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STM32F407FreeRTOS开发手册V1_0.pdf

发布时间：2022-06-07 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：10.18M 资料格式：pdf 举报 版权申诉
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    STM32F407 FreeRTOS开发手册V1.0
    声明
    第一章 FreeRTOS简介
    1.1 初识FreeRTOS
    1.1.1 什么是FreeRTOS?
    1.1.2 为什么选择FreeRTOS？
    1.1.3 FreeRTOS特点
    1.1.4 商业许可
    1.2 磨刀不误砍柴工
    1.2.1 资料查找
    1.2.2 FreeRTOS官方文档
    1.2.3 Cortex-M架构资料
    1.3 FreeRTOS源码初探
    1.3.1 FreeRTOS源码下载
    1.3.2 FreeRTOS文件预览
    第二章 FreeRTOS移植
    2.1 准备工作
    2.1.1 准备基础工程
    2.1.2 FreeRTOS系统源码
    2.2 FreeRTOS移植
    2.2.1 向工程中添加相应文件
    2.2.2 修改SYSTEM文件
    2.3 移植验证实验
    2.3.1 实验程序设计
    2.3.2 实验程序运行结果分析
    第三章 FreeRTOS系统配置
    3.1 FreeRTOSConfig.h文件
    3.1 “INCLUDE_”开始的宏
    3.2 “config”开始的宏
    第四章 FreeRTOS中断配置和临界段
    4.1 Cortex-M中断
    4.1.1 中断简介
    4.1.2 中断管理简介
    4.1.3 优先级分组定义
    4.1.4 优先级设置
    4.1.5 用于中断屏蔽的特殊寄存器
    4.2 FreeRTOS中断配置宏
    4.2.1 configPRIO_BITS
    4.2.2 configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY
    4.2.3 configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY
    4.2.4 configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY
    4.2.5 configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY
    4.3 FreeRTOS开关中断
    4.4 临界段代码
    4.4.1 任务级临界段代码保护
    4.4.2 中断级临界段代码保护
    4.5 FreeRTOS中断测试实验
    4.5.1 实验程序设计
    4.5.2 实验程序运行结果
    第五章 FreeRTOS任务基础知识
    5.1 什么是多任务系统？
    5.2 FreeRTOS任务与协程
    5.2.1 任务(Task)的特性
    5.2.2 协程(Co-routine)的特性
    5.3 任务状态
    5.4 任务优先级
    5.5 任务实现
    5.6 任务控制块
    5.7 任务堆栈
    第六章 FreeRTOS任务相关API函数
    6.1 任务创建和删除API函数
    6.2 任务创建和删除实验(动态方法)
    6.2.1 实验程序设计
    6.2.2 程序运行结果分析
    6.3 任务创建和删除实验(静态方法)
    6.3.1 实验程序设计
    6.3.2 程序运行结果分析
    6.4 任务挂起和恢复API函数
    6.5 任务挂起和恢复实验
    6.5.1 实验程序设计
    6.5.2 程序运行结果分析
    第七章 FreeRTOS列表和列表项
    7.1 什么是列表和列表项？
    7.1.1 列表
    7.1.2 列表项
    7.1.3 迷你列表项
    7.2 列表和列表项初始化
    7.2.1 列表初始化
    7.2.2 列表项初始化
    7.3 列表项插入
    7.3.1 列表项插入函数分析
    7.3.2 列表项插入过程图示
    7.4 列表项末尾插入
    7.4.1 列表项末尾插入函数分析
    7.4.2 列表项末尾插入图示
    7.5 列表项的删除
    7.6 列表的遍历
    7.7 列表项的插入和删除实验
    7.7.1 实验程序设计
    7.7.2 程序运行结果分析
    第八章 FreeRTOS任务创建和调度器开启
    8.1 阅读本章所必备的知识
    8.2 任务创建过程分析
    8.2.1 任务创建函数分析
    8.2.2 任务初始化函数分析
    8.2.3 任务堆栈初始化函数分析
    8.2.4 添加任务到就绪列表
    8.3 调度器开启过程分析
    8.3.1 任务调度器开启函数分析
    8.3.2 内核相关硬件初始化函数分析
    8.3.3 使能FPU函数分析
    8.3.4 启动第一个任务
    8.3.5 SVC中断服务函数
    8.3.6 空闲任务
    第九章 FreeRTOS任务切换
    9.1 PendSV异常
    9.2 FreeRTOS任务切换场合
    9.2.1 执行系统调用
    9.2.2 系统滴答定时器(SysTick)中断
    9.3 PendSV中断服务函数
    9.4 查找下一个要运行的任务
    9.6 FreeRTOS时间片调度
    9.6 时间片调度实验
    9.6.1 实验程序设计
    9.6.2 程序运行结果分析
    第十章 FreeRTOS系统内核控制函数
    10.1 内核控制函数预览
    10.2 内核控制函数详解
    第十一章 FreeRTOS其他任务API函数
    11.1 任务相关API函数预览
    11.2 任务相关API函数详解
    11.3 任务壮态查询API函数实验
    11.3.1 实验程序设计
    11.3.2 程序运行结果分析
    11.4 任务运行时间信息统计实验
    11.4.1 相关宏的设置
    11.4.2 实验程序设计
    11.4.3 程序运行结果分析
    第十二章 FreeRTOS时间管理
    12.1 FreeRTOS延时函数
    12.1 函数vTaskDelay()
    12.2 函数prvAddCurrentTaskToDelayedList()
    12.3 函数vTaskDelayUntil()
    12.2 FreeRTOS系统时钟节拍
    第十三章 FreeRTOS队列
    13.1 队列简介
    13.2 队列结构体
    13.3 队列创建
    13.3.1 函数原型
    13.3.2 队列创建函数详解
    13.3.3 队列初始化函数
    13.3.4 队列复位函数
    13.4 向队列发送消息
    13.4.1 函数原型
    13.4.2 任务级通用入队函数
    13.4.3 中断级通用入队函数
    13.5 队列上锁和解锁
    13.6 从队列读取消息
    13.7 队列操作实验
    13.7.1 实验程序设计
    13.7.2 程序运行结果分析
    第十四章 FreeRTOS信号量
    14.1 信号量简介
    14.2 二值信号量
    14.2.1 二值信号量简介
    14.2.2 创建二值信号量
    14.2.3 二值信号量创建过程分析
    14.2.4 释放信号量
    14.2.5 获取信号量
    14.3 二值信号量操作实验
    14.3.1 实验程序设计
    14.3.2 程序运行结果分析
    14.4 计数型信号量
    14.4.1 计数型信号量简介
    14.4.2 创建计数型信号量
    14.4.3 计数型信号量创建过程分析
    14.4.4 释放和获取计数信号量
    14.5 计数型信号量操作实验
    14.5.1 实验程序设计
    14.5.2 程序运行结果分析
    14.6 优先级翻转
    14.7 优先级翻转实验
    14.7.1 实验程序设计
    14.7.2 程序运行结果分析
    14.8 互斥信号量
    14.8.1 互斥信号量简介
    14.8.2 创建互斥信号量
    14.8.3 互斥信号量创建过程分析
    14.8.4 释放互斥信号量
    14.8.5 获取互斥信号量
    14.9 互斥信号量操作实验
    14.9.1 实验程序设计
    14.9.2 程序运行结果分析
    14.10 递归互斥信号量
    14.10.1 递归互斥信号量简介
    14.10.2 创建互斥信号量
    14.10.3 递归信号量创建过程分析
    14.10.4 释放递归互斥信号量
    14.10.5 获取递归互斥信号量
    14.10.6 递归互斥信号量使用示例
    第十五章 FreeRTOS软件定时器
    15.1 软件定时器简介
    15.2 定时器服务/Daemon任务
    15.2.1 定时器服务任务与队列
    15.2.2 定时器相关配置
    15.3 单次定时器和周期定时器
    15.4 复位软件定时器
    15.5 创建软件定时器
    15.6 开启软件定时器
    15.7 停止软件定时器
