reeRTOS源碼詳解與應用開發—基於STM32

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FreeRTOS源碼詳解與應用開發—基於STM32

本書輔以大量的例程,全麵講解瞭Fr e eRTOS的原理以及源碼,主要內容包括任務管理和任 務調度、係統裁減和配置、時間管理、隊列、信號量、軟件定時器、事件標誌組、任務通知、低功耗 Ti ck l e s s模式、空閑任務以及內存管理等。同時,本書配有大量的圖例,對於想要深入學習RTOS 類係統原理的人來說是一個不錯的選擇。 本書配套資料包括視頻教程、文檔教程、各個例程的源碼及相關參考資料,所有資料均可在開 源電子網(網址為www. openedv. c om)免費下載。 本書適閤那些想要學習Fr e eRTOS的初學者,也可作為高等院校計算機、電子技術、自動化、 嵌入式等相關專業的教材。

背景知識 近年來微處理器的性能呈爆炸式增長,尤其是在ARM公司發布瞭Co r t ex M 內核以後,全球很多大型半導體廠商都推齣瞭基於Co r t ex M內核的MCU。以ST (意法半導體)為例,先後推齣瞭STM32F1、 STM32F4、 STM32F7 近剛推齣的 STM32H7,其性能已經遠超曾經的ARM7,甚至已經超過瞭大多數的ARM9處理 器。強大的性能意味著復雜的功能、復雜的應用,隨著應用中所需功能的增多,裸機 開發越來越吃力,應用中各功能模塊的管理遇到瞭前所未有的挑戰。這時候,一個科 學的、閤理的模塊化管理方法顯得尤為重要,而這個正是操作係統的基本功能,即任 務管理。 提起操作係統,大多數人的第 反應應該是 Wi ndows、 L i nux、And r o i d和IOS 等這些常用的大型操作係統。很不幸的是,對於Co r t ex M這種級彆的MCU來講, 這些係統一個都用不瞭,它們有自己專用的操作係統,叫RTOS類操作係統。RTOS 是Re a lTimeOpe r a t i ngSys t em的縮寫,也就是實時操作係統。RTOS類操作係統 有很多,如μC/OSI I / I I I、 RTX、 RT Thr e ad、 Fr e eRTOS等。那為何本書選擇Fr e eRTOS呢? 要的原因就是Fr e eRTOS免費,而且全球占有量很大,很多第三方 組件廠商都選擇Fr e eRTOS作為默認操作係統,比如STM32官方庫、 TouchGFX圖 形界麵、各種 Wi F i和藍牙的協議棧等,因此本書選擇瞭Fr e eRTOS。係統的運行需 要一個平颱,本書選取ALIENTEK推齣的STM32F429阿波羅開發闆,本書所涉及 的例程都是基於此款開發闆編寫的;如果讀者使用其他類型的開發闆,則隻需要對例 程稍做修改即可。 本書特點 ? 由簡入深,從 基本的API函數使用方法講起,讓讀者對於Fr e eRTOS先有 一個基本的概念,後續章節再對Fr e eRTOS的各功能模塊進行詳細講解。 ? 對Fr e eRTOS中重要的功能模塊,比如信號量、隊列、列錶和列錶項等,進行 瞭源碼級的剖析,對其中重要的API函數源碼做瞭詳細分析。 ? 針對Fr e eRTOS的移植過程,筆者每操作一步都記錄下來編寫進本書,盡可 能保證移植過程閤理、無誤,盡量確保讀者通過參考本書的移植過程可以將Fr e eRTOS移植到任何Fr e eRTOS所支持的MCU上。 ? 對於本書中晦澀難懂的原理性知識,我們都會配有相應的圖形,采用圖文結 閤的方式加深對原理的理解。所有圖形都采用Vi s i o軟件進行繪製,保證圖 形質量,圖形配色閤理、大氣。 ? 操作係統是運行在處理器上的,因此,肯定會涉及處理器架構方麵的知識,本 書中涉及的地方都會標記齣可以參考的書籍以及章節,方便想要深入瞭解的 讀者去閱讀參考。 ? 基本上每章都有相應的練習和使用例程,通過理論加實踐的方式來加強對 Fr e eRTOS操作係統的掌握。 ? 考慮到不同讀者的C語言使用水平不同,本書涉及的例程中都沒有使用復雜 的C語言語法,基本都是 常用的語法。 使用對象 ? 使用Fr e eROTS操作係統的研發人員,或者畢業設計等需要使用Fr e eRTOS 的學生。 ? 對Fr e eRTOS感興趣、想要深入瞭解其運行原理的愛好者。 ? 學習過其他RTOS類操作係統、想要再掌握一種RTOS類操作係統的愛 好者。 軟硬件平颱 使用Fr e eRTOS肯定避免不瞭編寫、編譯程序,程序編譯完成以後肯定也需要 下載到硬件上去運行。編寫程序的IDE和運行程序的硬件平颱有很多種,本書使用 的軟硬件平颱如下: 硬件平颱: ALIENTEK推齣的STM32F429阿波羅開發闆。擁有這款開發闆的 讀者可以直接下載本書中的所有例程,無須做任何修改。ALIENTEK有多款 STM32開發闆,包括STM32F103、 STM32F407、 STM32F429和STM32F767,本書 所有例程都有這些開發闆的對應版本,擁有這些開發闆的讀者可以直接下載對應的 例程。使用其他開發闆的讀者也不用著急,本書例程操作的都是STM32 基本的 外設,比如串口、定時器、 I /O等,隻須稍做修改就可以將例程在自己的開發闆上運行 起來。 IDE開發工具: Ke i l公司的MDK5. 22。 Fr e eRTOS版本: V9. 0. 0版本的Fr e eRTOS。 STM32庫: ST 新推齣的HAL庫,版本為V1. 4. 2。 參考資料 本書編寫過程中參考過很多資料,但是 有用的就隻有那幾份文檔和書籍,首推 的就是Fr e eRTOS官方的兩份文檔:《 Fr e eRTOS_Re f e r enc e_Manua l_V9. 0. 0》和《Ma s t e r i ng_t he _Fr e eRTOS_Re a l _Time _Ke rne l A_Hands On_Tu t o r i a l _Gu i de》, 讀者可以在Fr e eRTOS官網下載。另外,涉及Co r t ex M內核的時候推薦讀者參考《 ARMCo r t ex M3與Co r t ex M4 威指南(第3版)》,此書對Co r t ex M3/M4內 核做瞭詳細講解。本書重點講解Fr e eROTS的原理和使用,不會對STM32的使用 做過多講解,這方麵的資料可以參考ALIENTEK推齣的精通STM32F4係列叢書 和ST官方的參考手冊、數據手冊等。 配套資料 本書配套資料包括視頻教程、文檔教程、各個例程的源碼及相關參考資料,所有 資料均可在開源電子網免費下載,網址為www. openedv. c om。 感 謝 本書獲得瞭ALIENTEK公司的大力支持,它為本書的編寫提供瞭很多便利條 件,並且給予瞭大量的建議。衷心感謝劉軍、張洋、劉勇財、周莉、劉海濤、李振勇、黃 樹乾、吳振陽、彭立峰、羅建等人的審稿,感謝開源電子網廣大網友對本書提齣的 建議。 由於編者水平有限,加之時間倉促,難免會有錯誤和不足之處,希望廣大讀者能 夠提齣寶貴意見。如果發現有錯誤的地方可以發郵件到郵箱: zuo zhaongka i@ ou t l ook. c om,或者在論壇ww. openedv. com上留言。

左忠凱 2017年5月