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andeyqi · 2022年11月19日 · 辽宁

【GD32F427开发板试用】IAR 环境移植freertos

嵌入式系统Arm 芯片Arm 开发板MCU

freertos移植适配

社区之前已经有同学移植适配freertos，在GD32F427上跑了起来，之前的帖子是在MDK环境下适配的，本地的开发环境为IAR，准备在IAR环境下在板子上跑freertos,freertos 的内核文件相对很少，而且官方的代码下已经支持了CORTEX-M4架构，我们基本不用修改什么就能把官方的代码适配到GD32F427的板子上。
我们先简答看下freertos的代码目录结构（芯片架构相关的我们只关注IAR cortex-m4）：

FreeRTOS\Source\
|-- croutine.c
|-- event_groups.c
|-- list.c
|-- queue.c
|-- readme.txt
|-- stream_buffer.c
|-- tasks.c
`-- timers.c
|-- include
|   |-- FreeRTOS.h
|   |-- StackMacros.h
|   |-- atomic.h
|   |-- croutine.h
|   |-- deprecated_definitions.h
|   |-- event_groups.h
|   |-- list.h
|   |-- message_buffer.h
|   |-- mpu_prototypes.h
|   |-- mpu_wrappers.h
|   |-- portable.h
|   |-- projdefs.h
|   |-- queue.h
|   |-- semphr.h
|   |-- stack_macros.h
|   |-- stdint.readme
|   |-- stream_buffer.h
|   |-- task.h
|   `-- timers.h
|-- portable
|   |-- IAR
|   |   |-- ARM_CM4F
|   |   |   |-- port.c
|   |   |   |-- portasm.s
|   |   |   `-- portmacro.h
|   |-- MemMang
|   |   |-- ReadMe.url
|   |   |-- heap_1.c
|   |   |-- heap_2.c
|   |   |-- heap_3.c
|   |   |-- heap_4.c
|   |   `-- heap_5.c

从上面的代码目录树看代码代码量还是不到的，一共需要的.c .s 文件一共10个文件左右，因为操作系统依赖的portable相关的代码官方的代码结构里已经有了，理论上把这些文件组织到工程内部编译通过操作系统就移植完成了。
MemMang 目录下freertos 创建任务及资源需要动态malloc 内存，需要支持内存管理的接口，根据实际的情况选择一个就行，本次移植使用的是heap_4.c文件。

移植过程

  1. 从freertos 下载官方最新源码(FreeRTOSv202112.00),加入上述源码文件及include路径加入工程。
    freertos_source.PNG
    include_path.png

2.加入上述文件后编译会报如下error:
`Error[2]: Failed to open #include file 'FreeRTOSConfig.h' C:\Users\Administrator\Desktop\GD32F427-VSTART\GD32F4xx_Demo_Suites_V2.6.1\GD32427V_START_Demo_Suites\Projects\02_GPIO_Key_Polling_mode\FreeRTOSv202112.00\FreeRTOS\Source\portable\IAR\ARM_CM4F\portasm.s 29
`
freertos 内核是根据这个config文件进行配置的，我们从freertos的demo路径下选取个M4的开发板配置文件放进去,本次选取的是ST的F407的config文件(\FreeRTOSv202112.00\FreeRTOS\Demo\CORTEX_M4F_STM32F407ZG-SK)

3.添加完上述文件后继续 build 会发现会报如下的linkerror,因为freertos 和GD32 的固件库定义了这几个中段处理函数发生重复定义了，我们删除GD32固件库中的定义及freertos 依赖的回调hook函数，这些回调hook函数暂时我们用不到，直接从FreeRTOSConfig.h 中注释掉对应的hook.
删除gd32f4xx_it.c 中的
void PendSV_Handler(void)
void SysTick_Handler(void)
void SysTick_Handler(void)

并将从FreeRTOSConfig.h 中如下宏定义修改为0

#define configUSE_IDLE_HOOK                0
#define configUSE_TICK_HOOK                0
#define configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW    0
#define configUSE_MALLOC_FAILED_HOOK    0

4.至此已经可以编译通过，我们就可以创建任务来验证，freertos 能否正常运行了，因为freertos 源码中会根据配置的systick 时钟周期来配置systick 我们在main 函数里可以删除systick_config()的配置。
` / configure systick /

systick_config();`

5.修改测试代码创建两个任务1s周期打印，并将之前裸机环境的shell 做人一个任务在freertos中运行。

#include "gd32f4xx.h"
#include "systick.h"
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include "littleshell.h"
#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"


#define START_TASK_PRIO        1
#define START_STK_SIZE         128  
TaskHandle_t StartTask_Handler;
void start_task(void *pvParameters);

#define TASK1_TASK_PRIO        2
#define TASK1_STK_SIZE         128  
TaskHandle_t Task1Task_Handler;
void start_task1(void *pvParameters);


#define SHELL_TASK_PRIO        2
#define SHELL_STK_SIZE         256  
TaskHandle_t SHELLTask_Handler;

void start_task(void *pvParameters)
{
    while(1)
    {
        printf("I am task2\r\n" );
        vTaskDelay(1000);
    }

}


void start_task1(void *pvParameters)
{
    while(1)
    {
        printf("I am task1\r\n" );
        vTaskDelay(1000);
    }
}

int main(void)
{
    /* configure systick */
    systick_config();

    /* enable the LEDs GPIO clock */
    rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOC);

    /* configure LED1 GPIO port */
    gpio_mode_set(GPIOC, GPIO_MODE_OUTPUT, GPIO_PUPD_NONE, GPIO_PIN_6);
    gpio_output_options_set(GPIOC, GPIO_OTYPE_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_6);
    /* reset LED1 GPIO pin */
    gpio_bit_reset(GPIOC, GPIO_PIN_6);
    
