给CubeMX生成的Keil STM32工程移植主线FreeRTOS

需要的东西

本文以freertos 202210.01-lts为例。

需要下载主线最新包（为了example）和一个稳定版（os内核源码）。
以LTS版本发布包作为内核源码为例，需要/FreeRTOS-LTS/FreeRTOS/FreeRTOS-Kernel这个文件夹里面的东西。
对于keil开发环境，portable文件夹下只需要RVDS和MemMang文件夹，删除除此以外的全部内容即可。
同时删除RVDS文件夹内不是自己MCU架构的文件夹，因为用不到。
然后添加剩下的代码文件到你的Keil工程，但是MemMang文件夹里的代码只需要也只能添加一个heapX.c（根据需求）。
注意：要是用heap5，一定要在初始化OS前定义好内存区域（如下）。

static uint8_t heap[1024*10];
/* Create an array of HeapRegion_t definitions, with an index for each of the three
RAM regions, and terminating the array with a NULL address. The HeapRegion_t
structures must appear in start address order, with the structure that contains the
lowest start address appearing first. */
const HeapRegion_t xHeapRegions[] =
    {
        {heap, 10240},
        {NULL, 0} /* Marks the end of the array. */
    };
/* Initialize heap_5. */
vPortDefineHeapRegions(xHeapRegions);

可能遇到的报错

此时如果编译，会报错找不到FreeRTOSConfig.h。因此，需要去GitHub再下载个示例包（也就是上文说的主线最新包）。
在https://github.com/FreeRTOS/FreeRTOS-Kernel/tree/main的
FreeRTOS-Kernel-main/examples/template_configuration文件夹里面可以找到FreeRTOSConfig.h，将其添加到Keil工程即解决。

此时可能报错：

#error Missing definition:  configUSE_16_BIT_TICKS must be defined in FreeRTOSConfig.h as either 1 or 0.  See the Configuration section of the FreeRTOS API documentation for details.

对此报错，在刚刚引入的头文件添加#define configUSE_16_BIT_TICKS 1即可解决，但这将导致系统Tick使用16Bit计数；或添加#define configUSE_16_BIT_TICKS 0，令系统Tick使用32Bit计数变量。

然后可能会报一些链接器错误，如:

stmf4_clk\stmf4_clk.axf: Error: L6218E: Undefined symbol vApplicationGetIdleTaskMemory (referred from tasks.o).
die450_h743_aio\die450_h743_aio.axf: Error: L6218E: Undefined symbol vApplicationStackOverflowHook (referred from tasks.o).

一般也是config没设置好，可以关闭相关功能，或在FreeRTOSConfig.h自行补齐相关函数，如静态分配及栈溢出检测

#define configSUPPORT_STATIC_ALLOCATION      0
#define configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW       0 

后续大部分报错可以参考 https://www.freertos.org/zh-cn-cmn-s/RTOS-Cortex-M3-M4.html，一般是config默认设置不合适导致的，请修改配置文件直到编译结果无错误。

对接必要的中断函数

然后对接相关中断函数，主要是SVCHandler，PendSVHandler和一个TickHandler（一般是定时器中断）。

前置知识：在 ARM Cortex-M 核心中，优先级的数值越小， 则中断的逻辑优先级越高，如优先级为0的中断大于优先级为1的中断，可以将其抢断。这一点可能很反直觉。

进入CubeMX，选择左侧System Core -> NVIC，然后选择中间页面左上角的Code Generator，并取消system service call via SWI instruction选项和pendable request for system service选项的复选框勾选（也就是不让CubeMX生成默认的中断处理函数）。

然后修改中断优先级。需要提前确认configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY的值（上面改的，FreeRTOSConfig.h里面有）。
此处假设为5，那么，所有需要操作FreeRTOS功能（即使是FromISR类函数）的中断优先级必须低于5（数值上大于5），但是pendable request for system service和system service call via SWI instruction的优先级必须高于configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY数值上小于），详情可以参考Cortex-M4 权威手册。

