33## 让基于FreeRTOS开发的应用层无感地迁移到RT-Thread操作系统
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55# 1 概述
6- 这是一个针对RT-Thread国产操作系统的FreeRTOS操作系统兼容层,可以让基于FreeRTOS操作系统的项目快速 、无感地迁移到RT-Thread操作系统上。项目基于FreeRTOS V10.4.6版本。
6+ 这是一个针对RT-Thread国产操作系统的FreeRTOS操作系统兼容层,可以让原有基于FreeRTOS操作系统的项目快速 、无感地迁移到RT-Thread操作系统上,实现在RT-Thread操作系统上无感的使用FreeRTOS的API,同时可以使用RT-Thread的丰富组件 。项目基于FreeRTOS V10.4.6版本。
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8- # 2 FreeRTOS功能支持情况
8+ # 2 FreeRTOS的API支持情况
99兼容层对FreeRTOS的支持情况记录在[ issue] ( https://github.com/RT-Thread-packages/FreeRTOS-Wrapper/discussions/31 ) 中记录。一些支持的函数在功能和使用方法上和FreeRTOS略有不同,在迁移过程中需要注意。
10- ### vTaskSuspend
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11+ ### 2.1线程、消息队列与互斥量
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13+ ### (1)vTaskSuspend
1114` vTaskSuspend ` 只支持挂起当前运行的线程,在使用时` xTaskToSuspend ` 参数必须为` NULL ` 。否则会触发断言。
12- ### xQueueSendToFront
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16+ ### (2)xQueueSendToFront
1317` xQueueSendToFront ` 不支持设置超时,使用时` xTicksToWait ` 参数会被忽略,消息队列没有空间时会立即返回` errQUEUE_FULL ` 。
14- ### xQueueCreateStatic
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19+ ### (3)xQueueCreateStatic
1520静态消息队列需要参考以下的例子创建,确保为消息队列分配的内存足够大:
16- ```
21+ ``` c
1722#define QUEUE_LENGTH 10
1823#define ITEM_SIZE sizeof( uint32_t )
1924
@@ -25,13 +30,13 @@ StaticQueue_t xQueueBuffer;
2530QueueHandle_t xQueue1;
2631xQueue1 = xQueueCreate( QUEUE_LENGTH, ITEM_SIZE, &( ucQueueStorage[ 0 ] ), &xQueueBuffer );
2732```
28- ### Mutex和Recursive Mutex
33+ ### (4) Mutex和Recursive Mutex
2934FreeRTOS提供了两种互斥量,Mutex和Recursive Mutex。Recursive Mutex可以由同一个线程重复获取,Mutex不可以。RT-Thread提供的互斥量是可以重复获取的,因此兼容层也不对Mutex和Recursive Mutex做区分。用` xSemaphoreCreateMutex ` 和` xSemaphoreCreateRecursiveMutex ` 创建的互斥量都是可以重复获取的。
30- ### 定时器
35+ ### 2.2定时器
3136和FreeRTOS不同,RT-Thread不使用一个消息队列向定时器线程传递命令。使用兼容层时任何需要设置超时的定时器函数,如` xTimerStart( xTimer, xTicksToWait ) ` ,` xTicksToWait ` 参数会被忽略,函数会立即完成命令并返回。
32- ### FromISR函数
37+ ### 2.3FromISR函数
3338FreeRTOS为一些函数提供了在中断中使用的FromISR版本,如果这些函数唤醒了更高优先级的线程,需要手动调度,如下所示:
34- ```
39+ ``` c
3540BaseType_t xHigherPrioritTaskWoken = pdFALSE;
3641xQueueSendToFrontFromISR ( xRxQueue, &cIn, &xHigherPriorityTaskWoken );
3742if( xHigherPriorityTaskWoken )
@@ -40,25 +45,26 @@ if( xHigherPriorityTaskWoken )
4045}
4146```
4247RT-Thread不为函数提供FromISR版本,函数可以在中断调用并在内部完成调度。因此在兼容层中使用FromISR函数后不需要手动调度,`xHigherPriorityTaskWoken`总会被设置成`pdFALSE`。
43- ### 内存堆
48+ ### 2.4内存堆
4449兼容层保留了FreeRTOS的五种内存分配算法,默认使用`heap_3`,`pvPortMalloc/vPortFree`内部调用`RT_KERNEL_MALLOC/RT_KERNEL_FREE`在RT-Thread内部的内存堆分配。这种情况下内存堆的大小由RT-Thread BSP配置决定,无法在`FreeRTOSConfig.h`中通过`configTOTAL_HEAP_SIZE`设置。
