【RTX操作系统教程】第6章 RTX操作系统源码方式移植

原文来源：http://forum.armfly.com/forum.php?mod=viewthread&tid=16616&highlight=RTX%B2%D9%D7%F7%CF%B5%CD%B3%BD%CC%B3%CC

第6章      RTX操作系统源码方式移植

      本章教程为大家将介绍RTX操作系统源码方式移植，移植工作比较简单，只需要用户添加需要的源码文件即可，不需要做任何的底层工作，也不需要用户做任何修改。
     本章教程含Cortex-M3内核的STM32F103的移植和Cortex-M4内核的STM32F407移植。
    6.1 移植前准备工作说明
    6.2 STM32F103源码方式移植RTX系统
    6.3 STM32F407源码方式移植RTX系统
    6.4     总结


6.1  植前准备工作说明

1.  RTX系统软件开发平台仅支持MDK，建议使用MDK4.74，因为后面的例子都是以MDK4.74为平台。
1.     找一个简单的工程，最好是跑马灯之类的，越简单越好，我们就在这个简单的工程上面移植即可。
2.     大家使用的简单工程里面不能有SysTick，PendSV和SVC三个系统中断的使用，因为RTX系统要使用这三个中断。

 

 

 

 

6.2   STM32F103源码方式移植RTX系统

6.2.1      RTX操作系统移植

    首先准备好一个简单的裸机工程模板，工程模板的制作就不做讲解了，这里的重点是教大家移植RTX系统。准备好的工程模板如下图6.1所示（大家也可以制作其它任意的工程模板，不限制）：

 

图6.1 工程模板

    准备好工程模板后，就可以开始移植了。首先要做的就是将所有需要的源码文件放到工程模板里面。下面分五步跟大家进行说明，当然，不限制必须使用下面的方法添加源码到工程，只要将需要的文件添加到工程模板即可。
u 第1步：在工程模板创建RTX文件夹
 

    再在RTX文件夹中创建如下三个文件夹
 

    inc文件夹用于存放头文件。
    portable文件夹用于存放移植接口文件。
    src文件夹用于存放源码文件。
u 第2步：添加源码文件到相应文件夹
l  文件夹inc中需要添加的文件如下：
 

    文件RTL.h和RTX_Config.h在MDK安装目录中的路径C:\\Keil_v474\\ARM\\RV31\\INC
   其余文件在MDK安装目录中的路径C:\\Keil_v474\\ARM\\RL\\RTX\\SRC\\CM
l  文件夹portable中需要添加的文件如下：
 

    这5个文件在MDK安装目录中的路径C:\\Keil_v474\\ARM\\RL\\RTX\\SRC\\CM，其实HAL_CM1和HAL_CM4可以不必添加，因为这两个文件是分别用于CM1内核和CM4内核的芯片。
l  文件夹src中需要添加的文件如下：
 

    这11个文件在MDK安装目录中的路径C:\\Keil_v474\\ARM\\RL\\RTX\\SRC\\CM
l  文件夹User中还需要添加如下两个文件：
 

    文件RTX_Conf_CM.c在MDK安装目录中的路径C:\\Keil_v474\\ARM\\RL\\RTX\\Config
     文件RTX_Lib.c在MDK安装目录中的路径C:\\Keil_v474\\ARM\\RV31\\INC
u 第3步：将源码文件添加到MDK的工程项目中
    添加后的效果如下：
 

u 第4步：新创建一个includes.h文件，将所有的头文件都集中到这个头文件下。
    这样做的好处是引用头文件的时候，只添加这个头文件就可以了。includes.h文件放在了User文件夹中。然后再将这个文件也添加到MDK工程项目中
 

    Includes.h文件中的内容如下：

1. /*
2. *********************************************************************************************************
3. *
4. *    模块名称 : 头文件汇总
5. *    文件名称 : includes.h
6. *    版    本 : V1.0
7. *    说    明 : 当前使用头文件汇总
8. *
9. *    修改记录 :
10. *        版本号    日期        作者     说明
11. *        V1.0    2015-08-02  Eric2013   首次发布
12. *
13. *    Copyright (C), 2015-2020, 安富莱电子 www.armfly.com
14. *
15. *********************************************************************************************************
16. */
17. #ifndef  __INCLUDES_H__
18. #define  __INCLUDES_H__
19. /*
20. *********************************************************************************************************
21. *                                         标准库
22. *********************************************************************************************************
23. */
24. #include  <stdarg.h>
25. #include  <stdio.h>
26. #include  <stdlib.h>
27. #include  <math.h>
28. /*
29. *********************************************************************************************************
30. *                                         其它库
31. *********************************************************************************************************
32. */
33. /*
34. *********************************************************************************************************
35. *                                           OS
36. *********************************************************************************************************
37. */
38. #include "RTL.h"
39. /*
40. *********************************************************************************************************
41. *                                           宏定义
42. *********************************************************************************************************
43. */
44. /*
45. *********************************************************************************************************
46. *                                        APP / BSP
47. *********************************************************************************************************
48. */
49. #include  <bsp.h>
50. #endif
51. /***************************** 安富莱电子 www.armfly.com (END OF FILE) *********************************/

