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第6章 FreeRTOS源码概述

6.1 FreeRTOS目录结构​

以源码“0501_freertos”为例，它的FreeRTOS的目录如下:

<img src="https://photos.100ask.net/renesas-docs/DShanMCU_RA6M5/FreeRTOS/chapter-6/image1.png" />

主要涉及3个目录：

  • ra/aws/FreeRTOS/FreeRTOS/Source：存放的是FreeRTOS的核心文件
  • ra_gen：从main.c可以看到创建任务的函数调用过程
  • src：使用RASC创建任务时，在src目录下生成任务的入口函数

6.2 核心文件​

FreeRTOS的最核心文件只有2个：

  • FreeRTOS/Source/tasks.c
  • FreeRTOS/Source/list.c

其他文件的作用也一起列表如下：

FreeRTOS/Source/下的文件作用
tasks.c必需，任务操作
list.c必须，列表
queue.c基本必需，提供队列操作、信号量(semaphore)操作
timer.c可选，software timer
event_groups.c可选，提供event group功能

6.3 移植时涉及的文件​

移植FreeRTOS时涉及的文件放在“ra/fsp/src/rm_freertos_port”目录下，里面有2个文件：

  • port.c
  • portmacro.h

FreeRTOS已经支持绝大多数的芯片，本课程不涉及FreeRTOS的移植。

6.4 头文件相关​

6.4.1 头文件目录​

FreeRTOS需要3个头文件目录：

  • FreeRTOS本身的头文件：ra/aws/FreeRTOS/FreeRTOS/Source/include
  • 移植时用到的头文件：ra/fsp/src/rm_freertos_port/portmacro.h
  • 含有配置文件FreeRTOSConfig.h的目录：ra_cfg/aws

6.4.2 头文件​

列表如下：

头文件作用
FreeRTOSConfig.hFreeRTOS的配置文件，比如选择调度算法：configUSE_PREEMPTION 每个工程都必定含有FreeRTOSConfig.h
FreeRTOS.h使用FreeRTOS API函数时，必须包含此文件。 在FreeRTOS.h之后，再去包含其他头文件，比如： task.h、queue.h、semphr.h、event_group.h

6.5 内存管理​

文件在“ra/aws/FreeRTOS/FreeRTOS/Source/portable/MemMang”下，“portable”意味着你可以提供自己的函数。

FreeRTOS提供了5个文件，对应内存管理的5种方法，在《第7章 内存管理》里详细介绍。

6.6 工程入口​

从ra_gen/main.c的main函数，可以看到任务的创建、启动，源码如下：

 int main(void)
 &#123;
     g_fsp_common_thread_count = 0;
     g_fsp_common_initialized = false;

     /* Create semaphore to make sure common init is done before threads start running. */
     g_fsp_common_initialized_semaphore =
     #if configSUPPORT_STATIC_ALLOCATION
     xSemaphoreCreateCountingStatic(
     #else
     xSemaphoreCreateCounting(
     #endif
         256,
         1
         #if configSUPPORT_STATIC_ALLOCATION
         , &g_fsp_common_initialized_semaphore_memory
         #endif
     );

     if (NULL == g_fsp_common_initialized_semaphore) &#123;
         rtos_startup_err_callback(g_fsp_common_initialized_semaphore, 0);
     &#125;

     /* Init RTOS tasks. */
     led_thread_create();
     log_thread_create();

     /* Start the scheduler. */
     vTaskStartScheduler();
     return 0;
 &#125;

第25、26行分别创建led任务、log任务，第29行启动调度器。

6.7 数据类型和编程规范​

6.7.1 数据类型​

每个移植的版本都含有自己的 portmacro.h 头文件，里面定义了2个数据类型：

  • TickType_t：
    • FreeRTOS配置了一个周期性的时钟中断：Tick Interrupt
    • 每发生一次中断，中断次数累加，这被称为tick count
    • tick count这个变量的类型就是TickType_t
    • TickType_t可以是16位的，也可以是32位的
    • FreeRTOSConfig.h中定义configUSE_16_BIT_TICKS时，TickType_t就是uint16_t
    • 否则TickType_t就是uint32_t

对于32位架构，建议把TickType_t配置为uint32_t

  • BaseType_t：
    • 这是该架构最高效的数据类型
    • 32位架构中，它就是uint32_t
    • 16位架构中，它就是uint16_t
    • 8位架构中，它就是uint8_t
    • BaseType_t通常用作简单的返回值的类型，还有逻辑值，比如 pdTRUE/pdFALSE

61.7.2 变量名​

变量名有前缀：

变量名前缀含义
cchar
sint16_t，short
lint32_t，long
xBaseType_t， 其他非标准的类型：结构体、task handle、queue handle等
uunsigned
p指针
ucuint8_t，unsigned char
pcchar指针

6.7.3 函数名​

函数名的前缀有2部分：返回值类型、在哪个文件定义。

函数名前缀含义
vTaskPrioritySet返回值类型：void 在task.c中定义
xQueueReceive返回值类型：BaseType_t 在queue.c中定义
pvTimerGetTimerID返回值类型：pointer to void 在tmer.c中定义

6.7.4 宏的名​

宏的名字是大小，可以添加小写的前缀。前缀是用来表示：宏在哪个文件中定义。

宏的前缀含义：在哪个文件里定义
port (比如portMAX_DELAY)portable.h或portmacro.h
task (比如taskENTER_CRITICAL())task.h
pd (比如pdTRUE)projdefs.h
config (比如configUSE_PREEMPTION)FreeRTOSConfig.h
err (比如errQUEUE_FULL)projdefs.h

通用的宏定义如下：

宏值
pdTRUE1
pdFALSE0
pdPASS1
pdFAIL0