第5章       RTX操作系统库方式移植（超级简单）

本章教程为大家将介绍RTX操作系统库方式移植，库方式的移植超级简单，应该是所有RTOS里面最简单的了，仅需简单的两步就可以完成。

本章教程含Cortex-M3内核的STM32F103的移植和Cortex-M4内核的STM32F407移植。

5.1 移植前准备工作说明

5.2 STM32F103移植RTX系统

5.3 STM32F407移植RTX系统

5.4          总结

 

 

5.1  移植前准备工作说明

1.     RTX系统软件开发平台仅支持MDK，建议使用MDK4.74，因为后面的例子都是以MDK4.74为平台。

2.     找一个简单的工程，最好是跑马灯之类的，越简单越好，我们就在这个简单的工程上面移植即可。

3.     大家使用的简单工程里面不能有SysTick，PendSV和SVC三个系统中断的使用，因为RTX系统

要使用这三个中断。

5.2   STM32F103移植RTX系统

5.2.1      RTX操作系统移植

首先准备好一个简单的裸机工程模板，工程模板的制作就不做讲解了，这里的重点是教大家移植RTX系统。准备好的工程模板如下图5.1所示（大家也可以制作其它任意的工程模板，不限制）：

 

图5.1 工程模板

准备好工程模板后，就可以开始移植了，移植过程比较简单，需要两步就可以完成了：

u  第1步：使能RTX

 

u  第2步：添加RTX系统的配置文件，配置文件在MDK的安装目录C:\Keil_v474\ARM\RL\RTX\Config

下面，文件名RTX_Conf_CM.c，下面将这个文件复制到MDK工程的User文件夹下面，并添加到MDK工程上

 

通过这两步，RTX操作系统的移植就完成了。

5.2.2     RTX操作系统配置说明

RTX操作系统的配置工作是通过配置文件RTX_Conf_CM.c实现。在MDK工程中打开文件RTX_Conf_CM.c，可以看到如下图5.2所示的工程配置向导：

 

图5.2 RTX的配置向导

u  Task Configuration

l  Number of concurrent running tasks

参数范围0 – 250

表示同时运行的最大任务数，这个数值一定要大于等于用户实际创建的任务数，空闲任务不包含在这个里面。比如当前的数值是6，就表示用户最多可以创建6个任务。

l  Number of tasks with user-provided stack

参数范围0 – 250

表示自定义任务堆栈的任务数，如果这个参数定义为0的话，表示所有的任务都是使用的配置向导里面第三个参数Task statck size大小。比如：

Number of concurrent running tasks = 6

Number of tasks with user-provided stack = 0

表示允许用户创建6个任务，所有的6个任务都是分配第三个参数Task statck size大小的任务堆栈空间。

Number of concurrent running tasks = 6

Number of tasks with user-provided stack = 3

表示允许用户创建6个任务，其中3个任务是用户自定义任务堆栈大小，另外3个任务是用的第三个参数Task statck size大小的任务堆栈空间。

l  Task statck size

表示系统分配的任务堆栈大小，单位字节。

l  Check for the stack overflow

选择是否使能任务堆栈监测，选上单选框表示使能，取消单选框表示禁能。

l  Run in privileged mode

选择是否使能特权级模式，选上单选框表示使能任务工作在特权级模式，取消单选框表示任务工作在非特权级模式。特权级和非特权级在第九章有详细讲解。

u  Tick Timer Configuration

l  Hardware timer

Core SysTick 表示选择系统滴答定时器，因为M3/M4内核带有滴答定时器，一般情况下都是选用滴答定时器作为系统时钟节拍。

Peripheral Timer 表示使用外设定时器。

l  Timer clock value

表示定时器主频，单位Hz。

l  Timer tick value

表示系统时钟节拍周期，单位us。

u  System Configuration

l  Round-Robin Task switching

选择是否使能时间片调度，选上单选框表示使能时间片调度，取消单选框表示不使用时间片调度。

l  Round-Robin Timeout [ticks]

