configCPU_CLOCK_HZ           ( ( unsigned long ) 168000000 )
11. #define configTICK_RATE_HZ           ( ( TickType_t ) 1000 )
12. #define configMAX_PRIORITIES         ( 5 )
13. #define configMINIMAL_STACK_SIZE     ( ( unsigned short ) 128 )
14. #define configTOTAL_HEAP_SIZE        ( ( size_t ) ( 30 * 1024 ) )
15. #define configMAX_TASK_NAME_LEN      ( 16 )
16. #define configUSE_TRACE_FACILITY      1
17. #define configUSE_16_BIT_TICKS       0
18. #define configIDLE_SHOULD_YIELD      1
19. #define configUSE_COUNTING_SEMAPHORES   1
22. /* Run time and task stats gathering related definitions. */
23. #define configGENERATE_RUN_TIME_STATS                1
24. #define configUSE_STATS_FORMATTING_FUNCTIONS         1
25. #define portCONFIGURE_TIMER_FOR_RUN_TIME_STATS()     (ulHighFrequencyTimerTicks = 0ul)
26. #define portGET_RUN_TIME_COUNTER_VALUE()             ulHighFrequencyTimerTicks
27. //#define portALT_GET_RUN_TIME_COUNTER_VALUE           1
29. /* Co-routine definitions. */
30. #define configUSE_CO_ROUTINES            0
31. #define configMAX_CO_ROUTINE_PRIORITIES ( 2 )
33. /* Set the following definitions to 1 to include the API function, or zero
34. to exclude the API function. */
36. #define INCLUDE_vTaskPrioritySet          1
37. #define INCLUDE_uxTaskPriorityGet         1
38. #define INCLUDE_vTaskDelete               1
39. #define INCLUDE_vTaskCleanUpResources      0
40. #define INCLUDE_vTaskSuspend              1
41. #define INCLUDE_vTaskDelayUntil           1
42. #define INCLUDE_vTaskDelay                1
44. /* Cortex-M specific definitions. */
45. #ifdef __NVIC_PRIO_BITS
46.      /* __BVIC_PRIO_BITS will be specified when CMSIS is being used. */
47.      #define configPRIO_BITS              __NVIC_PRIO_BITS
48. #else
49.      #define configPRIO_BITS              4        /* 15 priority levels */
50. #endif
52. /* The lowest interrupt priority that can be used in a call to a "set priority"
53. function. */
54. #define configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY              0x0f
56. /* The highest interrupt priority that can be used by any interrupt service
57. routine that makes calls to interrupt safe FreeRTOS API functions.  DO NOT CALL
58. INTERRUPT SAFE FREERTOS API FUNCTIONS FROM ANY INTERRUPT THAT HAS A HIGHER
59. PRIORITY THAN THIS! (higher priorities are lower numeric values. */
60. #define configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY         0x01

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几个重要选项说明：
1、#define configUSE_PREEMPTION        1
        使能抢占式调度器
2、#define configCPU_CLOCK_HZ      ( ( unsigned long ) 168000000 )
        系统主频168MHz。
3、#define configTICK_RATE_HZ              ( ( TickType_t ) 1000 )
        系统时钟节拍1KHz，即1ms。
4、#define configMAX_PRIORITIES          ( 5 )
        定义可供用户使用的最大优先级数，如果这个定义的是5，那么用户可以使用的优先级号是0,1,2,3,4，不包含5，对于这一点，初学者要特别的注意。
5、#define configTOTAL_HEAP_SIZE        ( ( size_t ) ( 30 * 1024 ) )
        定义堆大小，FreeRTOS内核，用户动态内存申请，任务栈等都需要用这个空间。
6、#define configUSE_COUNTING_SEMAPHORES   1
        使能计数信号量。
7、configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY          0x01
        定义受FreeRTOS管理的最高优先级中断。简单的说就是允许用户在这个中断服务程序里面调用FreeRTOS的API的最高优先级。为了进一步说明这个宏定义的的作用，解释如下：
    （1）使用CM内核的MCU，官方强烈建议将NVIC的优先级分组配置为全抢占式优先级，全部配置为抢占式优先级的好处就是方便管理。
    （2）对于STM32来说，设置NVIC的优先级分组为4时，NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_4)就是全部配置为抢占式优先级。又因为STM32的优先级设置仅使用CM内核8bit中的高4bit，即只能区分2^4 = 16种优先级。因此当优先级分组设置为4的时候可供用户选择抢占式优先级为0到15，共16个优先级，配置为0表示最高优先级，配置为15表示最低优先级，不存在子优先级。
    （3）这里配置configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY为0x01表示用户可以在抢占式优先级为1到15的中断里面调用FreeRTOS的API函数，抢占式优先级为0的中断里面是不允许调用的。
    更多关于这个参数说明请参看第12章。
FreeRTOS任务调试信息（按K1按键，串口打印）：

上面截图中打印出来的任务状态字母B, R, D, S对应如下含义：
    #definetskBLOCKED_CHAR          ( 'B' )  任务阻塞
    #definetskREADY_CHAR           ( 'R' ) 任务就绪
    #definetskDELETED_CHAR           ( 'D' )  任务删除
    #definetskSUSPENDED_CHAR   ( 'S' ) 任务挂起
程序设计：
任务栈大小分配：
    vTaskUserIF任务   ：2048字节
    vTaskLED任务     ：2048字节
    vTaskMsgPro任务 ：2048字节
    vTaskStart任务    ：2048字节
    任务栈空间是在任务创建的时候从FreeRTOSConfig.h文件中定义的heap空间中申请的
    #defineconfigTOTAL_HEAP_SIZE        ( ( size_t )( 30 * 1024 ) )
系统栈大小分配：

FreeROTS初始化：

1. /*
2. *********************************************************************************************************
3. *    函 数 名: main
4. *    功能说明: 标准c程序入口。
5. *    形    参：无
6. *    返 回 值: 无
7. *********************************************************************************************************
8. */
9. int main(void)
10. {
11.      /*
12.        在启动调度前，为了防止初始化STM32外设时有中断服务程序执行，这里禁止全局中断(除了NMI和HardFault)。
13.        这样做的好处是：
14.        1. 防止执行的中断服务程序中有FreeRTOS的API函数。
15.        2. 保证系统正常启动，不受别的中断影响。
16.        3. 关于是否关闭全局中断，大家根据自己的实际情况设置即可。
17.        在移植文件port.c中的函数prvStartFirstTask中会重新开启全局中断。通过指令cpsie i开启，__set_PRIMASK(1)
18.        和cpsie i是等效的。
19.      */
20.      __set_PRIMASK(1);
21.    
22.      /* 硬件初始化 */
23.      bsp_Init();
24.    
25.      /* 1. 初始化一个定时器中断，精度高于滴答定时器中断，这样才可以获得准确的系统信息 仅供调试目的，实际项
26.            目中不要使用，因为这个功能比较影响系统实时性。
27.         2. 为了正确获取FreeRTOS的调试信息，可以考虑将上面的关闭中断指令__set_PRIMASK(1); 注释掉。
28.      */
29.      vSetupSysInfoTest();
30.    
31.      /* 创建任务 */
32.      AppTaskCreate();
33.    
34.      /* 创建任务通信机制 */
35.      AppObjCreate();
37.     /* 启动调度，开始执行任务 */
38.     vTaskStartScheduler();
40.      /*
41.        如果系统正常启动是不会运行到这里的，运行到这里极有可能是用于定时器任务或者空闲任务的
42.        heap空间不足造成创建失败，此要加大FreeRTOSConfig.h文件中定义的heap大小：
43.        #define configTOTAL_HEAP_SIZE        ( ( size_t ) ( 17 * 1024 ) )
44.      */
45.      while(1);
46. }

复制代码

硬件外设初始化
    硬件外设的初始化是在bsp.c文件实现：

1. /*
2. *********************************************************************************************************
3. *    函 数 名: bsp_Init
4. *    功能说明: 初始化所有的硬件设备。该函数配置CPU寄存器和外设的寄存器并初始化一些全局变量。只需要调用一次
5. *    形    参：无
6. *    返 回 值: 无
7. *********************************************************************************************************
8. */
9. void bsp_Init(void)
10. {
11.      /*
12.          由于ST固件库的启动文件已经执行了CPU系统时钟的初始化，所以不必再次重复配置系统时钟。
13.          启动文件配置了CPU主时钟频率、内部Flash访问速度和可选的外部SRAM FSMC初始化。
15.          系统时钟缺省配置为168MHz，如果需要更改，可以修改 system_stm32f4xx.c 文件
16.      */
17.      /* 优先级分组设置为4，可配置0-15级抢占式优先级，0级子优先级，即不存在子优先级。*/
18.      NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_4);
19.    
20.      SystemCoreClockUpdate();    /* 根据PLL配置更新系统时钟频率变量 SystemCoreClock */
22.      bsp_InitUart();    /* 初始化串口 */
23.      bsp_InitKey();     /* 初始化按键变量 */
24.      bsp_InitExtIO();   /* FMC总线上扩展了32位输出IO, 操作LED等外设必须初始化 */
25.      bsp_InitLed();     /* 初始LED指示灯端口 */
26. }