    15.8 软件定时器实验
    15.8.1 实验程序设计
    15.8.2 程序运行结果分析
    第十六章 FreeRTOS事件标志组
    16.1 事件标志组简介
    16.2 创建事件标志组
    16.3 设置事件位
    16.4 获取事件标志组值
    16.5 等待指定的事件位
    16.6 事件标志组实验
    16.6.1 实验程序设计
    16.6.2 程序运行结果分析
    第十七章 FreeRTOS内存管理
    17.1 FreeRTOS内存管理简介
    17.2 内存碎片
    17.3 FreeRTOS内存分配方法
    17.3.1 heap_1.c
    17.3.2 heap_2.c
    17.3.3 heap_3.c
    17.3.4 heap_4.c
    17.3.5 heap_5.c
    17.4 FreeRTOS内存管理实验
    17.4.1 实验程序设计
    17.4.2 实验程序运行结果
    第十八章 FreeRTOS任务通知
    18.1 任务通知简介
    18.2 发送任务通知
    18.3 任务通知通用发送函数
    18.3.1 任务级任务通知通用发送函数
    18.3.2 中断级任务通知发送函数
    18.4 获取任务通知
    18.5 任务通知模拟二值信号量实验
    18.5.1 实验程序设计
    18.5.2 实验程序运行结果
    18.6 任务通知模拟计数型信号量实验
    18.6.1 实验程序设计
    18.6.2 实验程序运行结果
    18.7 任务通知模拟消息邮箱实验
    18.7.1 实验程序设计
    18.7.2 实验程序运行结果
    18.8 任务通知模拟事件标志组实验
    18.8.1 实验程序设计
    18.8.2 实验程序运行结果
    STM32F407 FreeRTOS 开发手册 ALIENTEK 探索者 FreeRTOS 开发教程 STM32F407 FreeRTOS 开发手册 V1.0 −ALIENTEK STM32F407 FreeRTOS 开发教程 左忠凯 著 1
    STM32F407 FreeRTOS 开发手册 ALIENTEK 探索者 FreeRTOS 开发教程 文档更新说明 版本 版本更新说明 负责人 校审 发布日期 初稿： 第一章 FreeRTOS 简介 第二章 FreeRTOS 移植 第三章 FreeRTOS 系统配置 第四章 FreeRTOS 中断配置和临界段 第五章 FreeRTOS 任务基础知识 第六章 FreeRTOS 任务相关 API 函数 第七章 FreeRTOS 列表和列表项 第八章 FreeRTOS 任务创建和调度器开启 V1.0 第九章 FreeRTOS 任务切换 左忠凯 刘军 2016.11.26 第十章 FreeRTOS 系统内核控制函数 第十一章 FreeRTOS 其他任务 API 函数 第十二章 FreeRTOS 时间管理 第十三章 FreeRTOS 队列 第十四章 FreeRTOS 信号量 第十五章 FreeRTOS 软件定时器 第十六章 FreeRTOS 事件标志组 第十七章 FreeRTOS 内存管理 第十八章 FreeRTOS 任务通知 2
    目录 STM32F407 FreeRTOS 开发手册 ALIENTEK 探索者 FreeRTOS 开发教程 STM32F407 FreeRTOS 开发手册 V1.0 ............................................................................................ 1 声明 ................................................................................................................................................. 11 第一章 ..................................................................................................................... FreeRTOS 简介 . 12 1.1 初识 FreeRTOS .................................................................................................. 13 1.1.1 什么是 FreeRTOS? ................................................................................... 13 1.1.2 为什么选择 FreeRTOS？ ........................................................................ 13 1.1.3 FreeRTOS 特点 ......................................................................................... 14 1.1.4 商业许可 .................................................................................................. 14 1.2 磨刀不误砍柴工 ................................................................................................ 15 1.2.1 资料查找 .................................................................................................. 15 1.2.2 FreeRTOS 官方文档 ................................................................................. 17 1.2.3 Cortex-M 架构资料 ................................................................................... 19 1.3 FreeRTOS 源码初探 ........................................................................................... 19 1.3.1 FreeRTOS 源码下载 ................................................................................. 19 1.3.2 FreeRTOS 文件预览 ................................................................................. 21 第二章 FreeRTOS 移植 ............................................................................................................... 26 2.1 准备工作 ............................................................................................................ 27 2.1.1 准备基础工程 .......................................................................................... 27 2.1.2 FreeRTOS 系统源码 ................................................................................. 27 2.2 FreeRTOS 移植 ................................................................................................... 27 2.2.1 向工程中添加相应文件 .......................................................................... 27 2.2.2 修改 SYSTEM 文件 ................................................................................. 31 2.3 移植验证实验 .................................................................................................... 35 2.3.1 实验程序设计 .......................................................................................... 35 2.3.2 实验程序运行结果分析 .......................................................................... 38 第三章 FreeRTOS 系统配置 ....................................................................................................... 40 3.1 FreeRTOSConfig.h 文件 ..................................................................................... 41 3.1 “INCLUDE_”开始的宏 ...................................................................................... 41 3