范围1 – 1000。

表示时间片的大小，单位是系统时钟节拍个数。

l  Number of user timers

范围1 – 250。

表示用户定时器个数，即软定时器个数。

l  ISR FIFO Queue size

表示ISR FIFO队列大小。中断服务程序中调用以isr_ 开头的函数时，会将请求类型存到此缓冲中。

5.2.3     RTX操作系统应用实例

通过上面对RTX操作系统的配置讲解，这里将其修改为如下图5.3所示的配置：

 

图5.3 RTX的配置向导

相对默认配置，修改了上图红色箭头所示的三个地方：

1.     任务运行在特权级模式。

2.     滴答定时器主频72MHz，这个也是STM32F103的主频。

3.     系统时钟节拍周期1ms。

修改好配置后，在main.c文件中添加如下代码，代码中简单的创建了两个用户任务：

AppTaskLED任务 ：LED闪烁。

AppTaskStart任务：启动任务，也是最高优先级任务，这里实现LED闪烁。

#include "bsp.h"           

#include "RTL.h"

 

 

static void AppTaskCreate (void);

__task void AppTaskLED(void);

__task void AppTaskStart(void);

 

 

static uint64_t AppTaskLEDStk[256/8];    

static uint64_t AppTaskStartStk[512/8];  

 

 

OS_TID HandleTaskLED = NULL;

 

 

int main (void)

{   

    

     bsp_Init();

    

    

     os_sys_init_user (AppTaskStart,            

                       2,                       

                       &AppTaskStartStk,        

                       sizeof(AppTaskStartStk));

     while(1);

}

 

 

__task void AppTaskLED(void)

{

    while(1)

    {

         bsp_LedToggle(2);

         bsp_LedToggle(3);

         os_dly_wait(200);

    }

}

 

 

__task void AppTaskStart(void)

{

     AppTaskCreate();

    

    while(1)

    {

         bsp_LedToggle(1);

         bsp_LedToggle(4);

         os_dly_wait(500);

    }

}

 

 

static void AppTaskCreate (void)

{

     HandleTaskLED = os_tsk_create_user(AppTaskLED,             

                                        1,                      

                                        &AppTaskLEDStk,         

                                        sizeof(AppTaskLEDStk)); 

}

按照第三章的3.4小节中介绍的调试方法，可以看到如下图5.4所示的任务执行状态：

 

图5.4 RTX的调试信息组件

除了创建的两个用户任务以外，还有空闲任务，这个任务是系统创建的。至此，RTX的库方式移植的工程就可以运行了。

5.3  STM32F407移植RTX系统

5.3.1     RTX操作系统移植

首先准备好一个简单的裸机工程模板，工程模板的制作就不做讲解了，这里的重点是教大家移植RTX系统。准备好的工程模板如下图5.5所示（大家也可以制作其它任意的工程模板，不限制）：

 

图5.5 工程模板

准备好工程模板后，就可以开始移植了，移植过程比较简单，需要两步就可以完成了：

u  第1步：使能RTX

 

u  第2步：添加RTX系统的配置文件，配置文件在MDK的安装目录C:\Keil_v474\ARM\RL\RTX\Config

下面，文件名RTX_Conf_CM.c，下面将这个文件复制到MDK工程的User文件夹下面，并添加到MDK工程上

 

通过这两步，RTX操作系统的移植就完成了。

5.3.2     RTX操作系统配置说明

RTX操作系统的配置工作是通过配置文件RTX_Conf_CM.c实现。在MDK工程中打开文件RTX_Conf_CM.c，可以看到如下图5.6所示的工程配置向导：

 