复制代码

FreeRTOS任务创建：

1. /*
2. *********************************************************************************************************
3. *    函 数 名: AppTaskCreate
4. *    功能说明: 创建应用任务
5. *    形    参：无
6. *    返 回 值: 无
7. *********************************************************************************************************
8. */
9. static void AppTaskCreate (void)
10. {
11.     xTaskCreate( vTaskTaskUserIF,   /* 任务函数  */
12.                  "vTaskUserIF",     /* 任务名    */
13.                  512,               /* 任务栈大小，单位word，也就是4字节 */
14.                  NULL,              /* 任务参数  */
15.                  1,                 /* 任务优先级*/
16.                  &xHandleTaskUserIF );  /* 任务句柄  */
17.    
18.    
19.      xTaskCreate( vTaskLED,           /* 任务函数  */
20.                  "vTaskLED",         /* 任务名    */
21.                  512,                /* 任务栈大小，单位word，也就是4字节 */
22.                  NULL,               /* 任务参数  */
23.                  2,                  /* 任务优先级*/
24.                  &xHandleTaskLED ); /* 任务句柄  */
25.    
26.      xTaskCreate( vTaskMsgPro,            /* 任务函数  */
27.                  "vTaskMsgPro",           /* 任务名    */
28.                  512,                     /* 任务栈大小，单位word，也就是4字节 */
29.                  NULL,                    /* 任务参数  */
30.                  3,                       /* 任务优先级*/
31.                  &xHandleTaskMsgPro );  /* 任务句柄  */
32.    
33.    
34.      xTaskCreate( vTaskStart,             /* 任务函数  */
35.                  "vTaskStart",            /* 任务名    */
36.                  512,                     /* 任务栈大小，单位word，也就是4字节 */
37.                  NULL,                    /* 任务参数  */
38.                  4,                       /* 任务优先级*/
39.                  &xHandleTaskStart );   /* 任务句柄  */
40. }

复制代码

FreeRTOS计数信号量创建：

1. /*
2. *********************************************************************************************************
3. *    函 数 名: AppObjCreate
4. *    功能说明: 创建任务通信机制
5. *    形    参: 无
6. *    返 回 值: 无
7. *********************************************************************************************************
8. */
9. static void AppObjCreate (void)
10. {
11.      /* 初始化有1个可用资源，当前可用资源为0，此时计数信号量的功能等同二值信号量 */
12.      xSemaphore = xSemaphoreCreateCounting(1, 0);
13.    
14.      if(xSemaphore == NULL)
15.     {
16.         /* 没有创建成功，用户可以在这里加入创建失败的处理机制 */
17.     }
18. }

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四个FreeRTOS任务的实现：

1. /*
2. *********************************************************************************************************
3. *    函 数 名: vTaskTaskUserIF
4. *    功能说明: 接口消息处理。
5. *    形    参: pvParameters 是在创建该任务时传递的形参
6. *    返 回 值: 无
7. *   优 先 级: 1  (数值越小优先级越低，这个跟uCOS相反)
8. *********************************************************************************************************
9. */
10. static void vTaskTaskUserIF(void *pvParameters)
11. {
12.      uint8_t ucKeyCode;
13.      uint8_t pcWriteBuffer[500];
14.    
16.     while(1)
17.     {
18.          ucKeyCode = bsp_GetKey();
19.         
20.          if (ucKeyCode != KEY_NONE)
21.          {
22.               switch (ucKeyCode)
23.               {
24.                    /* K1键按下 打印任务执行情况 */
25.                    case KEY_DOWN_K1:         
26.                        printf("=================================================\\r\\n");
27.                        printf("任务名      任务状态 优先级   剩余栈 任务序号\\r\\n");
28.                        vTaskList((char *)&pcWriteBuffer);
29.                        printf("%s\\r\\n", pcWriteBuffer);
30.                   
31.                        printf("\\r\\n任务名       运行计数         使用率\\r\\n");
32.                        vTaskGetRunTimeStats((char *)&pcWriteBuffer);
33.                        printf("%s\\r\\n", pcWriteBuffer);
34.                        break;
35.                   
36.                    /* K2键按下 直接发送同步信号给任务vTaskMsgPro */
37.                    case KEY_DOWN_K2:
38.                        printf("K2键按下，直接发送同步信号给任务vTaskMsgPro\\r\\n");
39.                        xSemaphoreGive(xSemaphore);
40.                   
41.                    /* 其他的键值不处理 */
42.                    default:                    
43.                        break;
44.               }
45.          }
46.         
47.          vTaskDelay(20);
48.      }
49. }
51. /*
52. *********************************************************************************************************
53. *    函 数 名: vTaskLED
54. *    功能说明: LED闪烁
55. *    形    参: pvParameters 是在创建该任务时传递的形参
56. *    返 回 值: 无
57. *   优 先 级: 2
58. *********************************************************************************************************
59. */
60. static void vTaskLED(void *pvParameters)
61. {
62.      TickType_t xLastWakeTime;
63.      const TickType_t xFrequency = 200;
65.      /* 获取当前的系统时间 */
66.     xLastWakeTime = xTaskGetTickCount();
67.    
68.     while(1)
69.     {
70.          bsp_LedToggle(2);
71.          bsp_LedToggle(3);
72.         
73.           /* vTaskDelayUntil是绝对延迟，vTaskDelay是相对延迟。*/
74.         vTaskDelayUntil(&xLastWakeTime, xFrequency);
75.     }
76. }
78. /*
79. *********************************************************************************************************
80. *    函 数 名: vTaskMsgPro
81. *    功能说明: 使用函数xSemaphoreTake接收任务vTaskTaskUserIF发送的同步信号
82. *    形    参: pvParameters 是在创建该任务时传递的形参
83. *    返 回 值: 无
84. *   优 先 级: 3
85. *********************************************************************************************************
86. */
87. static void vTaskMsgPro(void *pvParameters)
88. {
89.      BaseType_t xResult;
90.      const TickType_t xMaxBlockTime = pdMS_TO_TICKS(300); /* 设置最大等待时间为300ms */
91.    
92.     while(1)
93.     {
94.          xResult = xSemaphoreTake(xSemaphore, (TickType_t)xMaxBlockTime);
95.         
96.          if(xResult == pdTRUE)
97.          {
98.               /* 接收到同步信号 */
99.               printf("接收到同步信号\\r\\n");
100.          }
101.          else
102.          {
103.               /* 超时 */
104.               bsp_LedToggle(1);
105.               bsp_LedToggle(4);
106.          }
107.     }
108. }
110. /*
111. *********************************************************************************************************
112. *    函 数 名: vTaskStart
113. *    功能说明: 启动任务，也就是最高优先级任务，这里用作按键扫描。
114. *    形    参: pvParameters 是在创建该任务时传递的形参
115. *    返 回 值: 无
116. *   优 先 级: 4
117. *********************************************************************************************************
118. */
119. static void vTaskStart(void *pvParameters)
120. {
121.     while(1)
122.     {
123.          /* 按键扫描 */
124.          bsp_KeyScan();
125.         vTaskDelay(10);
126.     }
127. }

复制代码

席萌0209

21.4 实验例程说明（中断方式）



21.4.1 STM32F103开发板实验


配套例子：
      V4-320_FreeRTOS实验_计数信号量（中断方式）
实验目的：
     1.     学习FreeRTOS的计数信号量（中断方式）。
     2.     使用二值信号量实现任务同步功能。
实验内容：
    1.     K1按键按下，串口打印任务执行情况（波特率115200，数据位8，奇偶校验位无，停止位1）。
    2.     K2键按下，启动单次定时器中断，50ms后在定时器中断给任务vTaskMsgPro发送同步信号。
    3.     任务vTaskMsgPro只有接收到bit0和bit1都被设置了才执行串口打印消息。
    4.     各个任务实现的功能如下：
              vTaskUserIF任务   ：按键消息处理。
              vTaskLED任务     ：LED闪烁。
              vTaskMsgPro任务 ：使用函数xSemaphoreTake接收定时器中断发送的同步信号。
              vTaskStart任务    ：启动任务，也是最高优先级任务，这里实现按键扫描。
FreeRTOS的配置：
    FreeRTOSConfig.h文件中的配置如下：