4550若使用其他算法,需要修改`FreeRTOS/sSConscript`,选择相应的源文件
46- ```
47- # 可将heap_3.c替换成heap_1.c等
51+
52+ ```c
53+ #可将heap_3.c替换成heap_1.c等
4854src += Glob(os.path.join("portable", "MemMang", "heap_3.c"))
4955```
5056在` FreeRTOS/portable/rt-thread/FreeRTOSConfig.h ` 中通过` configTOTAL_HEAP_SIZE ` 设置内存堆大小。应用调用` pvPortMalloc/vPortFree ` 会在一块独立于RT-Thread,大小为` configTOTAL_HEAP_SIZE ` 的内存堆中分配,RT-Thread内部的内存堆仍然存在,兼容层函数内部分配内存都在RT-Thread的内存堆完成。
51- ### 线程优先级
57+ ### 2.5线程优先级
5258RT-Threa线程优先级数值越小时优先级越高,而FreeRTOS线程优先级数值越大优先级越高。在使用兼容层的FreeRTOS API,如` xTaskCreate ` ,使用FreeRTOS的规则为线程指定优先级即可。若在应用中将RT-Thread和FreeRTOS API混合使用,在指定线程优先级时要特别注意。可以使用以下两个宏对RT-Thread和FreeRTOS线程优先级做转换:
53- ```
59+ ``` c
5460#define FREERTOS_PRIORITY_TO_RTTHREAD (priority ) ( configMAX_PRIORITIES - 1 - ( priority ) )
5561#define RTTHREAD_PRIORITY_TO_FREERTOS (priority ) ( RT_THREAD_PRIORITY_MAX - 1 - ( priority ) )
5662```
57- ### 线程堆栈大小
63+ ### 2.6线程堆栈大小
5864FreeRTOS线程堆栈大小的单位为` sizeof(StackType_t) ` ,RT-Thread线程堆栈大小为` sizeof(rt_uint8_t) ` 。使用FreeRTOS API创建线程时一定要遵守FreeRTOS的规则,切勿混淆。
59- ### vTaskStartScheduler
65+ ### 2.7vTaskStartScheduler
6066由于RT-Thread和FreeRTOS的内核启动流程不同,使用兼容层时,` main ` 函数是在一个线程中运行,该线程优先级为` CONFIG_RT_MAIN_THREAD_PRIORITY ` 。(此选项通过SCons配置,数值越小优先级越高。),此时调度器已经开启。一般的FreeRTOS应用采用以下的方式创建线程:
61- ```
67+ ``` c
6268xTaskCreate (pxTask1Code, ......);
6369xTaskCreate(pxTask2Code, ......);
6470......
@@ -68,14 +74,14 @@ vTaskStartScheduler();
6874
6975# 3 使用方法
7076通过Env工具将兼容层加入到工程中:
71- ```
77+ ```shell
7278RT-Thread online packages
7379 system packages --->
7480 [*] FreeRTOS Wrapper --->
7581 Version (latest)
7682```
7783使用` scons --menuconfig ` 配置RT-Thread内核,以下选项会影响到FreeRTOS兼容层:
78- ```
84+ ``` c
7985RT_USING_TIMER_SOFT /* 使用FreeRTOS定时器时必须开启*/
8086RT_TIMER_THREAD_PRIO /* 定时器线程优先级。与FreeRTOS相反,该选项数值越小优先级越高 */
8187RT_TIMER_THREAD_STACK_SIZE /* 定时器线程栈大小,单位为sizeof(rt_uint8_t) */
@@ -87,7 +93,7 @@ RT_THREAD_PRIORITY_MAX /* 相当于FreeRTOS configMAX_PRIORITIES */
8793RT_NAME_MAX /* 相当于FreeRTOS configMAX_TASK_NAME_LEN */
8894```
8995在` FreeRTOS/portable/rt-thread ` 提供了` FreeRTOSConfig.h ` 模版。大部分内容不可以修改或依赖RT-Thread内核的配置,可以手动修改的内容如下:
90- ```
96+ ``` c
9197/* 可以选择不使用recursive mutex */
9298#ifdef RT_USING_MUTEX
9399 #define configUSE_RECURSIVE_MUTEXES 1
@@ -131,7 +137,7 @@ RT_NAME_MAX /* 相当于FreeRTOS configMAX_TASK_NAME_LEN */
131137#define configTASK_NOTIFICATION_ARRAY_ENTRIES 3
132138```
133139在`test`目录下提供了一些例程,可以将它们加入BSP目录下的`applications`文件夹中。使用SCons编译并烧录后,可以连接串口,输入相应的msh命令,观察例程的执行结果:
134- ```
140+ ```shell
135141msh />queue_dynamic
136142Task 1 receive data 0 from queue
137143Task 1 receive data 1 from queue
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