图5.6 RTX的配置向导

u  Task Configuration

l  Number of concurrent running tasks

参数范围0 – 250

表示同时运行的最大任务数，这个数值一定要大于等于用户实际创建的任务数，空闲任务不包含在这个里面。比如当前的数值是6，就表示用户最多可以创建6个任务。

l  Number of tasks with user-provided stack

参数范围0 – 250

表示自定义任务堆栈的任务数，如果这个参数定义为0的话，表示所有的任务都是使用的配置向导里面第三个参数Task statck size大小。比如：

Number of concurrent running tasks = 6

Number of tasks with user-provided stack = 0

表示允许用户创建6个任务，所有的6个任务都是分配第三个参数Task statck size大小的任务堆栈空间。

Number of concurrent running tasks = 6

Number of tasks with user-provided stack = 3

表示允许用户创建6个任务，其中3个任务是用户自定义任务堆栈大小，另外3个任务是用的第三个参数Task statck size大小的任务堆栈空间。

l  Task statck size

表示系统分配的任务堆栈大小，单位字节。

l  Check for the stack overflow

选择是否使能任务堆栈监测，选上单选框表示使能，取消单选框表示禁能。

l  Run in privileged mode

选择是否使能特权级模式，选上单选框表示使能任务工作在特权级模式，取消单选框表示任务工作在非特权级模式。特权级和非特权级在第九章有详细讲解。

u  Tick Timer Configuration

l  Hardware timer

Core SysTick 表示选择系统滴答定时器，因为M3/M4内核带有滴答定时器，一般情况下都是选用滴答定时器作为系统时钟节拍。

Peripheral Timer 表示使用外设定时器。

l  Timer clock value

表示定时器主频，单位Hz。

l  Timer tick value

表示系统时钟节拍周期，单位us。

u  System Configuration

l  Round-Robin Task switching

选择是否使能时间片调度，选上单选框表示使能时间片调度，取消单选框表示不使用时间片调度。

l  Round-Robin Timeout [ticks]

范围1 – 1000。

表示时间片的大小，单位是系统时钟节拍个数。

l  Number of user timers

范围1 – 250。

表示用户定时器个数，即软定时器个数。

l  ISR FIFO Queue size

表示ISR FIFO队列大小。中断服务程序中调用以isr_ 开头的函数时，会将请求类型存到此缓冲中。

5.3.3     RTX操作系统应用实例

通过上面对RTX操作系统的配置讲解，这里将其修改为如下图5.7所示配置：

 

图5.7 RTX的配置向导

相对默认配置，修改了上图红色箭头所示的三个地方：

1.     任务运行在特权级模式。

2.     滴答定时器主频168MHz，这个也是STM32F407的主频。

3.     系统时钟节拍周期1ms。

修改好配置后，在main.c文件中添加如下代码，代码中简单的创建了两个用户任务：

AppTaskLED任务 ：LED闪烁。

AppTaskStart任务：启动任务，也是最高优先级任务，这里实现LED闪烁。

#include "bsp.h"           

#include "RTL.h"

 

 

static void AppTaskCreate (void);

__task void AppTaskLED(void);

__task void AppTaskStart(void);

 

 

static uint64_t AppTaskLEDStk[256/8];    

static uint64_t AppTaskStartStk[512/8];  

 

 

OS_TID HandleTaskLED = NULL;

 

 

int main (void)

{   

    

     bsp_Init();

    

    

     os_sys_init_user (AppTaskStart,            

                       2,                       

                       &AppTaskStartStk,        

                       sizeof(AppTaskStartStk));

     while(1);

}

 

 

__task void AppTaskLED(void)

{

    while(1)

    {

         bsp_LedToggle(2);

         bsp_LedToggle(3);

         os_dly_wait(200);

    }

}

 

 

__task void AppTaskStart(void)

{

     AppTaskCreate();

    

    while(1)

    {

         bsp_LedToggle(1);

         bsp_LedToggle(4);

         os_dly_wait(500);

    }

}

 

 

static void AppTaskCreate (void)

{

     HandleTaskLED = os_tsk_create_user(AppTaskLED,             

                                        1,                      

                                        &AppTaskLEDStk,          

                                        sizeof(AppTaskLEDStk)); 

}

按照第三章的3.4小节中介绍的调试方法，可以看到如下图5.8所示的任务执行状态：

 

图5.8 RTX的调试信息组件

除了创建的两个用户任务以外，还有空闲任务，这个任务是系统创建的。至此，RTX的库方式移植的工程就可以运行了。

5.4  总结

本章节为大家讲解了库移植方法，移植比较简单。另一个重要内容是系统配置向导文件的说明，这个比较重要，初学者要好好熟悉下。