1. /* Ensure stdint is only used by the compiler, and not the assembler. */
2. #if defined(__ICCARM__) || defined(__CC_ARM) || defined(__GNUC__)
3. #include <stdint.h>
4. extern volatile uint32_t ulHighFrequencyTimerTicks;
5. #endif
7. #define configUSE_PREEMPTION         1
8. #define configUSE_IDLE_HOOK          0
9. #define configUSE_TICK_HOOK          0
10. #define configCPU_CLOCK_HZ           ( ( unsigned long ) 72000000 )  
11. #define configTICK_RATE_HZ           ( ( TickType_t ) 1000 )
12. #define configMAX_PRIORITIES         ( 6 )
13. #define configMINIMAL_STACK_SIZE     ( ( unsigned short ) 128 )
14. #define configTOTAL_HEAP_SIZE        ( ( size_t ) ( 17 * 1024 ) )
15. #define configMAX_TASK_NAME_LEN      ( 16 )
16. #define configUSE_TRACE_FACILITY      1
17. #define configUSE_16_BIT_TICKS       0
18. #define configIDLE_SHOULD_YIELD      1
19. #define configUSE_COUNTING_SEMAPHORES   1
21. /* Run time and task stats gathering related definitions. */
22. #define configGENERATE_RUN_TIME_STATS                1
23. #define configUSE_STATS_FORMATTING_FUNCTIONS         1
24. #define portCONFIGURE_TIMER_FOR_RUN_TIME_STATS()     (ulHighFrequencyTimerTicks = 0ul)
25. #define portGET_RUN_TIME_COUNTER_VALUE()             ulHighFrequencyTimerTicks
26. //#define portALT_GET_RUN_TIME_COUNTER_VALUE           1
28. /* Co-routine definitions. */
29. #define configUSE_CO_ROUTINES            0
30. #define configMAX_CO_ROUTINE_PRIORITIES ( 2 )
32. /* Set the following definitions to 1 to include the API function, or zero
33. to exclude the API function. */
35. #define INCLUDE_vTaskPrioritySet          1
36. #define INCLUDE_uxTaskPriorityGet         1
37. #define INCLUDE_vTaskDelete               1
38. #define INCLUDE_vTaskCleanUpResources      0
39. #define INCLUDE_vTaskSuspend              1
40. #define INCLUDE_xTaskResumeFromISR        1
41. #define INCLUDE_vTaskDelayUntil           1
42. #define INCLUDE_vTaskDelay                1
44. /* Cortex-M specific definitions. */
45. #ifdef __NVIC_PRIO_BITS
46.      /* __BVIC_PRIO_BITS will be specified when CMSIS is being used. */
47.      #define configPRIO_BITS              __NVIC_PRIO_BITS
48. #else
49.      #define configPRIO_BITS              4        /* 15 priority levels */
50. #endif
52. /* The lowest interrupt priority that can be used in a call to a "set priority"
53. function. */
54. #define configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY              0x0f
56. /* The highest interrupt priority that can be used by any interrupt service
57. routine that makes calls to interrupt safe FreeRTOS API functions.  DO NOT CALL
58. INTERRUPT SAFE FREERTOS API FUNCTIONS FROM ANY INTERRUPT THAT HAS A HIGHER
59. PRIORITY THAN THIS! (higher priorities are lower numeric values. */
60. #define configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY         0x01

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几个重要选项说明：
1、#define configUSE_PREEMPTION        1
        使能抢占式调度器
2、#define configCPU_CLOCK_HZ      ( ( unsigned long ) 72000000 )   
        系统主频72MHz。
3、#define configTICK_RATE_HZ              ( ( TickType_t ) 1000 )
        系统时钟节拍1KHz，即1ms。
4、#define configMAX_PRIORITIES          ( 6 )
        定义可供用户使用的最大优先级数，如果这个定义的是6，那么用户可以使用的优先级号是0,1,2,3,4,5不包含6，对于这一点，初学者要特别的注意。
5、#define configTOTAL_HEAP_SIZE        ( ( size_t ) ( 17 * 1024 ) )
        定义堆大小，FreeRTOS内核，用户动态内存申请，任务栈等都需要用这个空间。
6、#define configUSE_COUNTING_SEMAPHORES   1
        使能计数信号量。
7、configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY          0x01
        定义受FreeRTOS管理的最高优先级中断。简单的说就是允许用户在这个中断服务程序里面调用FreeRTOS的API的最高优先级。为了进一步说明这个宏定义的的作用，解释如下：
    （1）使用CM内核的MCU，官方强烈建议将NVIC的优先级分组配置为全抢占式优先级，全部配置为抢占式优先级的好处就是方便管理。
    （2）对于STM32来说，设置NVIC的优先级分组为4时，NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_4)就是全部配置为抢占式优先级。又因为STM32的优先级设置仅使用CM内核8bit中的高4bit，即只能区分2^4 = 16种优先级。因此当优先级分组设置为4的时候可供用户选择抢占式优先级为0到15，共16个优先级，配置为0表示最高优先级，配置为15表示最低优先级，不存在子优先级。
    （3）这里配置configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY为0x01表示用户可以在抢占式优先级为1到15的中断里面调用FreeRTOS的API函数，抢占式优先级为0的中断里面是不允许调用的。
    更多关于这个参数说明请参看第12章。
FreeRTOS任务调试信息（按K1按键，串口打印）：

上面截图中打印出来的任务状态字母B, R, D, S对应如下含义：
    #definetskBLOCKED_CHAR          ( 'B' )  任务阻塞
    #definetskREADY_CHAR           ( 'R' ) 任务就绪
    #definetskDELETED_CHAR           ( 'D' )  任务删除
    #definetskSUSPENDED_CHAR   ( 'S' ) 任务挂起
程序设计：
任务栈大小分配：
    vTaskUserIF任务   ：2048字节
    vTaskLED任务     ：2048字节
    vTaskMsgPro任务 ：2048字节
    vTaskStart任务    ：2048字节
    任务栈空间是在任务创建的时候从FreeRTOSConfig.h文件中定义的heap空间中申请的
    #defineconfigTOTAL_HEAP_SIZE        ( ( size_t )( 17 * 1024 ) )
系统栈大小分配：

FreeROTS初始化：

1. /*
2. *********************************************************************************************************
3. *    函 数 名: main
4. *    功能说明: 标准c程序入口。
5. *    形    参：无
6. *    返 回 值: 无
7. *********************************************************************************************************
8. */
9. int main(void)
10. {
11.      /*
12.        在启动调度前，为了防止初始化STM32外设时有中断服务程序执行，这里禁止全局中断(除了NMI和HardFault)。
13.        这样做的好处是：
14.        1. 防止执行的中断服务程序中有FreeRTOS的API函数。
15.        2. 保证系统正常启动，不受别的中断影响。
16.        3. 关于是否关闭全局中断，大家根据自己的实际情况设置即可。
17.        在移植文件port.c中的函数prvStartFirstTask中会重新开启全局中断。通过指令cpsie i开启，__set_PRIMASK(1)
18.        和cpsie i是等效的。
19.      */
20.      __set_PRIMASK(1);
21.    
22.      /* 硬件初始化 */
23.      bsp_Init();
24.    
25.      /* 1. 初始化一个定时器中断，精度高于滴答定时器中断，这样才可以获得准确的系统信息 仅供调试目的，实际项
26.            目中不要使用，因为这个功能比较影响系统实时性。
27.         2. 为了正确获取FreeRTOS的调试信息，可以考虑将上面的关闭中断指令__set_PRIMASK(1); 注释掉。
28.      */
29.      vSetupSysInfoTest();
30.    
31.      /* 创建任务 */
32.      AppTaskCreate();
34.      /* 创建任务通信机制 */
35.      AppObjCreate();
36.    
37.     /* 启动调度，开始执行任务 */
38.     vTaskStartScheduler();
40.      /*
41.        如果系统正常启动是不会运行到这里的，运行到这里极有可能是用于定时器任务或者空闲任务的
42.        heap空间不足造成创建失败，此要加大FreeRTOSConfig.h文件中定义的heap大小：
43.        #define configTOTAL_HEAP_SIZE        ( ( size_t ) ( 17 * 1024 ) )
44.      */
45.      while(1);
46. }

复制代码

硬件外设初始化
    硬件外设的初始化是在bsp.c文件实现：

1. /*
2. *********************************************************************************************************
3. *    函 数 名: bsp_Init
4. *    功能说明: 初始化硬件设备。只需要调用一次。该函数配置CPU寄存器和外设的寄存器并初始化一些全局变量。
5. *             全局变量。
6. *    形    参: 无
7. *    返 回 值: 无
8. *********************************************************************************************************
9. */
10. void bsp_Init(void)
11. {
12.      /*
13.          由于ST固件库的启动文件已经执行了CPU系统时钟的初始化，所以不必再次重复配置系统时钟。
14.          启动文件配置了CPU主时钟频率、内部Flash访问速度和可选的外部SRAM FSMC初始化。
16.          系统时钟缺省配置为72MHz，如果需要更改，可以修改 system_stm32f10x.c 文件
17.      */
18.    
19.      /* 优先级分组设置为4，可配置0-15级抢占式优先级，0级子优先级，即不存在子优先级。*/     NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_4);
21.      bsp_InitUart();    /* 初始化串口 */
22.      bsp_InitLed();     /* 初始LED指示灯端口 */
23.      bsp_InitKey();     /* 初始化按键 */
25.      bsp_InitHardTimer(); /* 初始化TIM2定时器 */
26. }

