基于LPC5500-Cortex M33处理器下移植FreeRTOS的操作记录

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基于LPC5500-Cortex M33处理器下移植FreeRTOS的操作记录

1、前言
本文记录了本人使用Keil V5.28向Cortex M33处理器下进行FreeRTOS V10.2.0的移植操作，过程中描述如存在不当或错误之处欢迎指正。

2、FreeRTOS V10.2.0简介
2.1、关于FreeRTOS 的详细介绍建议直接去官网查看，在这里就不再翻译。官网链接如下：
https://www.freertos.org/

2.2、本文简单描述一下，我对FreeRTOS 系统文件结构的理解，详细如下：

1. 1.1、基础的目录结构（Basic Directory Structure）
   
2. 
   
3. +---FreeRTOS-Plus        //包含FreeRTOS+的组件及demo例程
   
4. |
   
5. +---FreeRTOS                //包含FreeRTOS的实时内核代码的源文件及demo例程
   
6.         |
   
7.         +---Demo                //包含demo应用例程
   
8.         |        
   
9.                 +---Common        //The demo application files that are used by all the demos
   
10.                 |
    
11.                 +---Dir x        //The demo application build files for port x
    
12.                 |
    
13.                 +---Dir y        //The demo application build files for port y
    
14.                 |
    
15.         +---Source                //包含实时内核源代码
    
16.                 |
    
17.                 +---include        //FreeRTOS内核代码所需头文件
    
18.                 |
    
19.                 +---Portable        //Processor specific code
    
20.                         |
    
21.                         +---Compiler x        //All the ports supported for compiler x
    
22.                         |
    
23.                         +---Compiler y        //All the ports supported for compiler y
    
24.                         |
    
25.                         +---MemMang                //The sample heap implementations
    
26.                         
    
27.                         
    
28. 1.2、FreeRTOS内核代码的核心由三个文件包含
    
29.         +---Source
    
30.                 |
    
31.                 +---tasks.c                //
    
32.                 |
    
33.                 +---queue.c                //
    
34.                 |
    
35.                 +---list.c                //
    
36.                
    
37.         +---Source
    
38.                 |
    
39.                 +---timer.c                //software timer
    
40.                 |
    
41.                 +---croutine.c                //co-rountine 功能
    
42.                
    
43. 1.3、FreeRTOS针对每一个处理器架构分别需要一些特定的依赖于架构的代码，这些代码就是RTOS的portable层，
    
44.         这部分代码位于 FreeRTOS/Source/Portable/[compiler]/[architecture] 。
    
45.         |
    
46.         +---[compiler]                //编译器用于创建port
    
47.         |
    
48.         +---[architecture]                //架构就是port代码最终要运行的平台
    
49.         
    
50. 1.4、为了有效管理内存，FreeRTOS也提供了堆（heap）操作相关的代码，此部分代码位于：
    
51.         |
    
52.         +---FreeRTOS/Source/portable/MemMang

复制代码

2.3 FreeRTOS V10.2.0 pack包的下载

2.3.1、可以使用keil自带的Pack Installer，具体界面如下：

2.3.2、可以再通过如下链接下载：

http://www.keil.com/pack/

https://keilpack.azureedge.net/pack/ARM.CMSIS-FreeRTOS.10.2.0.pack

2.3.3、FreeRTOS V10.2.0的安装

直接双击pack文件包即可。

3、FreeRTOS的移植操作

3.1借助KEIL的RTE(Run-Time Enviroment)安装

（1）创建新的项目；
（2）配置运行时环境（RTE）时加入如下选项；
（3）然后单击确定即可；
注：上述操作简单，但代码编译时可能会出现一些error或warning需要针对性的处理一下。通常主要是修改FreeRTOSConfig.h文件中的一些宏定义。

