FreeRTOS移植指南

是一款开放源代码且完全免费的嵌入式实时操作系统，近年来受到越来越多开源社区和初创企业的青睐。在物联网领域，许多主流设备都基于FreeRTOS进行开发，例如ESP8267的固件以及RTL8710的官方SDK均采用该系统作为核心。FreeRTOS具备良好的可移植性，移植过程十分简便，只需引入必要的源码文件，无需涉及复杂的底层操作，仅需配置三个宏定义即可完成基础搭建。接下来将详细介绍具体实现步骤。

1、 嵌入式操作系统包括分时系统和实时系统两类。当系统能迅速响应外部事件的请求，有效管理和协调各类实时设备与任务，并在规定时限内完成处理，确保任务按时执行，则该系统被称为实时操作系统。

2、 实时操作系统根据任务时限的严格程度分为两类：时限极为苛刻、需硬件配合的称为硬件实时系统，时限相对宽松、由软件实现的则为软件实时系统。

3、 访问官方网站获取最新版本的FreeRTOS系统，下载后将其解压至本地目录。解压后包含两个主要文件夹：其中FreeRTOS文件夹存放操作系统核心代码，FreeRTOS-Plus则提供多种中间件支持，如文件系统与网络协议栈等功能模块。

4、 FreeRTOS的教学书籍与API参考手册已提供免费电子版，建议在安装系统时同步下载至本地，便于后续学习与查阅，为深入掌握其功能与应用打下坚实基础。

5、 FreeRTOS具备轻量高效、实时性强等特点

6、 支持抢占、协作及时间片三种调度方式

7、 具备低功耗的无节拍模式，有效节省能耗。

8、 FreeRTOS-MPU可兼容M3、M4、M7内核的内存保护单元，实现任务间的内存隔离与安全防护。

9、 内核典型使用大小通常在4千到9千字节之间。

10、 支持消息队列及多种信号量机制，包括二值、计数、递归信号量和互斥量，适用于任务间以及任务与中断间的通信与同步操作。

11、 任务及优先级数量均无限制。

12、 高效的软件定时器无需额外消耗CPU时间，仅在执行定时任务时才占用资源。

13、 任务间直接通信，传递消息速度快。

14、 FreeRTOS队列作为核心，支撑着各类通信与同步机制的实现。

15、 在移植FreeRTOS前，原工程中不得使用SysTick、PendSV和SVC这三个系统中断，因其已被FreeRTOS内核占用。建议选择如跑马灯等简单工程进行移植，以避免中断冲突，确保系统正常运行。

16、 准备好简易工程模板

17、 在工程模板内新建FreeRTOS文件夹，将解压后的源码中Source目录下的全部内容复制至该文件夹中。

18、 在user目录下需手动创建FreeRTOSConfig.h配置文件，也可参考官方示例进行修改使用。例如，可从源码包中的FreeRTOS/Demo/CORTEX_M4F_STM32F407ZG-SK路径下复制该文件，再根据实际项目需求调整相关配置参数，以确保系统正常运行。

19、 将源码文件加入MDK工程目录时，需注意路径设置：heap_4.c位于Source/portable/MemMang目录下，而port.c应放在FreeRTOS/Source/portable/RVDS/ARM_CM4F路径中。由于M451芯片采用的是CM4F内核架构，因此必须选用对应ARM_CM4F的移植文件，以确保FreeRTOS能正确运行于该硬件平台之上。

20、 添加新头文件搜索路径到工程中

21、 打开FreeRTOSConfig.h文件，根据实际硬件参数调整配置。

22、 将文件起始处的__ICCARM__替换为__CC_ARM，实现从IAR编译器切换至RealView编译器。

23、 将以下宏设置为零

24、 将宏定义 configUSE_PREEMPTION 设为 1 可启用抢占式调度功能，使任务能被高优先级任务立即中断并切换执行。

25、 将系统主频定义为configCPU_CLOCK_HZ，对应M451型号的主频值为72MHz，通过SystemCoreClock获取实际时钟频率，确保系统运行基于准确的时钟源。

26、 将系统节拍频率设定为1000Hz，相当于每1毫秒产生一次时钟节拍，用于精确控制任务调度的时间间隔。

27、 将最大优先级数设为5，即configMAX_PRIORITIES为5，表示系统允许的优先级范围是0到4，用户可在该范围内选择任务优先级。

28、 该宏定义设置了堆内存总大小为30KB，供FreeRTOS系统使用。内核运行、任务栈分配及用户动态内存申请均依赖此区域。合理配置该值对系统稳定性和资源利用至关重要，过小可能导致分配失败，过大则浪费内存。

29、 重新编译整个工程，标志着FreeRTOS的移植工作基本完成。

30、 编写测试程序验证FreeRTOS的一致性与可用性。

31、 在main.c中引入所需的几个头文件。

32、 在main函数起始处，需关闭全局中断（保留NMI和HardFault异常），可通过执行__set_PRIMASK(1)实现。此举旨在避免系统启动过程中，有中断服务程序调用FreeRTOS的API函数，从而确保内核初始化过程不受干扰，稳定运行。待系统完成基础配置后，在port.c文件中的prvStartFirstTask函数会自动重新开启全局中断，恢复正常中断响应机制，使系统进入多任务调度状态，保障实时操作系统的正确启动与后续任务的顺利执行。

33、 创建任务，调用AppTaskCreate函数。

34、 启动任务调度，调用vTaskStartScheduler()函数开始执行各项任务。

35、 烧录程序并运行，串口显示正确输出信息。