复制代码

FreeRTOS任务创建：

1. /*
2. *********************************************************************************************************
3. *    函 数 名: AppTaskCreate
4. *    功能说明: 创建应用任务
5. *    形    参：无
6. *    返 回 值: 无
7. *********************************************************************************************************
8. */
9. static void AppTaskCreate (void)
10. {
11.     xTaskCreate( vTaskTaskUserIF,   /* 任务函数  */
12.                  "vTaskUserIF",     /* 任务名    */
13.                  512,                /* 任务栈大小，单位word，也就是4字节 */
14.                  NULL,              /* 任务参数  */
15.                  1,                 /* 任务优先级*/
16.                  &xHandleTaskUserIF );  /* 任务句柄  */
17.    
18.    
19.      xTaskCreate( vTaskLED,           /* 任务函数  */
20.                  "vTaskLED",         /* 任务名    */
21.                  512,                /* 任务栈大小，单位word，也就是4字节 */
22.                  NULL,               /* 任务参数  */
23.                  2,                  /* 任务优先级*/
24.                  &xHandleTaskLED ); /* 任务句柄  */
25.    
26.      xTaskCreate( vTaskMsgPro,            /* 任务函数  */
27.                  "vTaskMsgPro",           /* 任务名    */
28.                  512,                     /* 任务栈大小，单位word，也就是4字节 */
29.                  NULL,                    /* 任务参数  */
30.                  3,                       /* 任务优先级*/
31.                  &xHandleTaskMsgPro );  /* 任务句柄  */
32.    
33.    
34.      xTaskCreate( vTaskStart,             /* 任务函数  */
35.                  "vTaskStart",            /* 任务名    */
36.                  512,                     /* 任务栈大小，单位word，也就是4字节 */
37.                  NULL,                    /* 任务参数  */
38.                  4,                       /* 任务优先级*/
39.                  &xHandleTaskStart );   /* 任务句柄  */
40. }

复制代码

FreeRTOS计数信号量创建：

1. /*
2. *********************************************************************************************************
3. *    函 数 名: AppObjCreate
4. *    功能说明: 创建任务通信机制
5. *    形    参: 无
6. *    返 回 值: 无
7. *********************************************************************************************************
8. */
9. static void AppObjCreate (void)
10. {
11.      /* 初始化有1个可用资源，当前可用资源为0，此时计数信号量的功能等同二值信号量 */
12.      xSemaphore = xSemaphoreCreateCounting(1, 0);
13.    
14.      if(xSemaphore == NULL)
15.     {
16.         /* 没有创建成功，用户可以在这里加入创建失败的处理机制 */
17.     }
19. }

复制代码

四个FreeRTOS任务的实现：

1. /*
2. *********************************************************************************************************
3. *    函 数 名: vTaskTaskUserIF
4. *    功能说明: 接口消息处理。
5. *    形    参: pvParameters 是在创建该任务时传递的形参
6. *    返 回 值: 无
7. *   优 先 级: 1  (数值越小优先级越低，这个跟uCOS相反)
8. *********************************************************************************************************
9. */
10. static void vTaskTaskUserIF(void *pvParameters)
11. {
12.      uint8_t ucKeyCode;
13.      uint8_t pcWriteBuffer[500];
15.     while(1)
16.     {
17.          ucKeyCode = bsp_GetKey();
18.         
19.          if (ucKeyCode != KEY_NONE)
20.          {
21.               switch (ucKeyCode)
22.               {
23.                    /* K1键按下 打印任务执行情况 */
24.                    case KEY_DOWN_K1:         
25.                        printf("=================================================\\r\\n");
26.                        printf("任务名      任务状态 优先级   剩余栈 任务序号\\r\\n");
27.                        vTaskList((char *)&pcWriteBuffer);
28.                        printf("%s\\r\\n", pcWriteBuffer);
29.                   
30.                        printf("\\r\\n任务名       运行计数         使用率\\r\\n");
31.                        vTaskGetRunTimeStats((char *)&pcWriteBuffer);
32.                        printf("%s\\r\\n", pcWriteBuffer);
33.                        break;
34.                   
35.                   /* K2键按下，启动单次定时器中断，50ms后在定时器中断给任务vTaskMsgPro发送同步信号 */
36.                    case KEY_DOWN_K2:
37.                        printf("K2键按下，启动单次定时器中断，50ms后在定时器中断给任务vTaskMsgPro发送同步
38. 信号\\r\\n");
39.                        bsp_StartHardTimer(1 ,50000, (void *)TIM_CallBack1);
40.                        break;
42.                    /* 其他的键值不处理 */
43.                    default:                     
44.                        break;
45.               }
46.          }
47.         
48.          vTaskDelay(20);
49.      }
50. }
52. /*
53. *********************************************************************************************************
54. *    函 数 名: vTaskLED
55. *    功能说明: LED闪烁
56. *    形    参: pvParameters 是在创建该任务时传递的形参
57. *    返 回 值: 无
58. *   优 先 级: 2
59. *********************************************************************************************************
60. */
61. static void vTaskLED(void *pvParameters)
62. {
63.      TickType_t xLastWakeTime;
64.      const TickType_t xFrequency = 200;
66.      /* 获取当前的系统时间 */
67.     xLastWakeTime = xTaskGetTickCount();
68.    
69.     while(1)
70.     {
71.          bsp_LedToggle(2);
72.          bsp_LedToggle(3);
73.         
74.          /* vTaskDelayUntil是绝对延迟，vTaskDelay是相对延迟。*/
75.         vTaskDelayUntil(&xLastWakeTime, xFrequency);
76.     }
77. }
79. /*
80. *********************************************************************************************************
81. *    函 数 名: vTaskMsgPro
82. *    功能说明: 使用函数xSemaphoreTake接收定时器中断发送的同步信号
83. *    形    参: pvParameters 是在创建该任务时传递的形参
84. *    返 回 值: 无
85. *   优 先 级: 3
86. *********************************************************************************************************
87. */
88. static void vTaskMsgPro(void *pvParameters)
89. {
90.      BaseType_t xResult;
91.      const TickType_t xMaxBlockTime = pdMS_TO_TICKS(300); /* 设置最大等待时间为300ms */
92.    
93.     while(1)
94.     {
95.          xResult = xSemaphoreTake(xSemaphore, (TickType_t)xMaxBlockTime);
96.         
97.          if(xResult == pdTRUE)
98.          {
99.               /* 接收到同步信号 */
100.               printf("接收到同步信号\\r\\n");
101.          }
102.          else
103.          {
104.               /* 超时 */
105.               bsp_LedToggle(1);
106.               bsp_LedToggle(4);
107.          }
108.     }
109. }
111. /*
112. *********************************************************************************************************
113. *    函 数 名: vTaskStart
114. *    功能说明: 启动任务，也就是最高优先级任务，这里用作按键扫描。
115. *    形    参: pvParameters 是在创建该任务时传递的形参
116. *    返 回 值: 无
117. *   优 先 级: 4
118. *********************************************************************************************************
119. */
120. static void vTaskStart(void *pvParameters)
121. {
122.     while(1)
123.     {
124.          /* 按键扫描 */
125.          bsp_KeyScan();
126.         vTaskDelay(10);
127.     }
128. }

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定时器中断回调函数中给任务发送计数信号量同步消息：
    定时器中断的初始化和中断函数在bsp_timer.c 文件中实现，这个不是教程的重点，故不作介绍。 这里主要关心函数xSemaphoreGiveFromISR在中断服务程序中的使用方法。

1. /*
2. *********************************************************************************************************
3. *    函 数 名: TIM_CallBack1和TIM_CallBack2
4. *    功能说明: 定时器中断的回调函数，此函数被bsp_StartHardTimer所调用。                        
5. *    形    参: 无
6. *    返 回 值: 无
7. *********************************************************************************************************
8. */
9. static void TIM_CallBack1(void)
10. {
11.      BaseType_t xHigherPriorityTaskWoken = pdFALSE;
12.    
13.      /* 发送同步信号 */
14.      xSemaphoreGiveFromISR(xSemaphore, &xHigherPriorityTaskWoken);
16.      /* 如果xHigherPriorityTaskWoken = pdTRUE，那么退出中断后切到当前最高优先级任务执行 */
17.      portYIELD_FROM_ISR(xHigherPriorityTaskWoken);
18. }

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席萌0209

21.4.2 STM32F407开发板实验


配套例子：
     V5-320_FreeRTOS实验_计数信号量（中断方式）
实验目的：
     1.     学习FreeRTOS的计数信号量（中断方式）。
     2.     使用二值信号量实现任务同步功能。
实验内容：
     1.     K1按键按下，串口打印任务执行情况（波特率115200，数据位8，奇偶校验位无，停止位1）。
     2.     K2键按下，启动单次定时器中断，50ms后在定时器中断给任务vTaskMsgPro发送同步信号。
     3.     任务vTaskMsgPro只有接收到bit0和bit1都被设置了才执行串口打印消息。
     4.     各个任务实现的功能如下：
              vTaskUserIF任务   ：按键消息处理。
              vTaskLED任务     ：LED闪烁。
              vTaskMsgPro任务 ：使用函数xSemaphoreTake接收定时器中断发送的同步信号。
              vTaskStart任务    ：启动任务，也是最高优先级任务，这里实现按键扫描。
FreeRTOS的配置：
    FreeRTOSConfig.h文件中的配置如下：