（A）如果实际项目中需要使用Timers，即在配置运行环境时加入了Timers选项，那么需要对FreeRTOSConfig.h中的configUSE_TIMERS宏做如下修改：
//[Demon]0-->1 configUSE_TIMERS must be set to 1 to make the xTimerPendFunctionCall() function available.
#define configUSE_TIMERS  1
如果实际项目中不需要使用Timers，那么此宏不需要调整。
（B）另外，针对不同Port再操作是如果使用非安全模式，那么需要对FreeRTOSConfig.h中的configENABLE_TRUSTZONE做如下修改：

#define configENABLE_TRUSTZONE                0//[Demon]1-->0

如果configENABLE_TRUSTZONE定义为1，那么则默认为打开TRUSTZONE功能（关于此功能的详细介绍，可以单独搜索确认）

3.2手动方式移植FreeRTOS V10.2.0

(1)新建项目
(2)配置项目运行时环境时不加入于RTOS相关的选项
(3)将FreeRTOS V10.2.0下的文件（源文件、头文件）加入到项目中，具体操作如下
   (A)加入系统内核源文件（主要是list.c/task.c/queue.c），这些文件在

   FreeRTOS 10.2.0\Source目录下

   (B)加入内存管理（heap相关）文件，heap1.c ~heap5.c

   \FreeRTOS 10.2.0\Source\portable\MemMang 目录下

   (C) 加入接口（Port）平台相关文件

   \FreeRTOS 10.2.0\Source\portable\GCC\ARM_CM33_NTZ\non_secure

    其中ARM_CM33_NTZ中的NTZ表示：No Trust Zone

   (D)通常需要加入的源文件主要有：

(E)需要加入的头文件如下
FreeRTOS 10.2.0\Source\portable\GCC\ARM_CM33_NTZ\non_secure
      ==》portasm.h   and  portmacro.h
     2.\FreeRTOS 10.2.0\Config\ARMCM
      ==》FreeRTOSConfig.h文件
     3.FreeRTOS 10.2.0\Source\include
      ==》文件较多，不再列举
     4.\FreeRTOS 10.2.0\CMSIS\RTOS2\FreeRTOS\Include
       ==》freertos_evr.h文件
（F）挂接中断
      在Cortex-M3硬件下，FreeRTOS使用SysTick作为系统节拍时钟，使用SVC和PendSVC进行上下文切换。异常中断服务代码位于port.c文件中，FreeRTOS的作者已经为各种架构的CPU写好了这些代码，可以直接拿来用，需要用户做的，仅仅是将这些异常中断入口地址挂接到启动代码中。

      在startup_ADuCMxxx.s中，使用IMPORT关键字声明要挂接的异常中断服务函数名，然后将：

         DCD     SVC_Handler            换成：   DCD     vPortSVCHandler
         DCD     PendSV_Handler         换成：   DCD     xPortPendSVHandler
         DCD     SysTick_Handler        换成：   DCD     xPortSysTickHandler
(G)设置节拍时钟
      这里我们使用SysTick定时器作为系统的节拍时钟，设定每隔10ms产生一次节拍中断。由于FreeRTOS对移植做了非常多的工作，以至于我们只需要在FreeRTOSConfig.h中配置好以下两个宏定义即可：

configCPU_CLOCK_HZ     (/*你的硬件平台CPU系统时钟，Fcclk*/)
configTICK_RATE_HZ       ((portTickType)100)         
      第一个宏定义CPU系统时钟，也就是CPU执行时的频率。第二个宏定义FreeRTOS的时间片频率，这里定义为100，表明RTOS一秒钟可以切换100次任务，也就是每个时间片为10ms。

      在prot.c中，函数vPortSetupTimerInterrupt()设置节拍时钟。该函数根据上面的两个宏定义的参数，计算SysTick定时器的重装载数值寄存器，然后设置SysTick定时器的控制及状态寄存器，设置如下：使用内核时钟源、使能中断、使能SysTick定时器。另外，函数vPortSetupTimerInterrupt()由函数vTaskStartScheduler()调用，这个函数用于启动调度器。

4、以上就是FreeRTOS V10.2.0的整个移植过程的简述，后续实际应用中如有此方面的应用，则会对此文章进行更新。

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radishboy

学习了，谢谢！

aaronwsk

学习了 谢谢