    STM32F407 FreeRTOS 开发手册 ALIENTEK 探索者 FreeRTOS 开发教程 3.2 “config”开始的宏 ............................................................................................... 42 第四章 FreeRTOS 中断配置和临界段 ....................................................................................... 50 4.1 Cortex-M 中断 .................................................................................................... 51 4.1.1 中断简介 .................................................................................................. 51 4.1.2 中断管理简介 .......................................................................................... 51 4.1.3 优先级分组定义 ...................................................................................... 52 4.1.4 优先级设置 .............................................................................................. 54 4.1.5 用于中断屏蔽的特殊寄存器 .................................................................. 55 4.2 FreeRTOS 中断配置宏 ....................................................................................... 56 4.2.1 configPRIO_BITS ..................................................................................... 56 4.2.2 configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY ......................... 56 4.2.3 configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY ............................................. 56 4.2.4 configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY ............ 58 4.2.5 configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY ................................ 58 4.3 FreeRTOS 开关中断 ........................................................................................... 59 4.4 临界段代码 ........................................................................................................ 59 4.4.1 任务级临界段代码保护 .......................................................................... 60 4.4.2 中断级临界段代码保护 .......................................................................... 61 4.5 FreeRTOS 中断测试实验 ................................................................................... 62 4.5.1 实验程序设计 .......................................................................................... 62 4.5.2 实验程序运行结果 .................................................................................. 66 第五章 FreeRTOS 任务基础知识 ............................................................................................... 68 5.1 什么是多任务系统？ ........................................................................................ 69 5.2 FreeRTOS 任务与协程 ....................................................................................... 70 5.2.1 任务(Task)的特性 .................................................................................... 70 5.2.2 协程(Co-routine)的特性 .......................................................................... 71 5.3 任务状态 ............................................................................................................ 71 5.4 任务优先级 ........................................................................................................ 72 5.5 任务实现 ............................................................................................................ 72 5.6 任务控制块 ........................................................................................................ 73 5.7 任务堆栈 ............................................................................................................ 75 4