1. /* Ensure stdint is only used by the compiler, and not the assembler. */
2. #if defined(__ICCARM__) || defined(__CC_ARM) || defined(__GNUC__)
3. #include <stdint.h>
4. extern volatile uint32_t ulHighFrequencyTimerTicks;
6. /* Ensure stdint is only used by the compiler, and not the assembler. */
7. #if defined(__ICCARM__) || defined(__CC_ARM) || defined(__GNUC__)
8. #include <stdint.h>
9. extern volatile uint32_t ulHighFrequencyTimerTicks;
10. #endif
12. #define configUSE_PREEMPTION         1
13. #define configUSE_IDLE_HOOK          0
14. #define configUSE_TICK_HOOK          0
15. #define configCPU_CLOCK_HZ           ( ( unsigned long ) 168000000 )
16. #define configTICK_RATE_HZ           ( ( TickType_t ) 1000 )
17. #define configMAX_PRIORITIES         ( 6 )
18. #define configMINIMAL_STACK_SIZE     ( ( unsigned short ) 128 )
19. #define configTOTAL_HEAP_SIZE        ( ( size_t ) ( 30 * 1024 ) )
20. #define configMAX_TASK_NAME_LEN      ( 16 )
21. #define configUSE_TRACE_FACILITY      1
22. #define configUSE_16_BIT_TICKS       0
23. #define configIDLE_SHOULD_YIELD      1
24. #define configUSE_COUNTING_SEMAPHORES   1
27. /* Run time and task stats gathering related definitions. */
28. #define configGENERATE_RUN_TIME_STATS                1
29. #define configUSE_STATS_FORMATTING_FUNCTIONS         1
30. #define portCONFIGURE_TIMER_FOR_RUN_TIME_STATS()     (ulHighFrequencyTimerTicks = 0ul)
31. #define portGET_RUN_TIME_COUNTER_VALUE()             ulHighFrequencyTimerTicks
32. //#define portALT_GET_RUN_TIME_COUNTER_VALUE           1
34. /* Co-routine definitions. */
35. #define configUSE_CO_ROUTINES             0
36. #define configMAX_CO_ROUTINE_PRIORITIES ( 2 )
38. /* Set the following definitions to 1 to include the API function, or zero
39. to exclude the API function. */
41. #define INCLUDE_vTaskPrioritySet          1
42. #define INCLUDE_uxTaskPriorityGet         1
43. #define INCLUDE_vTaskDelete               1
44. #define INCLUDE_vTaskCleanUpResources      0
45. #define INCLUDE_vTaskSuspend              1
46. #define INCLUDE_xTaskResumeFromISR        1
47. #define INCLUDE_vTaskDelayUntil           1
48. #define INCLUDE_vTaskDelay                1
51. /* Cortex-M specific definitions. */
52. #ifdef __NVIC_PRIO_BITS
53.      /* __BVIC_PRIO_BITS will be specified when CMSIS is being used. */
54.      #define configPRIO_BITS              __NVIC_PRIO_BITS
55. #else
56.      #define configPRIO_BITS              4        /* 15 priority levels */
57. #endif
59. /* The lowest interrupt priority that can be used in a call to a "set priority"
60. function. */
61. #define configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY              0x0f
63. /* The highest interrupt priority that can be used by any interrupt service
64. routine that makes calls to interrupt safe FreeRTOS API functions.  DO NOT CALL
65. INTERRUPT SAFE FREERTOS API FUNCTIONS FROM ANY INTERRUPT THAT HAS A HIGHER
66. PRIORITY THAN THIS! (higher priorities are lower numeric values. */
67. #define configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY    0x01

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几个重要选项说明：
1、#define configUSE_PREEMPTION        1
        使能抢占式调度器
2、#define configCPU_CLOCK_HZ      ( ( unsigned long ) 168000000 )
        系统主频168MHz。
3、#define configTICK_RATE_HZ              ( ( TickType_t ) 1000 )
        系统时钟节拍1KHz，即1ms。
4、#define configMAX_PRIORITIES          ( 6 )
        定义可供用户使用的最大优先级数，如果这个定义的是6，那么用户可以使用的优先级号是0,1,2,3,4,5不包含6，对于这一点，初学者要特别的注意。
5、#define configTOTAL_HEAP_SIZE        ( ( size_t ) ( 30 * 1024 ) )
        定义堆大小，FreeRTOS内核，用户动态内存申请，任务栈等都需要用这个空间。
6、#define configUSE_COUNTING_SEMAPHORES   1
        使能计数信号量。
7、configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY          0x01
        定义受FreeRTOS管理的最高优先级中断。简单的说就是允许用户在这个中断服务程序里面调用FreeRTOS的API的最高优先级。为了进一步说明这个宏定义的的作用，解释如下：
    （1）使用CM内核的MCU，官方强烈建议将NVIC的优先级分组配置为全抢占式优先级，全部配置为抢占式优先级的好处就是方便管理。
    （2）对于STM32来说，设置NVIC的优先级分组为4时，NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_4)就是全部配置为抢占式优先级。又因为STM32的优先级设置仅使用CM内核8bit中的高4bit，即只能区分2^4 = 16种优先级。因此当优先级分组设置为4的时候可供用户选择抢占式优先级为0到15，共16个优先级，配置为0表示最高优先级，配置为15表示最低优先级，不存在子优先级。
    （3）这里配置configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY为0x01表示用户可以在抢占式优先级为1到15的中断里面调用FreeRTOS的API函数，抢占式优先级为0的中断里面是不允许调用的。
    更多关于这个参数说明请参看第12章。
FreeRTOS任务调试信息（按K1按键，串口打印）：

上面截图中打印出来的任务状态字母B, R, D, S对应如下含义：
    #definetskBLOCKED_CHAR          ( 'B' )  任务阻塞
    #definetskREADY_CHAR           ( 'R' ) 任务就绪
    #definetskDELETED_CHAR           ( 'D' )  任务删除
    #definetskSUSPENDED_CHAR   ( 'S' ) 任务挂起
程序设计：
任务栈大小分配：
    vTaskUserIF任务   ：2048字节
    vTaskLED任务     ：2048字节
    vTaskMsgPro任务 ：2048字节
    vTaskStart任务    ：2048字节
    任务栈空间是在任务创建的时候从FreeRTOSConfig.h文件中定义的heap空间中申请的
    #defineconfigTOTAL_HEAP_SIZE        ( ( size_t )( 30 * 1024 ) )
系统栈大小分配：

FreeROTS初始化：

1. /*
2. *********************************************************************************************************
3. *    函 数 名: main
4. *    功能说明: 标准c程序入口。
5. *    形    参：无
6. *    返 回 值: 无
7. *********************************************************************************************************
8. */
9. int main(void)
10. {
11.      /*
12.        在启动调度前，为了防止初始化STM32外设时有中断服务程序执行，这里禁止全局中断(除了NMI和HardFault)。
13.        这样做的好处是：
14.        1. 防止执行的中断服务程序中有FreeRTOS的API函数。
15.        2. 保证系统正常启动，不受别的中断影响。
16.        3. 关于是否关闭全局中断，大家根据自己的实际情况设置即可。
17.        在移植文件port.c中的函数prvStartFirstTask中会重新开启全局中断。通过指令cpsie i开启，__set_PRIMASK(1)
18.        和cpsie i是等效的。
19.      */
20.      __set_PRIMASK(1);
21.    
22.      /* 硬件初始化 */
23.      bsp_Init();
24.    
25.      /* 1. 初始化一个定时器中断，精度高于滴答定时器中断，这样才可以获得准确的系统信息 仅供调试目的，实际项
26.            目中不要使用，因为这个功能比较影响系统实时性。
27.         2. 为了正确获取FreeRTOS的调试信息，可以考虑将上面的关闭中断指令__set_PRIMASK(1); 注释掉。
28.      */
29.      vSetupSysInfoTest();
30.    
31.      /* 创建任务 */
32.      AppTaskCreate();
34. /* 创建任务通信机制 */
35.      AppObjCreate();
36.    
37.     /* 启动调度，开始执行任务 */
38.     vTaskStartScheduler();
40.      /*
41.        如果系统正常启动是不会运行到这里的，运行到这里极有可能是用于定时器任务或者空闲任务的
42.        heap空间不足造成创建失败，此要加大FreeRTOSConfig.h文件中定义的heap大小：
43.        #define configTOTAL_HEAP_SIZE        ( ( size_t ) ( 17 * 1024 ) )
44.      */
45.      while(1);
46. }

复制代码

硬件外设初始化
    硬件外设的初始化是在bsp.c文件实现：

1. /*
2. *********************************************************************************************************
3. *    函 数 名: bsp_Init
4. *    功能说明: 初始化所有的硬件设备。该函数配置CPU寄存器和外设的寄存器并初始化一些全局变量。只需要调用一次
5. *    形    参：无
6. *    返 回 值: 无
7. *********************************************************************************************************
8. */
9. void bsp_Init(void)
10. {
11.      /*
12.          由于ST固件库的启动文件已经执行了CPU系统时钟的初始化，所以不必再次重复配置系统时钟。
13.          启动文件配置了CPU主时钟频率、内部Flash访问速度和可选的外部SRAM FSMC初始化。
15.          系统时钟缺省配置为168MHz，如果需要更改，可以修改 system_stm32f4xx.c 文件
16.      */
17.      /* 优先级分组设置为4，可配置0-15级抢占式优先级，0级子优先级，即不存在子优先级。*/
18.      NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_4);
20.      bsp_InitUart();    /* 初始化串口 */
21.      bsp_InitKey();     /* 初始化按键变量 */
22.      bsp_InitLed();     /* 初始LED指示灯端口 */
24. bsp_InitHardTimer(); /* 初始化TIM2定时器 */
25. }

