freeRtos学习笔记

freeRtos内核剪裁

#define configCPU_CLOCK_HZ

系统主频

#define configTICK_RATE_HZ

时钟节拍

#define configTOTAL_HEAP_SIZE

freeRtos使用的堆栈大小，注意cortex系列的内核一般都是双堆栈指针的，MSP（Main Stack Pointer主堆栈指针）和PSP（Process Stack Pointer）。这种设计非常适合RTOS的设计。MSP顾名思义是给系统栈使用的。PSP是给进程栈使用的。在RTOS运行中，整个栈空间是由PSP管理的，而切换到ISR中则使用MSP。.s文件中的heap只管分配给MSP，而这里的则是分配给PSP。

#define configMINIMAL_STACK_SIZE

空闲任务堆栈大小,单位是字

#define configSUPPORT_DYNAMIC_ALLOCATION

是否使用动态内存分配API，一般使用动态分配，从configTOTAL_HEAP_SIZE中获取未使用的内存块进行分配。

#define configSUPPORT_STATIC_ALLOCATION

是否使用静态内存分配API，一般不使用静态分配，麻烦

#define configAPPLICATION_ALLOCATED_HEAP

使用动态内存分配时，freeRtos有5种内存分配方式，一般使用heap_4.c文件，该文件开始部分直接定义了一个configTOTAL_HEAP_SIZE大小的数组，用于动态内存分配使用。默认为1，如果为0，则需要用户自己实现uint8_t ucHeap[ configTOTAL_HEAP_SIZE ]数组，比如使用stm32F4系列单片机，通常使用CCM用作freeRtos的任务堆栈，就可以将此处设置为0，自己定义uint8_t ucHeap[ configTOTAL_HEAP_SIZE ]并通过编译器的__attribute__((at(n)))指令将数组存放在固定的地址，注意keil的AC6使用__attribute__((section(".ARM._at"#n)))

#define configMAX_PRIORITIES

任务最大优先级数注意frertos任务优先级越大，优先级越高,空闲任务默认优先级为0.
用户实际可以使用的优先级范围是 1 到 configMAX_PRIORITIES – 1

#define configUSE_PREEMPTION

使用抢占式任务调度

#define configUSE_TIME_SLICING

是能时间片

#define configIDLE_SHOULD_YIELD

用户任务是否可以使用空闲任务优先级，一般不使用

#define configMAX_TASK_NAME_LEN

用户任务名字最大长度

#define configUSE_16_BIT_TICKS

是否是16位的单片机

#define configUSE_TIMERS

是否使用软件定时器

#define configTIMER_TASK_PRIORITY

软件定时器任务优先级

#define configTIMER_QUEUE_LENGTH

软件定时器队列长度，软件定时器可以看作是一个系统任务，软件定时器的一些API操作可以看作是对该任务发送消息。

#define configTIMER_TASK_STACK_DEPTH

软件定时器任务堆栈大小

#define configUSE_MUTEXES

是否使用互斥信号量，互斥信号量可以避免优先级反转，常用于临界资源的互斥访问

#define configUSE_RECURSIVE_MUTEXES

是否使用递归互斥信号量

#define configUSE_COUNTING_SEMAPHORES

计数信号量，可以当作二值信号量来用，常用于任务间的同步

#define configUSE_QUEUE_SETS

是否使用消息队列

#define configUSE_TASK_NOTIFICATIONS

是否启用任务通知功能，可以高效率进行任务间通讯

#define configUSE_TRACE_FACILITY

是否开启跟踪调试功能，会激活一些附加的结构体成员和函数，开启后方便内核调试

#define configUSE_TICKLESS_IDLE

是否开启低功耗模式

#ifndef configEXPECTED_IDLE_TIME_BEFORE_SLEEP

如果开启了低功耗模式，除空闲任务外，其他任务在接下来configEXPECTED_IDLE_TIME_BEFORE_SLEEP 个tick时间中均堵塞或者挂起），则会进入低功耗模式