    STM32F407 FreeRTOS 开发手册 ALIENTEK 探索者 FreeRTOS 开发教程 第六章 FreeRTOS 任务相关 API 函数 ...................................................................................... 77 6.1 任务创建和删除 API 函数 ................................................................................ 78 6.2 任务创建和删除实验(动态方法) ..................................................................... 80 6.2.1 实验程序设计 .......................................................................................... 80 6.2.2 程序运行结果分析 .................................................................................. 84 6.3 任务创建和删除实验(静态方法) ..................................................................... 85 6.3.1 实验程序设计 .......................................................................................... 85 6.3.2 程序运行结果分析 .................................................................................. 90 6.4 任务挂起和恢复 API 函数 ................................................................................ 90 6.5 任务挂起和恢复实验 ........................................................................................ 91 6.5.1 实验程序设计 .......................................................................................... 91 6.5.2 程序运行结果分析 .................................................................................. 97 第七章 FreeRTOS 列表和列表项 ............................................................................................... 98 7.1 什么是列表和列表项？ .................................................................................... 99 7.1.1 列表 .......................................................................................................... 99 7.1.2 列表项 ...................................................................................................... 99 7.1.3 迷你列表项 ............................................................................................ 100 7.2 列表和列表项初始化 ...................................................................................... 101 7.2.1 列表初始化 ............................................................................................ 101 7.2.2 列表项初始化 ........................................................................................ 102 7.3 列表项插入 ...................................................................................................... 102 7.3.1 列表项插入函数分析 ............................................................................ 102 7.3.2 列表项插入过程图示 ............................................................................ 104 7.4 列表项末尾插入 .............................................................................................. 105 7.4.1 列表项末尾插入函数分析 .................................................................... 105 7.4.2 列表项末尾插入图示 ............................................................................ 106 7.5 列表项的删除 .................................................................................................. 107 7.6 列表的遍历 ...................................................................................................... 108 7.7 列表项的插入和删除实验 .............................................................................. 109 7.7.1 实验程序设计 ........................................................................................ 109 7.7.2 程序运行结果分析 ................................................................................ 113 第八章 FreeRTOS 任务创建和调度器开启 ............................................................................. 117 5
    STM32F407 FreeRTOS 开发手册 ALIENTEK 探索者 FreeRTOS 开发教程 8.1 阅读本章所必备的知识 .................................................................................. 118 8.2 任务创建过程分析 .......................................................................................... 118 8.2.1 任务创建函数分析 ................................................................................ 118 8.2.2 任务初始化函数分析 ............................................................................ 120 8.2.3 任务堆栈初始化函数分析 .................................................................... 123 8.2.4 添加任务到就绪列表 ............................................................................ 125 8.3 调度器开启过程分析 ...................................................................................... 127 8.3.1 任务调度器开启函数分析 .................................................................... 127 8.3.2 内核相关硬件初始化函数分析 ............................................................ 129 8.3.3 使能 FPU 函数分析 ............................................................................... 129 8.3.4 启动第一个任务 .................................................................................... 130 8.3.5 SVC 中断服务函数 ................................................................................. 131 8.3.6 空闲任务 ................................................................................................ 135 第九章 FreeRTOS 任务切换 ..................................................................................................... 136 9.1 PendSV 异常 ..................................................................................................... 