复制代码

FreeRTOS任务创建：

1. /*
2. *********************************************************************************************************
3. *    函 数 名: AppTaskCreate
4. *    功能说明: 创建应用任务
5. *    形    参：无
6. *    返 回 值: 无
7. *********************************************************************************************************
8. */
9. static void AppTaskCreate (void)
10. {
11.     xTaskCreate( vTaskTaskUserIF,   /* 任务函数  */
12.                  "vTaskUserIF",     /* 任务名    */
13.                  512,               /* 任务栈大小，单位word，也就是4字节 */
14.                  NULL,              /* 任务参数  */
15.                  1,                 /* 任务优先级*/
16.                  &xHandleTaskUserIF );  /* 任务句柄  */
17.    
18.    
19.      xTaskCreate( vTaskLED,           /* 任务函数  */
20.                  "vTaskLED",         /* 任务名    */
21.                  512,                /* 任务栈大小，单位word，也就是4字节 */
22.                  NULL,               /* 任务参数  */
23.                  2,                  /* 任务优先级*/
24.                  &xHandleTaskLED ); /* 任务句柄  */
25.    
26.      xTaskCreate( vTaskMsgPro,            /* 任务函数  */
27.                  "vTaskMsgPro",           /* 任务名    */
28.                  512,                     /* 任务栈大小，单位word，也就是4字节 */
29.                  NULL,                    /* 任务参数  */
30.                  3,                       /* 任务优先级*/
31.                  &xHandleTaskMsgPro );  /* 任务句柄  */
32.    
33.    
34.      xTaskCreate( vTaskStart,             /* 任务函数  */
35.                  "vTaskStart",            /* 任务名    */
36.                  512,                     /* 任务栈大小，单位word，也就是4字节 */
37.                  NULL,                    /* 任务参数  */
38.                  4,                       /* 任务优先级*/
39.                  &xHandleTaskStart );   /* 任务句柄  */
40. }

复制代码

FreeRTOS计数信号量创建：

1. /*
2. *********************************************************************************************************
3. *    函 数 名: AppObjCreate
4. *    功能说明: 创建任务通信机制
5. *    形    参: 无
6. *    返 回 值: 无
7. *********************************************************************************************************
8. */
9. static void AppObjCreate (void)
10. {
11.      /* 初始化有1个可用资源，当前可用资源为0，此时计数信号量的功能等同二值信号量 */
12.      xSemaphore = xSemaphoreCreateCounting(1, 0);
13.    
14.      if(xSemaphore == NULL)
15.     {
16.         /* 没有创建成功，用户可以在这里加入创建失败的处理机制 */
17.     }
19. }

复制代码

四个FreeRTOS任务的实现：

1. /*
2. *********************************************************************************************************
3. *    函 数 名: vTaskTaskUserIF
4. *    功能说明: 接口消息处理。
5. *    形    参: pvParameters 是在创建该任务时传递的形参
6. *    返 回 值: 无
7. *   优 先 级: 1  (数值越小优先级越低，这个跟uCOS相反)
8. *********************************************************************************************************
9. */
10. static void vTaskTaskUserIF(void *pvParameters)
11. {
12.      uint8_t ucKeyCode;
13.      uint8_t pcWriteBuffer[500];
15.     while(1)
16.     {
17.          ucKeyCode = bsp_GetKey();
18.         
19.          if (ucKeyCode != KEY_NONE)
20.          {
21.               switch (ucKeyCode)
22.               {
23.                    /* K1键按下 打印任务执行情况 */
24.                    case KEY_DOWN_K1:         
25.                        printf("=================================================\\r\\n");
26.                        printf("任务名      任务状态 优先级   剩余栈 任务序号\\r\\n");
27.                        vTaskList((char *)&pcWriteBuffer);
28.                        printf("%s\\r\\n", pcWriteBuffer);
29.                   
30.                        printf("\\r\\n任务名       运行计数         使用率\\r\\n");
31.                        vTaskGetRunTimeStats((char *)&pcWriteBuffer);
32.                        printf("%s\\r\\n", pcWriteBuffer);
33.                        break;
34.                   
35.                    /* K2键按下，启动单次定时器中断，50ms后在定时器中断给任务vTaskMsgPro发送同步信号 */
36.                    case KEY_DOWN_K2:
37.                        printf("K2键按下，启动单次定时器中断，50ms后在定时器中断给任务vTaskMsgPro发送同步
38. 信号\\r\\n");
39.                        bsp_StartHardTimer(1 ,50000, (void *)TIM_CallBack1);
40.                        break;
42.                    /* 其他的键值不处理 */
43.                    default:                    
44.                        break;
45.               }
46.          }
47.         
48.          vTaskDelay(20);
49.      }
50. }
52. /*
53. *********************************************************************************************************
54. *    函 数 名: vTaskLED
55. *    功能说明: LED闪烁
56. *    形    参: pvParameters 是在创建该任务时传递的形参
57. *    返 回 值: 无
58. *   优 先 级: 2
59. *********************************************************************************************************
60. */
61. static void vTaskLED(void *pvParameters)
62. {
63.      TickType_t xLastWakeTime;
64.      const TickType_t xFrequency = 200;
66.      /* 获取当前的系统时间 */
67.     xLastWakeTime = xTaskGetTickCount();
68.    
69.     while(1)
70.     {
71.          bsp_LedToggle(2);
72.          bsp_LedToggle(3);
73.         
74.          /* vTaskDelayUntil是绝对延迟，vTaskDelay是相对延迟。*/
75.         vTaskDelayUntil(&xLastWakeTime, xFrequency);
76.     }
77. }
79. /*
80. *********************************************************************************************************
81. *    函 数 名: vTaskMsgPro
82. *    功能说明: 使用函数xSemaphoreTake接收定时器中断发送的同步信号
83. *    形    参: pvParameters 是在创建该任务时传递的形参
84. *    返 回 值: 无
85. *   优 先 级: 3
86. *********************************************************************************************************
87. */
88. static void vTaskMsgPro(void *pvParameters)
89. {
90.      BaseType_t xResult;
91.      const TickType_t xMaxBlockTime = pdMS_TO_TICKS(300); /* 设置最大等待时间为300ms */
92.    
93.     while(1)
94.     {
95.          xResult = xSemaphoreTake(xSemaphore, (TickType_t)xMaxBlockTime);
96.         
97.          if(xResult == pdTRUE)
98.          {
99.               /* 接收到同步信号 */
100.               printf("接收到同步信号\\r\\n");
101.          }
102.          else
103.          {
104.               /* 超时 */
105.               bsp_LedToggle(1);
106.               bsp_LedToggle(4);
107.          }
108.     }
109. }
111. /*
112. *********************************************************************************************************
113. *    函 数 名: vTaskStart
114. *    功能说明: 启动任务，也就是最高优先级任务，这里用作按键扫描。
115. *    形    参: pvParameters 是在创建该任务时传递的形参
116. *    返 回 值: 无
117. *   优 先 级: 4
118. *********************************************************************************************************
119. */
120. static void vTaskStart(void *pvParameters)
121. {
122.     while(1)
123.     {
124.          /* 按键扫描 */
125.          bsp_KeyScan();
126.         vTaskDelay(10);
127.     }
128. }

复制代码

定时器中断回调函数中给任务发送计数信号量同步消息：
     定时器中断的初始化和中断函数在bsp_timer.c 文件中实现，这个不是教程的重点，故不作介绍。 这里主要关心函数xSemaphoreGiveFromISR在中断服务程序中的使用方法。

1. /*
2. *********************************************************************************************************
3. *    函 数 名: TIM_CallBack1和TIM_CallBack2
4. *    功能说明: 定时器中断的回调函数，此函数被bsp_StartHardTimer所调用。                        
5. *    形    参: 无
6. *    返 回 值: 无
7. *********************************************************************************************************
8. */
9. static void TIM_CallBack1(void)
10. {
11.      BaseType_t xHigherPriorityTaskWoken = pdFALSE;
12.    
13.      /* 发送同步信号 */
14.      xSemaphoreGiveFromISR(xSemaphore, &xHigherPriorityTaskWoken);
16.      /* 如果xHigherPriorityTaskWoken = pdTRUE，那么退出中断后切到当前最高优先级任务执行 */
17.      portYIELD_FROM_ISR(xHigherPriorityTaskWoken);
18. }

复制代码

席萌0209

21.4.3 STM32F429开发板实验


配套例子：
     V6-320_FreeRTOS实验_计数信号量（中断方式）
实验目的：
    1.     学习FreeRTOS的计数信号量（中断方式）。
    2.     使用二值信号量实现任务同步功能。
实验内容：
    1.     K1按键按下，串口打印任务执行情况（波特率115200，数据位8，奇偶校验位无，停止位1）。
    2.     K2键按下，启动单次定时器中断，50ms后在定时器中断给任务vTaskMsgPro发送同步信号。
    3.     任务vTaskMsgPro只有接收到bit0和bit1都被设置了才执行串口打印消息。
    4.     各个任务实现的功能如下：
              vTaskUserIF任务   ：按键消息处理。
              vTaskLED任务     ：LED闪烁。
              vTaskMsgPro任务 ：使用函数xSemaphoreTake接收定时器中断发送的同步信号。
              vTaskStart任务    ：启动任务，也是最高优先级任务，这里实现按键扫描。
FreeRTOS的配置：
   FreeRTOSConfig.h文件中的配置如下：