#define configUSE_APPLICATION_TASK_TAG

给任务分配标签，一般不使用

#define configUSE_NEWLIB_REENTRANT

每个任务创建的时候将分配 Newlib 的重入结构体

#define configUSE_CO_ROUTINES

使用合作式调度，一般不使用

#define configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW

堆栈溢出检查

0不检查
1检查在任务切换时检测任务栈指针是否过界了，如果过界了，在任务切换的时候会触发栈溢出钩子函
数。
void vApplicationStackOverflowHook( TaskHandle_t xTask,
signed char *pcTaskName );
用户可以在钩子函数里面做一些处理。这种方法不能保证所有的栈溢出都能检测到。比如任务在执行
的过程中出现过栈溢出。任务切换前栈指针又恢复到了正常水平，这种情况在任务切换的时候是检测
不到的。又比如任务栈溢出后，把这部分栈区的数据修改了，这部分栈区的数据不重要或者暂时没有
用到还好，但如果是重要数据被修改将直接导致系统进入硬件异常，这种情况下，栈溢出检测功能也
是检测不到的。
2检查任务创建的时候将任务栈所有数据初始化为 0xa5，任务切换时进行任务栈检测的时候会检测末
尾的 16 个字节是否都是 0xa5，通过这种方式来检测任务栈是否溢出了。相比方法一，这种方法的速
度稍慢些，但是这样就有效地避免了方法一里面的部分情况。不过依然不能保证所有的栈溢出都能检
测到，比如任务栈末尾的 16 个字节没有用到，即没有被修改，但是任务栈已经溢出了，这种情况是
检测不到的。另外任务栈溢出后，任务栈末尾的 16 个字节没有修改，但是溢出部分的栈区数据被修
改了，这部分栈区的数据不重要或者暂时没有用到还好，但如果是重要数据被修改将直接导致系统进
入硬件异常，这种情况下，栈溢出检测功能也是检测不到的。

#define configQUEUE_REGISTRY_SIZE

设置可以注册的信号量和消息队列个数。内核调试时使用，如果不进行内核调试，没有作用。

#define configASSERT( x )

断言

#define configUSE_IDLE_HOOK

空闲任务回调函数使能，发生空闲任务时，是否调用vApplicationIdleHook(void)函数，注意该函数需要用户自己编写

#define configUSE_TICK_HOOK

时间片钩子函数使能，发生时间片中断时，是否调用vApplicationTickHook(void)函数，注意该函数需要用户自己编写

#define configUSE_MALLOC_FAILED_HOOK

每当一个任务、队列、信号量被创建时，内核使用一个名为pvPortMalloc()的函数来从堆中分配内存。官方的下载包中包含5个简单内存分配策略，分别保存在源文件heap_1.c、heap_2.c、heap_3.c、heap_4.c、heap_5.c中。仅当使用这五个简单策略之一时，宏configUSE_MALLOC_FAILED_HOOK才有意义。
如果定义并正确配置malloc()失败钩子函数，则这个函数会在pvPortMalloc()函数返回NULL时被调用。只有FreeRTOS在响应内存分配请求时发现堆内存不足才会返回NULL。
如果宏configUSE_MALLOC_FAILED_HOOK设置为1，那么必须定义一个malloc()失败钩子函数void vApplicationMallocFailedHook( void)，如果宏configUSE_MALLOC_FAILED_HOOK设置为0，malloc()失败钩子函数不会被调用，即便已经定义了这个函数。

#define configUSE_DAEMON_TASK_STARTUP_HOOK

定义守护进程HOOK函数，如果设置为1且configUSE_TIMERS设置为1，用户应用程序必须定义一个守护钩子函数void vApplicationDaemonTaskStartupHook(void)；

#define configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY

此宏定义是用来配置FreeRTOS用到的SysTick中断和PendSV中断的优先级。在NVIC分组设置为4的情况下，此宏定义的范围就是0-15，即专门配置抢占优先级。这里配置为了0x0f，即SysTick和PendSV都是配置为了最低优先级，实际项目中也建议大家配置最低优先级即可。