137 9.2 FreeRTOS 任务切换场合 ................................................................................. 138 9.2.1 执行系统调用 ........................................................................................ 138 9.2.2 系统滴答定时器(SysTick)中断 ............................................................. 139 9.3 PendSV 中断服务函数 ..................................................................................... 140 9.4 查找下一个要运行的任务 .............................................................................. 141 9.6 FreeRTOS 时间片调度 ..................................................................................... 143 9.6 时间片调度实验 .............................................................................................. 146 9.6.1 实验程序设计 ........................................................................................ 146 9.6.2 程序运行结果分析 ................................................................................ 149 第十章 FreeRTOS 系统内核控制函数 ..................................................................................... 150 10.1 内核控制函数预览 ........................................................................................ 151 10.2 内核控制函数详解 ........................................................................................ 151 第十一章 FreeRTOS 其他任务 API 函数 ................................................................................ 156 11.1 任务相关 API 函数预览 ................................................................................ 157 11.2 任务相关 API 函数详解 ................................................................................ 158 11.3 任务壮态查询 API 函数实验 ........................................................................ 165 6
    STM32F407 FreeRTOS 开发手册 ALIENTEK 探索者 FreeRTOS 开发教程 11.3.1 实验程序设计 ....................................................................................... 165 11.3.2 程序运行结果分析 ............................................................................... 170 11.4 任务运行时间信息统计实验 ........................................................................ 171 11.4.1 相关宏的设置 ....................................................................................... 171 11.4.2 实验程序设计 ....................................................................................... 173 11.4.3 程序运行结果分析 ............................................................................... 177 第十二章 FreeRTOS 时间管理 ................................................................................................. 178 12.1 FreeRTOS 延时函数 ....................................................................................... 179 12.1 函数 vTaskDelay() ................................................................................... 179 12.2 函数 prvAddCurrentTaskToDelayedList() .............................................. 180 12.3 函数 vTaskDelayUntil() .......................................................................... 182 12.2 FreeRTOS 系统时钟节拍 ............................................................................... 186 第十三章 FreeRTOS 队列 ......................................................................................................... 192 13.1 队列简介 ........................................................................................................ 193 13.2 队列结构体 .................................................................................................... 195 13.3 队列创建 ........................................................................................................ 196 13.3.1 函数原型 .............................................................................................. 196 13.3.2 队列创建函数详解 .............................................................................. 198 13.3.3 队列初始化函数 .................................................................................. 199 13.3.4 队列复位函数 ...................................................................................... 200 13.4 向队列发送消息 ............................................................................................ 202 13.4.1 函数原型 .............................................................................................. 202 13.4.2 任务级通用入队函数 .......................................................................... 206 13.4.3 中断级通用入队函数 .......................................................................... 