    /* enable GPIO clock */
    rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOB);

    /* enable USART clock */
    rcu_periph_clock_enable(RCU_USART0);

    /* configure USART0 TX as alternate function push-pull */
    gpio_mode_set(GPIOB, GPIO_MODE_AF, GPIO_PUPD_PULLUP, GPIO_PIN_6);
    gpio_output_options_set(GPIOB, GPIO_OTYPE_PP, GPIO_OSPEED_25MHZ, GPIO_PIN_6);

    /* configure USART0 RX as alternate function push-pull */
    gpio_mode_set(GPIOB, GPIO_MODE_AF, GPIO_PUPD_PULLUP, GPIO_PIN_7);
    gpio_output_options_set(GPIOB, GPIO_OTYPE_PP, GPIO_OSPEED_25MHZ, GPIO_PIN_7);
    
    /* configure the USART0 TX pin and USART0 RX pin */
    gpio_af_set(GPIOB, GPIO_AF_7, GPIO_PIN_6);
    gpio_af_set(GPIOB, GPIO_AF_7, GPIO_PIN_7);



    /* USART configure */
    usart_deinit(USART0);
    usart_baudrate_set(USART0, 115200U);
    usart_parity_config(USART0,USART_PM_NONE);
    usart_word_length_set(USART0,USART_WL_8BIT);
    usart_stop_bit_set(USART0,USART_STB_1BIT);
    usart_receive_config(USART0, USART_RECEIVE_ENABLE);
    usart_transmit_config(USART0, USART_TRANSMIT_ENABLE);
    
    usart_enable(USART0);

    xTaskCreate((TaskFunction_t )start_task,           
                (const char*    )"start_task",        
                (uint16_t       )START_STK_SIZE,      
                (void*          )NULL,                  
                (UBaseType_t    )START_TASK_PRIO,      
                (TaskHandle_t*  )&StartTask_Handler); 
    
    xTaskCreate((TaskFunction_t )start_task1,           
                (const char*    )"start_task",        
                (uint16_t       )TASK1_STK_SIZE,      
                (void*          )NULL,                  
                (UBaseType_t    )TASK1_TASK_PRIO,      
                (TaskHandle_t*  )&Task1Task_Handler); 
    
    xTaskCreate((TaskFunction_t )littleshell_main_entry,           
                (const char*    )"SHELLt_task",        
                (uint16_t       )SHELL_STK_SIZE,      
                (void*          )NULL,                  
                (UBaseType_t    )SHELL_TASK_PRIO,      
                (TaskHandle_t*  )&SHELLTask_Handler); 

    vTaskStartScheduler(); 
    //(void)littleshell_main_entry(NULL);
}


/* retarget the C library printf function to the USART */
int fputc(int ch, FILE *f)
{
    usart_data_transmit(USART0, (uint8_t)ch);
    while(RESET == usart_flag_get(USART0, USART_FLAG_TBE));
    return ch;
}

uint8_t uartgetchar(uint8_t * pdata)
{
    if(SET == usart_flag_get(USART0, USART_FLAG_RBNE))
    {
        *pdata = usart_data_receive(USART0);
    return 1;
    }
    else
        return 0;
}

unsigned int led(char argc,char ** argv)
{
    if(argc != 2)
        return 0;

    if(strcmp("on",argv[1]) == 0)
    {
        /* turn on LED1 */
        gpio_bit_set(GPIOC, GPIO_PIN_6);
    }
    else if(strcmp("off",argv[1]) == 0)
    {
        gpio_bit_reset(GPIOC, GPIO_PIN_6);
    }
    
    return 1;
}
LTSH_FUNCTION_EXPORT(led,"test led on/off");

shell 的实现可以参考如下上一篇帖子：
https://aijishu.com/a/1060000000367387

试验验证

将上述代码下载到板子运行，串口上周期的打印如下信息而且shell 也可以正常响应，说明任务已经正常的调度起来了，而且从log打印的时间戳查看也是每隔1s打印说明调度的周期配置的也是正确的。
代码地址如下：
https://github.com/andeyqi/GD32F427-VSTART

[2022-11-19 15:47:34.699] GD32#I am task1
[2022-11-19 15:47:34.715] I am task2
[2022-11-19 15:47:34.871] 
[2022-11-19 15:47:34.871] GD32#
[2022-11-19 15:47:35.043] GD32#
[2022-11-19 15:47:35.230] GD32#
[2022-11-19 15:47:35.402] GD32#
[2022-11-19 15:47:35.574] GD32#I am task1
[2022-11-19 15:47:35.699] I am task2
[2022-11-19 15:47:35.761] 
[2022-11-19 15:47:35.761] GD32#
[2022-11-19 15:47:35.917] GD32#
[2022-11-19 15:47:36.089] GD32#
[2022-11-19 15:47:36.261] GD32#
[2022-11-19 15:47:36.417] GD32#
[2022-11-19 15:47:36.574] GD32#I am task1
[2022-11-19 15:47:36.714] I am task2
[2022-11-19 15:47:36.745] 
[2022-11-19 15:47:36.745] GD32#
[2022-11-19 15:47:36.902] GD32#
[2022-11-19 15:47:37.073] GD32#
[2022-11-19 15:47:37.245] GD32#
[2022-11-19 15:47:37.433] GD32#
[2022-11-19 15:47:37.605] GD32#I am task1
[2022-11-19 15:47:37.698] I am task2
[2022-11-19 15:47:37.792] 
[2022-11-19 15:47:37.792] GD32#
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