1. /* Ensure stdint is only used by the compiler, and not the assembler. */
2. #if defined(__ICCARM__) || defined(__CC_ARM) || defined(__GNUC__)
3. #include <stdint.h>
4. extern volatile uint32_t ulHighFrequencyTimerTicks;
5. #endif
7. #define configUSE_PREEMPTION         1
8. #define configUSE_IDLE_HOOK          0
9. #define configUSE_TICK_HOOK          0
10. #define configCPU_CLOCK_HZ           ( ( unsigned long ) 168000000 )
11. #define configTICK_RATE_HZ           ( ( TickType_t ) 1000 )
12. #define configMAX_PRIORITIES         ( 5 )
13. #define configMINIMAL_STACK_SIZE     ( ( unsigned short ) 128 )
14. #define configTOTAL_HEAP_SIZE        ( ( size_t ) ( 30 * 1024 ) )
15. #define configMAX_TASK_NAME_LEN      ( 16 )
16. #define configUSE_TRACE_FACILITY      1
17. #define configUSE_16_BIT_TICKS       0
18. #define configIDLE_SHOULD_YIELD      1
19. #define configUSE_COUNTING_SEMAPHORES   1
21. /* Run time and task stats gathering related definitions. */
22. #define configGENERATE_RUN_TIME_STATS                1
23. #define configUSE_STATS_FORMATTING_FUNCTIONS         1
24. #define portCONFIGURE_TIMER_FOR_RUN_TIME_STATS()     (ulHighFrequencyTimerTicks = 0ul)
25. #define portGET_RUN_TIME_COUNTER_VALUE()             ulHighFrequencyTimerTicks
26. //#define portALT_GET_RUN_TIME_COUNTER_VALUE           1
28. /* Co-routine definitions. */
29. #define configUSE_CO_ROUTINES            0
30. #define configMAX_CO_ROUTINE_PRIORITIES ( 2 )
32. /* Set the following definitions to 1 to include the API function, or zero
33. to exclude the API function. */
35. #define INCLUDE_vTaskPrioritySet          1
36. #define INCLUDE_uxTaskPriorityGet         1
37. #define INCLUDE_vTaskDelete               1
38. #define INCLUDE_vTaskCleanUpResources      0
39. #define INCLUDE_vTaskSuspend              1
40. #define INCLUDE_xTaskResumeFromISR        1
41. #define INCLUDE_vTaskDelayUntil           1
42. #define INCLUDE_vTaskDelay                1
44. /* Cortex-M specific definitions. */
45. #ifdef __NVIC_PRIO_BITS
46.      /* __BVIC_PRIO_BITS will be specified when CMSIS is being used. */
47.      #define configPRIO_BITS              __NVIC_PRIO_BITS
48. #else
49.      #define configPRIO_BITS              4        /* 15 priority levels */
50. #endif
52. /* The lowest interrupt priority that can be used in a call to a "set priority"
53. function. */
54. #define configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY              0x0f
56. /* The highest interrupt priority that can be used by any interrupt service
57. routine that makes calls to interrupt safe FreeRTOS API functions.  DO NOT CALL
58. INTERRUPT SAFE FREERTOS API FUNCTIONS FROM ANY INTERRUPT THAT HAS A HIGHER
59. PRIORITY THAN THIS! (higher priorities are lower numeric values. */
60. #define configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY         0x01

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几个重要选项说明：
1、#define configUSE_PREEMPTION        1
         使能抢占式调度器
2、#define configCPU_CLOCK_HZ      ( ( unsigned long ) 168000000 )
        系统主频168MHz。
3、#define configTICK_RATE_HZ              ( ( TickType_t ) 1000 )
        系统时钟节拍1KHz，即1ms。
4、#define configMAX_PRIORITIES          ( 5 )
        定义可供用户使用的最大优先级数，如果这个定义的是5，那么用户可以使用的优先级号是0,1,2,3,4，不包含5，对于这一点，初学者要特别的注意。
5、#define configTOTAL_HEAP_SIZE        ( ( size_t ) ( 30 * 1024 ) )
        定义堆大小，FreeRTOS内核，用户动态内存申请，任务栈等都需要用这个空间。
6、#define configUSE_COUNTING_SEMAPHORES   1
        使能计数信号量。
7、configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY          0x01
        定义受FreeRTOS管理的最高优先级中断。简单的说就是允许用户在这个中断服务程序里面调用FreeRTOS的API的最高优先级。为了进一步说明这个宏定义的的作用，解释如下：
    （1）使用CM内核的MCU，官方强烈建议将NVIC的优先级分组配置为全抢占式优先级，全部配置为抢占式优先级的好处就是方便管理。
    （2）对于STM32来说，设置NVIC的优先级分组为4时，NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_4)就是全部配置为抢占式优先级。又因为STM32的优先级设置仅使用CM内核8bit中的高4bit，即只能区分2^4 = 16种优先级。因此当优先级分组设置为4的时候可供用户选择抢占式优先级为0到15，共16个优先级，配置为0表示最高优先级，配置为15表示最低优先级，不存在子优先级。
    （3）这里配置configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY为0x01表示用户可以在抢占式优先级为1到15的中断里面调用FreeRTOS的API函数，抢占式优先级为0的中断里面是不允许调用的。
    更多关于这个参数说明请参看第12章。
FreeRTOS任务调试信息（按K1按键，串口打印）：

上面截图中打印出来的任务状态字母B, R, D, S对应如下含义：
    #definetskBLOCKED_CHAR          ( 'B' )  任务阻塞
    #definetskREADY_CHAR           ( 'R' ) 任务就绪
    #definetskDELETED_CHAR           ( 'D' )  任务删除
    #definetskSUSPENDED_CHAR   ( 'S' ) 任务挂起
程序设计：
任务栈大小分配：
    vTaskUserIF任务   ：2048字节
    vTaskLED任务     ：2048字节
    vTaskMsgPro任务 ：2048字节
    vTaskStart任务    ：2048字节
    任务栈空间是在任务创建的时候从FreeRTOSConfig.h文件中定义的heap空间中申请的
    #defineconfigTOTAL_HEAP_SIZE        ( ( size_t )( 30 * 1024 ) )
系统栈大小分配：

FreeROTS初始化：

1. /*
2. *********************************************************************************************************
3. *    函 数 名: main
4. *    功能说明: 标准c程序入口。
5. *    形    参：无
6. *    返 回 值: 无
7. *********************************************************************************************************
8. */
9. int main(void)
10. {
11.      /*
12.        在启动调度前，为了防止初始化STM32外设时有中断服务程序执行，这里禁止全局中断(除了NMI和HardFault)。
13.        这样做的好处是：
14.        1. 防止执行的中断服务程序中有FreeRTOS的API函数。
15.        2. 保证系统正常启动，不受别的中断影响。
16.        3. 关于是否关闭全局中断，大家根据自己的实际情况设置即可。
17.        在移植文件port.c中的函数prvStartFirstTask中会重新开启全局中断。通过指令cpsie i开启，__set_PRIMASK(1)
18.        和cpsie i是等效的。
19.      */
20.      __set_PRIMASK(1);
21.    
22.      /* 硬件初始化 */
23.      bsp_Init();
24.    
25.      /* 1. 初始化一个定时器中断，精度高于滴答定时器中断，这样才可以获得准确的系统信息 仅供调试目的，实际项
26.            目中不要使用，因为这个功能比较影响系统实时性。
27.         2. 为了正确获取FreeRTOS的调试信息，可以考虑将上面的关闭中断指令__set_PRIMASK(1); 注释掉。
28.      */
29.      vSetupSysInfoTest();
30.    
31.      /* 创建任务 */
32.      AppTaskCreate();
34. /* 创建任务通信机制 */
35.      AppObjCreate();
36.    
37.     /* 启动调度，开始执行任务 */
38.     vTaskStartScheduler();
40.      /*
41.        如果系统正常启动是不会运行到这里的，运行到这里极有可能是用于定时器任务或者空闲任务的
42.        heap空间不足造成创建失败，此要加大FreeRTOSConfig.h文件中定义的heap大小：
43.        #define configTOTAL_HEAP_SIZE        ( ( size_t ) ( 17 * 1024 ) )
44.      */
45.      while(1);
46. }

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硬件外设初始化
    硬件外设的初始化是在bsp.c文件实现：

1. /*
2. *********************************************************************************************************
3. *    函 数 名: bsp_Init
4. *    功能说明: 初始化所有的硬件设备。该函数配置CPU寄存器和外设的寄存器并初始化一些全局变量。只需要调用一次
5. *    形    参：无
6. *    返 回 值: 无
7. *********************************************************************************************************
8. */
9. void bsp_Init(void)
10. {
11.      /*
12.          由于ST固件库的启动文件已经执行了CPU系统时钟的初始化，所以不必再次重复配置系统时钟。
13.          启动文件配置了CPU主时钟频率、内部Flash访问速度和可选的外部SRAM FSMC初始化。
15.          系统时钟缺省配置为168MHz，如果需要更改，可以修改 system_stm32f4xx.c 文件
16.      */
17.      /* 优先级分组设置为4，可配置0-15级抢占式优先级，0级子优先级，即不存在子优先级。*/
18.      NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_4);
19.    
20.      SystemCoreClockUpdate();    /* 根据PLL配置更新系统时钟频率变量 SystemCoreClock */
22.      bsp_InitUart();    /* 初始化串口 */
23.      bsp_InitKey();     /* 初始化按键变量 */
24.      bsp_InitExtIO();   /* FMC总线上扩展了32位输出IO, 操作LED等外设必须初始化 */
25.      bsp_InitLed();     /* 初始LED指示灯端口 */
27. bsp_InitHardTimer(); /* 初始化TIM2定时器 */
28. }