建立独立的供FreeRTOS使用的Tick中断

然后添加一个定时器中断，中断周期1kHz，可以按自己喜欢的方式设置Tim界面（尽量用基本定时器，就一个全局中断，操作更简单，后续实例就是全局中断）。由于HAL库的Tick默认依赖SysTick，故避免冲突将FreeRTOS的Tick改由独立的定时器产生。
然后回到NVIC界面调中断优先级，数值上大于configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY的值。

然后生成一次代码，目的是确认HAL如何处理该中断。
复制Core/Src/stm32f4xx_it.c里面和定时器中断的相关代码备用。

/**
  * @brief This function handles TIM5 global interrupt.
  */
void TIM5_IRQHandler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN TIM5_IRQn 0 */

  /* USER CODE END TIM5_IRQn 0 */
  HAL_TIM_IRQHandler(&htim5);
  /* USER CODE BEGIN TIM5_IRQn 1 */

  /* USER CODE END TIM5_IRQn 1 */
}

回到CubeMX的NVIC界面，进入Code Generator页面取消勾选刚刚你选择的定时器（本例为TIM5）的右侧的两个勾（即不生成中断处理函数，也不调用HAL函数）。

然后生成代码，启动Keil。
打开FreeRTOS-Kernel/portable/RVDS/ARM_CM4F/port.c，将vPortSVCHandler指向的函数名修改为SVC_Handler，将xPortPendSVHandler指向的函数名修改为PendSV_Handler，将xPortSysTickHandler指向的函数名修改为__你的定时器中断的函数名__，如本例中的TIM5中断函数名为TIM5_IRQHandler，并在函数中添加上文复制出来备用的HAL调用（去IRQHandle里面看看，可以扒出最简单的结构），一般是清Flag，如：

#include "stm32f4xx_hal.h"//必须第一个定义，要不玄学报错找不到HAL_status 的类型
#include "stm32f4xx_hal_tim.h"
#include "tim.h"

//......


if (__HAL_TIM_GET_FLAG(&htim5, TIM_FLAG_UPDATE) != RESET)
    {
        if (__HAL_TIM_GET_IT_SOURCE(&htim5, TIM_IT_UPDATE) != RESET)
        {
            __HAL_TIM_CLEAR_IT(&htim5, TIM_IT_UPDATE);

        }
    }


///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
void TIM5_IRQHandler( void )
{

    // stm32 tim interrupt process
    if (__HAL_TIM_GET_FLAG(&htim5, TIM_FLAG_UPDATE) != RESET)
    {
        if (__HAL_TIM_GET_IT_SOURCE(&htim5, TIM_IT_UPDATE) != RESET)
        {
            __HAL_TIM_CLEAR_IT(&htim5, TIM_IT_UPDATE);

            /* The SysTick runs at the lowest interrupt priority, so when this interrupt
             * executes all interrupts must be unmasked.  There is therefore no need to
             * save and then restore the interrupt mask value as its value is already
             * known - therefore the slightly faster vPortRaiseBASEPRI() function is used
             * in place of portSET_INTERRUPT_MASK_FROM_ISR(). */
            vPortRaiseBASEPRI();
            {
                /* Increment the RTOS tick. */
                if (xTaskIncrementTick() != pdFALSE)
                {
                    /* A context switch is required.  Context switching is performed in
                     * the PendSV interrupt.  Pend the PendSV interrupt. */
                    portNVIC_INT_CTRL_REG = portNVIC_PENDSVSET_BIT;
                }
            }

            vPortClearBASEPRIFromISR();
        }
    }

    // end
}

注：这些函数名都在启动文件startup_xxxxx.s这个汇编文件里面有写。

后记代码

main函数相关代码：

__HAL_TIM_CLEAR_IT(&htim5, TIM_IT_UPDATE);
HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim5);

/* Start the scheduler. */
xTaskCreate(task1, "1", 512, NULL, 1, NULL);
xTaskCreate(task2, "1", 512, NULL, 1, NULL);

vTaskStartScheduler();

最终配置的中断优先级：

configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY：4
SVC_Call：             0
PendSV：               3
TIM5：                 6
其他RTOS要用到的外设：    6