嵌入式实时操作系统FreeRTOS原理及应用——基于STM32微控制器

本书以ARMCortex-M4通用开发板为平台，以智能手表FreeRTOS实现为应用项目，全面介绍了FrceRTOS原理及其应用。全书共分为13章，前12章分别介绍了嵌入式实时操作系统相关极念，FreeRTOS的任务创建、调度和管理，用于任务同步和资源共享的队列、信号量、事件标志组、任务通知的实现及使用，以及软件定时器、内存管理、裁剪和配置等内容。第13章是一个FreeRTOS应用于智能手表的典型应用项目，从功能设计、硬件设计、FreeRTOS工程、算法及驱动、任务设计，到任务创建、调度与同步及调试与优化，系统地介绍了利用相关硬件及FreeRTOS构建一个典型的嵌入式系统的过程和方法，使读者对FreeRTOS在实际嵌入式项目中的应用有一个全面、感性的认识。本书内容翔实，案例丰富，配有大量示例程序，可作为嵌入式领域工程师和爱好者的技术参考书，也可作为高等院校电子技术、自动化、嵌入式等相关专业的教材。

第1章嵌入式实时操作系统介绍
1.1嵌入式系统和嵌入式操作系统
1.1.1嵌入式系统的基本概念
1.1.2嵌入式操作系统
1.1.3实时操作系统
1.1.4嵌入式实时操作系统
1.2嵌入式实时操作系统FreeRTOS简介
1.2.1FreeRTOS的特点
1.2.2FreeRTOS的商业许可
1.2.3选择FreeRTOS的理由
1.3总结
思考与练习
第2章FreeRTOS在STM32微控制器上的移植
2.1文件准备
2.1.1FreeRTOS源码
2.1.2基础工程
2.2FreeRTOS移植
2.2.1复制FreeRTOS源码
2.2.2向工程中添加.c文件
2.2.3配置头文件包含路径
2.2.4配置FreeRTOS
2.2.5修改stm32f4xx_it.c文件
2.2.6编译项目
2.3移植验证
2.3.1引入FreeRTOS相关头文件
2.3.2编写测试任务函数
2.3.3创建测试任务
2.3.4开启调度器
2.3.5下载测试
2.4添加串口打印功能
2.4.1串口硬件连接
2.4.2初始化串口
2.4.3下载测试
2.5总结
思考与练习
第3章FreeRTOS的裁剪和配置
3.1基础配置
3.1.1configUSE_PREEMPTION
3.1.2configUSE_PORT_OPTIMISED_TASK_SELECTION
3.1.3configCPU_CLOCK_HZ
3.1.4configTICK_RATE_HZ
3.1.5configMAX_PRIORITIES
3.1.6configMINIMAL_STACK_SIZE
3.1.7configTOTAL_HEAP_SIZE
3.1.8configUSE_16_BIT_TICKS
3.1.9configIDLE_SHOULD_YIELD
3.1.10configMAX_TASK_NAME_LEN
3.1.11configUSE_TICKLESS_IDLE
3.1.12关于列队、信号量和任务通知
3.1.13关于钩子函数
3.2FreeRTOS中断配置
3.2.1configPRIO_BITS
3.2.2configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY
3.2.3configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY
3.2.4configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY
3.2.5configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY
3.3可选API函数配置
3.4其他配置
3.4.1协程相关
3.4.2任务运行信息相关
3.4.3软件定时器相关
3.4.4断言
3.4.5中断服务函数
3.5FreeRTOSConfig.h头文件参考配置
3.6总结
思考与练习
第4章FreeRTOS任务基础
4.1FreeRTOS任务
4.1.1任务的特性
4.1.2任务的状态
4.1.3任务的优先级
4.1.4任务堆栈
4.1.5任务控制块
4.1.6列表和列表项
4.2任务创建和删除
4.2.1任务函数
4.2.2任务创建和删除函数
4.2.3用动态内存分配方法创建任务
4.2.4用静态内存分配方法创建任务
4.2.5任务删除
4.3任务创建与删除示例
4.3.1组织代码
4.3.2编写LED0任务函数
4.3.3编写LED1任务函数
4.3.4创建任务
4.3.5修改main.c文件
4.3.6下载测试
4.4总结
思考与练习
第5章FreeRTOS任务调度
5.1开启调度器
5.1.1调度器开启函数
5.1.2调度器开启过程
5.1.3启动第一个任务
5.2任务的挂起和恢复
5.2.1任务的挂起
5.2.2任务的恢复
5.2.3任务挂起和恢复示例
5.3任务的调度
5.3.1FreeRTOS任务切换场合
5.3.2PendSV中断
5.3.3PendSV中断服务函数
5.3.4查找下一个要运行的任务
5.3.5FreeRTOS时间片调度
5.3.6时间片调度示例
5.3.7空闲任务
5.4FreeRTOS内核函数
5.4.1临界段操作函数
5.4.2挂起和恢复调度器函数
5.4.3任务切换函数
5.4.4系统时钟节拍追加
5.4.5内核函数使用示例
5.5总结
思考与练习
第6章FreeRTOS任务函数
6.1延时函数
6.1.1系统时钟节拍
6.1.2相对延时
6.1.3绝对延时
6.1.4延时函数使用示例
6.2优先级控制
6.2.1获取任务优先级
6.2.2设置任务优先级
6.2.3改变任务优先级示例
6.3获取任务状态信息
6.3.1任务状态信息获取函数
6.3.2任务状态信息获取示例
6.4统计任务运行时间信息
6.4.1任务运行时间信息统计函数
6.4.2任务运行时间信息统计示例
6.5总结
思考与练习
第7章FreeRTOS队列与消息传递
7.1FreeRTOS队列及其结构
7.1.1FreeRTOS队列特性
7.1.2队列结构体
7.2队列操作
7.2.1队列创建
7.2.2入队操作
7.2.3出队操作
7.2.4其他队列操作函数
7.3用队列实现串口守护任务
7.3.1守护任务
7.3.2串口守护任务示例
7.4总结
思考与练习
第8章FreeRTOS信号量与任务同步
8.1二值信号量
8.1.1创建二值信号量
8.1.2释放二值信号量
……