复制代码

FreeRTOS任务创建：

1. /*
2. *********************************************************************************************************
3. *    函 数 名: AppTaskCreate
4. *    功能说明: 创建应用任务
5. *    形    参：无
6. *    返 回 值: 无
7. *********************************************************************************************************
8. */
9. static void AppTaskCreate (void)
10. {
11.     xTaskCreate( vTaskTaskUserIF,   /* 任务函数  */
12.                  "vTaskUserIF",     /* 任务名    */
13.                  512,               /* 任务栈大小，单位word，也就是4字节 */
14.                  NULL,              /* 任务参数  */
15.                  1,                 /* 任务优先级*/
16.                  &xHandleTaskUserIF );  /* 任务句柄  */
17.    
18.    
19.      xTaskCreate( vTaskLED,           /* 任务函数  */
20.                  "vTaskLED",         /* 任务名    */
21.                  512,                /* 任务栈大小，单位word，也就是4字节 */
22.                  NULL,               /* 任务参数  */
23.                  2,                  /* 任务优先级*/
24.                  &xHandleTaskLED ); /* 任务句柄  */
25.    
26.      xTaskCreate( vTaskMsgPro,            /* 任务函数  */
27.                  "vTaskMsgPro",           /* 任务名    */
28.                  512,                     /* 任务栈大小，单位word，也就是4字节 */
29.                  NULL,                    /* 任务参数  */
30.                  3,                       /* 任务优先级*/
31.                  &xHandleTaskMsgPro );  /* 任务句柄  */
32.    
33.    
34.      xTaskCreate( vTaskStart,             /* 任务函数  */
35.                  "vTaskStart",            /* 任务名    */
36.                  512,                     /* 任务栈大小，单位word，也就是4字节 */
37.                  NULL,                    /* 任务参数  */
38.                  4,                       /* 任务优先级*/
39.                  &xHandleTaskStart );   /* 任务句柄  */
40. }

复制代码

FreeRTOS计数信号量创建：

1. /*
2. *********************************************************************************************************
3. *    函 数 名: AppObjCreate
4. *    功能说明: 创建任务通信机制
5. *    形    参: 无
6. *    返 回 值: 无
7. *********************************************************************************************************
8. */
9. static void AppObjCreate (void)
10. {
11.      /* 初始化有1个可用资源，当前可用资源为0，此时计数信号量的功能等同二值信号量 */
12.      xSemaphore = xSemaphoreCreateCounting(1, 0);
13.    
14.      if(xSemaphore == NULL)
15.     {
16.         /* 没有创建成功，用户可以在这里加入创建失败的处理机制 */
17.     }
19. }

复制代码

四个FreeRTOS任务的实现：

1. /*
2. *********************************************************************************************************
3. *    函 数 名: vTaskTaskUserIF
4. *    功能说明: 接口消息处理。
5. *    形    参: pvParameters 是在创建该任务时传递的形参
6. *    返 回 值: 无
7. *   优 先 级: 1  (数值越小优先级越低，这个跟uCOS相反)
8. *********************************************************************************************************
9. */
10. static void vTaskTaskUserIF(void *pvParameters)
11. {
12.      uint8_t ucKeyCode;
13.      uint8_t pcWriteBuffer[500];
15.     while(1)
16.     {
17.          ucKeyCode = bsp_GetKey();
18.         
19.          if (ucKeyCode != KEY_NONE)
20.          {
21.               switch (ucKeyCode)
22.               {
23.                    /* K1键按下 打印任务执行情况 */
24.                    case KEY_DOWN_K1:         
25.                        printf("=================================================\\r\\n");
26.                        printf("任务名      任务状态 优先级   剩余栈 任务序号\\r\\n");
27.                        vTaskList((char *)&pcWriteBuffer);
28.                        printf("%s\\r\\n", pcWriteBuffer);
29.                   
30.                        printf("\\r\\n任务名       运行计数         使用率\\r\\n");
31.                        vTaskGetRunTimeStats((char *)&pcWriteBuffer);
32.                        printf("%s\\r\\n", pcWriteBuffer);
33.                        break;
34.                   
35.                    /* K2键按下，启动单次定时器中断，50ms后在定时器中断给任务vTaskMsgPro发送同步信号 */
36.                    case KEY_DOWN_K2:
37.                        printf("K2键按下，启动单次定时器中断，50ms后在定时器中断给任务vTaskMsgPro发送同步
38. 信号\\r\\n");
39.                        bsp_StartHardTimer(1 ,50000, (void *)TIM_CallBack1);
40.                        break;
42.                    /* 其他的键值不处理 */
43.                    default:                    
44.                        break;
45.               }
46.          }
47.         
48.          vTaskDelay(20);
49.      }
50. }
52. /*
53. *********************************************************************************************************
54. *    函 数 名: vTaskLED
55. *    功能说明: LED闪烁
56. *    形    参: pvParameters 是在创建该任务时传递的形参
57. *    返 回 值: 无
58. *   优 先 级: 2
59. *********************************************************************************************************
60. */
61. static void vTaskLED(void *pvParameters)
62. {
63.      TickType_t xLastWakeTime;
64.      const TickType_t xFrequency = 200;
66.      /* 获取当前的系统时间 */
67.     xLastWakeTime = xTaskGetTickCount();
68.    
69.     while(1)
70.     {
71.          bsp_LedToggle(2);
72.          bsp_LedToggle(3);
73.         
74.          /* vTaskDelayUntil是绝对延迟，vTaskDelay是相对延迟。*/
75.         vTaskDelayUntil(&xLastWakeTime, xFrequency);
76.     }
77. }
79. /*
80. *********************************************************************************************************
81. *    函 数 名: vTaskMsgPro
82. *    功能说明: 使用函数xSemaphoreTake接收定时器中断发送的同步信号
83. *    形    参: pvParameters 是在创建该任务时传递的形参
84. *    返 回 值: 无
85. *   优 先 级: 3
86. *********************************************************************************************************
87. */
88. static void vTaskMsgPro(void *pvParameters)
89. {
90.      BaseType_t xResult;
91.      const TickType_t xMaxBlockTime = pdMS_TO_TICKS(300); /* 设置最大等待时间为300ms */
92.    
93.     while(1)
94.     {
95.          xResult = xSemaphoreTake(xSemaphore, (TickType_t)xMaxBlockTime);
96.         
97.          if(xResult == pdTRUE)
98.          {
99.               /* 接收到同步信号 */
100.               printf("接收到同步信号\\r\\n");
101.          }
102.          else
103.          {
104.               /* 超时 */
105.               bsp_LedToggle(1);
106.               bsp_LedToggle(4);
107.          }
108.     }
109. }
111. /*
112. *********************************************************************************************************
113. *    函 数 名: vTaskStart
114. *    功能说明: 启动任务，也就是最高优先级任务，这里用作按键扫描。
115. *    形    参: pvParameters 是在创建该任务时传递的形参
116. *    返 回 值: 无
117. *   优 先 级: 4
118. *********************************************************************************************************
119. */
120. static void vTaskStart(void *pvParameters)
121. {
122.     while(1)
123.     {
124.          /* 按键扫描 */
125.          bsp_KeyScan();
126.         vTaskDelay(10);
127.     }
128. }

复制代码

定时器中断回调函数中给任务发送计数信号量同步消息：
    定时器中断的初始化和中断函数在bsp_timer.c 文件中实现，这个不是教程的重点，故不作介绍。 这里主要关心函数xSemaphoreGiveFromISR在中断服务程序中的使用方法。

1. /*
2. *********************************************************************************************************
3. *    函 数 名: TIM_CallBack1和TIM_CallBack2
4. *    功能说明: 定时器中断的回调函数，此函数被bsp_StartHardTimer所调用。                        
5. *    形    参: 无
6. *    返 回 值: 无
7. *********************************************************************************************************
8. */
9. static void TIM_CallBack1(void)
10. {
11.      BaseType_t xHigherPriorityTaskWoken = pdFALSE;
12.    
13.      /* 发送同步信号 */
14.      xSemaphoreGiveFromISR(xSemaphore, &xHigherPriorityTaskWoken);
16.      /* 如果xHigherPriorityTaskWoken = pdTRUE，那么退出中断后切到当前最高优先级任务执行 */
17.      portYIELD_FROM_ISR(xHigherPriorityTaskWoken);
18. }

复制代码

席萌0209

21.5 总结

    本章节主要为大家讲解了任务间的同步和资源共享机制---计数信号量，建议初学者务必将其掌握，因为实际项目中用到信号量的地方很多。