Давно не было статей с использованием FreeRTOS на нашем сайте. Что еще более удивительно, если учесть, что в повседневной жизни эту ОС использую регулярно. Так что сегодня без лишних слов и предисловий создадим базовый пример с поддержкой FreeRTOS для STM32. Прошли те времена, когда для включения ее в свой проект приходилось перетаскивать кучу файлов, некоторые из которых оказывались несовместимы, некоторых просто не хватало... В STM32CubeMx все намного менее интересно и делается в пару кликов. В общем, приступаем.
При работе с FreeRTOS я чаще всего придерживаюсь следующей схемы. Создаются несколько задач (task'ов), каждая из которых вызывается через равные промежутки времени со своим собственным периодом, например:
- 1 мс
- 10 мс
- 50 мс
- 100 мс
Конкретные значения могут зависеть уже от конкретных целей конкретного проекта. И далее вся работа распределяется по этим task'ам. Соответственно, те действия, которые необходимо выполнять максимально часто вызываются из задачи, период вызова которой равен 1 мс. Например, сохранение значений АЦП для последующей обработки. Другие же действия напротив нужно выполнять намного реже, к примеру, обновлять информацию на дисплее. И в итоге вся программа распределяется по этим временным уровням.
Вот сегодня и реализуем базовый проект для STM32 с поддержкой FreeRTOS и нескольких задач. Пусть task'и будут вызываться каждые 1 мс, 10 мс и 50 мс. По аналогии можно будет легко и быстро добавить и другие.
Запускаем STM32CubeMx. Сразу уточню - не будем подробно погружаться во все нюансы настройки FreeRTOS и рассматривать каждую конкретную опцию, иначе получится не статья, а книга. Максимально быстрый старт ) Если возникнут какие-либо вопросы, смело задавайте их в комментариях или на форуме, я буду рад помочь, итак, первым делом активируем FreeRTOS:
Но тут сразу же есть важный нюанс. При использовании FreeRTOS, в качестве базового таймера для HAL рекомендуется выбрать не SysTick (стоит по умолчанию), а другой. Для этого переходим в категорию SYS и меняем SysTick на один из свободных таймеров:
Поскольку мы уже условились делать базовый проект, то оставляем на этом этапе все настройки FreeRTOS без изменений:
Но добавляем наши задачи в разделе Tasks and Queues и задаем их приоритет - Normal:
Полностью аналогичным образом добавляем остальные задачи:
Все готово, генерируем, открываем и собираем проект. Видим, что CubeMx создал наши task'и:
/* creation of Task1ms */ Task1msHandle = osThreadNew(Task1msHandler, NULL, &Task1ms_attributes); /* creation of Task10ms */ Task10msHandle = osThreadNew(Task10msHandler, NULL, &Task10ms_attributes); /* creation of Task50ms */ Task50msHandle = osThreadNew(Task50msHandler, NULL, &Task50ms_attributes);
Но сейчас единственное, что связывает эти функции с нашим планом вызывать их через равные промежутки времени - это их название. Так что необходимо доработать непосредственно код функций. И для того, чтобы обеспечить периодичность выполнения task'ов мы будем использовать функцию:
void vTaskDelayUntil( TickType_t * const pxPreviousWakeTime, const TickType_t xTimeIncrement)
- Первый аргумент хранит значение времени, соответствующее моменту, когда задача была разблокирована в предыдущий раз. При первом вызове функции
vTaskDelayUntil()необходимо инициализировать эту переменную текущим значением времени, а в дальнейшем функция сама будет обновлять это значение. - Второй аргумент - в нем мы уже задаем нужный нам период. В итоге функция
vTaskDelayUntil()заблокирует нашу задачу до момента времени, равного (pxPreviousWakeTime + xTimeIncrement).
Теперь реализуем все на практике. Подключаем:
#include "task.h"
Для task'а, который работает с периодом 10 мс получаем следующее:
void Task10msHandler(void *argument)
{
/* USER CODE BEGIN Task10msHandler */
TickType_t xLastWakeTime;
const TickType_t xFrequency = 10 / portTICK_PERIOD_MS;
xLastWakeTime = xTaskGetTickCount();
/* Infinite loop */
for(;;)
{
// Add code here
vTaskDelayUntil(&xLastWakeTime, xFrequency);
}
/* USER CODE END Task10msHandler */
}
А непосредственно свой код мы добавляем перед вызовом vTaskDelayUntil(), внутри цикла for(;;). Здесь значение 10 мс задается в строке:
const TickType_t xFrequency = 10 / portTICK_PERIOD_MS;
Абсолютно аналогично делаем и для других наших задач, меняя только значение периода. Кроме того, давайте добавим счетчики, которые будут инкрементироваться при вызове каждого из task'ов:
/* USER CODE BEGIN PV */ uint32_t task1msCnt = 0; uint32_t task10msCnt = 0; uint32_t task50msCnt = 0; /* USER CODE END PV */
И итоговый код, например, для task'а 50 мс:
void Task50msHandler(void *argument)
{
/* USER CODE BEGIN Task50msHandler */
TickType_t xLastWakeTime;
const TickType_t xFrequency = 50 / portTICK_PERIOD_MS;
xLastWakeTime = xTaskGetTickCount();
/* Infinite loop */
for(;;)
{
// Add code here
task50msCnt++;
vTaskDelayUntil(&xLastWakeTime, xFrequency);
}
/* USER CODE END Task50msHandler */
}
Вот такой механизм для организации периодических задач в FreeRTOS на контроллере STM32. Давайте соберем проект и проверим, как все это работает. Индикацией для нас будут служить счетчики вызовов task'ов:
Все отрабатывает четко по плану, задачи вызываются с заданной периодичностью. И на этом заканчиваем нашу статью, максимально быстрый старт с FreeRTOS для STM32 👍
Ссылка на полный проект - MT_FreeRTOS_Base.