#define configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY

此宏定义比较重要，定义了受FreeRTOS管理的最高优先级中断。简单的说就是允许用户在这个中断服务程序里面调用FreeRTOS的API的最高优先级。

比如说设置NVIC的优先级分组为4的情况下。配置configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY为0x01表示用户可以在抢占式优先级为1到15的中断里面调用FreeRTOS的API函数，抢占式优先级为0的中断里面是不允许调用的,也就是说优先级为0的中断服务函数和裸机上是一样的。

#define configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY

#define configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY ( configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY << (8 - configPRIO_BITS) )

宏定义configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY的数值经过4bit偏移后得到一个8bit的优先级数值，即宏定义configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY的数值。这个8bit的数值才可以实际赋值给相应中断的优先级寄存器。
也许初学者有疑问了，为什么前面NVIC配置的时候不是8bit的方式进行配置？这是因为ST的库函数NVIC_Init()已经为我们做好了。这里的宏定义数值是供PendSV和SysTick中断进行优先级配置的。比如：我们这里配置宏定义configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY是0x0f，经过4bit偏移后就是0xf0，即SysTick和PendSV的中断优先级就是240。

#define configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY

宏定义configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY的数值经过4bit偏移后得到一个8bit的优先级数值，即宏定义configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY的数值。这个数值是赋值给寄存器basepri使用的，8bit的数值才可以实际赋值给相应中断的优先级寄存器。这里的宏定义数值赋给寄存器basepri后就可以实现全局的开关中断操作了。

比如：我们这里配置宏定义configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY是0x01，经过4bit偏移后就是0x10，即16。调用了FreeRTOS的关中断后，所有优先级数值大于等于16的中断都会被关闭。优先级数值小于16的中断不会被关闭，对寄存器basepri寄存器赋值0，那么被关闭的中断会被打开。

本文参考 freertos官方文档 https://freertos.org/a00110.html

博客 https://www.cnblogs.com/yeshenmeng/p/9805080.html

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#define configCPU_CLOCK_HZ

#define configTICK_RATE_HZ

#define configTOTAL_HEAP_SIZE

#define configMINIMAL_STACK_SIZE

#define configSUPPORT_DYNAMIC_ALLOCATION

#define configSUPPORT_STATIC_ALLOCATION

#define configAPPLICATION_ALLOCATED_HEAP

#define configMAX_PRIORITIES

#define configUSE_PREEMPTION

#define configUSE_TIME_SLICING

#define configIDLE_SHOULD_YIELD

#define configMAX_TASK_NAME_LEN

#define configUSE_16_BIT_TICKS

#define configUSE_TIMERS

#define configTIMER_TASK_PRIORITY

#define configTIMER_QUEUE_LENGTH

#define configTIMER_TASK_STACK_DEPTH

#define configUSE_MUTEXES

#define configUSE_RECURSIVE_MUTEXES

#define configUSE_COUNTING_SEMAPHORES

#define configUSE_QUEUE_SETS

#define configUSE_TASK_NOTIFICATIONS

#define configUSE_TRACE_FACILITY

#define configUSE_TICKLESS_IDLE

#ifndef configEXPECTED_IDLE_TIME_BEFORE_SLEEP

#define configUSE_APPLICATION_TASK_TAG

#define configUSE_NEWLIB_REENTRANT

#define configUSE_CO_ROUTINES

#define configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW

#define configQUEUE_REGISTRY_SIZE

#define configASSERT( x )

#define configUSE_IDLE_HOOK

#define configUSE_TICK_HOOK

#define configUSE_MALLOC_FAILED_HOOK

#define configUSE_DAEMON_TASK_STARTUP_HOOK

#define configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY

#define configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY

#define configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY

#define configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY

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