210 13.5 队列上锁和解锁 ............................................................................................ 212 13.6 从队列读取消息 ............................................................................................ 214 13.7 队列操作实验 ................................................................................................ 218 13.7.1 实验程序设计 ...................................................................................... 218 13.7.2 程序运行结果分析 .............................................................................. 226 第十四章 FreeRTOS 信号量 ..................................................................................................... 228 14.1 信号量简介 .................................................................................................... 229 7
    STM32F407 FreeRTOS 开发手册 ALIENTEK 探索者 FreeRTOS 开发教程 14.2 二值信号量 .................................................................................................... 229 14.2.1 二值信号量简介 .................................................................................. 229 14.2.2 创建二值信号量 .................................................................................. 231 14.2.3 二值信号量创建过程分析 .................................................................. 232 14.2.4 释放信号量 .......................................................................................... 233 14.2.5 获取信号量 .......................................................................................... 234 14.3 二值信号量操作实验 .................................................................................... 236 14.3.1 实验程序设计 ...................................................................................... 236 14.3.2 程序运行结果分析 .............................................................................. 242 14.4 计数型信号量 ................................................................................................ 243 14.4.1 计数型信号量简介 .............................................................................. 243 14.4.2 创建计数型信号量 .............................................................................. 243 14.4.3 计数型信号量创建过程分析 .............................................................. 244 14.4.4 释放和获取计数信号量 ...................................................................... 245 14.5 计数型信号量操作实验 ................................................................................ 245 14.5.1 实验程序设计 ...................................................................................... 245 14.5.2 程序运行结果分析 .............................................................................. 249 14.6 优先级翻转 .................................................................................................... 250 14.7 优先级翻转实验 ............................................................................................ 251 14.7.1 实验程序设计 ...................................................................................... 251 14.7.2 程序运行结果分析 .............................................................................. 256 14.8 互斥信号量 .................................................................................................... 258 14.8.1 互斥信号量简介 .................................................................................. 258 14.8.2 创建互斥信号量 .................................................................................. 258 14.8.3 互斥信号量创建过程分析 .................................................................. 259 14.8.4 释放互斥信号量 .................................................................................. 261 14.8.5 获取互斥信号量 .................................................................................. 264 14.9 互斥信号量操作实验 .................................................................................... 269 14.9.1 实验程序设计 ...................................................................................... 269 14.9.2 程序运行结果分析 .............................................................................. 272 14.10 递归互斥信号量 .......................................................................................... 273 14.10.1 递归互斥信号量简介 ........................................................................ 273 14.10.2 创建互斥信号量 ................................................................................ 273 14.10.3 递归信号量创建过程分析 ................................................................ 274 8
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