复制代码u 第5步：也是最后一步，添加相应的头文件路径：
    在原来工程模板的基础上面新添加的两个路径：
 

    至此，RTX的移植工作就完成了，剩下就是系统配置和应用了

6.2.2     RTX操作系统配置说明

    RTX操作系统的配置工作是通过配置文件RTX_Conf_CM.c实现。在MDK工程中打开文件RTX_Conf_CM.c，可以看到如下图6.2所示的工程配置向导：

 

图6.2 RTX配置向导

u  Task Configuration
l Number of concurrent running tasks
      参数范围0 – 250 
      表示同时运行的最大任务数，这个数值一定要大于等于用户实际创建的任务数，空闲任务不包含在这个里面。比如当前的数值是6，就表示用户最多可以创建6个任务。
l Number of tasks with user-provided stack
      参数范围0 – 250 
      表示自定义任务堆栈的任务数，如果这个参数定义为0的话，表示所有的任务都是使用的配置向导里面第三个参数Task statck size大小。比如：
        Numberof concurrent running tasks = 6
        Numberof tasks with user-provided stack = 0
      表示允许用户创建6个任务，所有的6个任务都是分配第三个参数Task statck size大小的任务堆栈空间。
        Numberof concurrent running tasks = 6
        Numberof tasks with user-provided stack = 3
      表示允许用户创建6个任务，其中3个任务是用户自定义任务堆栈大小，另外3个任务是用的第三个参数Task statck size大小的任务堆栈空间。
l Task statck size
      表示系统分配的任务堆栈大小，单位字节。
l Check for the stack overflow
      选择是否使能任务堆栈监测，选上单选框表示使能，取消单选框表示禁能。
l Run in privileged mode
       选择是否使能特权级模式，选上单选框表示使能任务工作在特权级模式，取消单选框表示任务工作在非特权级模式。特权级和非特权级在第九章有详细讲解。
u Tick Timer Configuration
l Hardware timer
      CoreSysTick 表示选择系统滴答定时器，因为M3/M4内核带有滴答定时器，一般情况下都是选用滴答定时器作为系统时钟节拍。
      PeripheralTimer 表示使用外设定时器。
l Timer clock value
      表示定时器主频，单位Hz。
l Timer tick value
      表示系统时钟节拍周期，单位us。
u System Configuration
l Round-Robin Task switching
      选择是否使能时间片调度，选上单选框表示使能时间片调度，取消单选框表示不使用时间片调度。
l Round-Robin Timeout [ticks]
      范围1 – 1000。
      表示时间片的大小，单位是系统时钟节拍个数。
l Number of user timers
      范围1 – 250。
      表示用户定时器个数，即软定时器个数。
l ISR FIFO Queue size
      表示ISR FIFO队列大小。中断服务程序中调用以isr_ 开头的函数时，会将请求类型存到此缓冲中。

6.2.3     RTX操作系统应用实例

     通过上面对RTX操作系统的配置讲解，这里将其修改为如下图6.3所示配置：

 

图6.3 RTX配置向导

相对默认配置，修改了上图红色箭头所示的三个地方：
1.     任务运行在特权级模式。
2.     滴答定时器主频72MHz，这个也是STM32F103的主频。
3.     系统时钟节拍周期1ms。
修改好配置后，在main.c文件中添加如下代码，代码中简单的创建了两个用户任务：
AppTaskLED任务 ：LED闪烁。
AppTaskStart任务：启动任务，也是最高优先级任务，这里实现LED闪烁。

1. #include "includes.h"            /* 底层硬件驱动 */
2. /*
3. **********************************************************************************************************
4.                                             函数声明
5. **********************************************************************************************************
6. */
7. static void AppTaskCreate (void);
8. __task void AppTaskLED(void);
9. __task void AppTaskStart(void);
10. /*
11. **********************************************************************************************************
12.                                              变量
13. **********************************************************************************************************
14. */
15. static uint64_t AppTaskLEDStk[256/8];     /* 任务栈 */
16. static uint64_t AppTaskStartStk[512/8];   /* 任务栈 */
17. /* 任务句柄 */
18. OS_TID HandleTaskLED = NULL;
19. /*
20. *********************************************************************************************************
21. *    函 数 名: main
22. *    功能说明: 标准c程序入口。
23. *    形    参: 无
24. *    返 回 值: 无
25. *********************************************************************************************************
26. */
27. int main (void)
28. {   
29.     /* 初始化外设 */
30.     bsp_Init();
31.    
32.     /* 创建启动任务 */
33.      os_sys_init_user (AppTaskStart,             /* 任务函数 */
34.                       2,                        /* 任务优先级 */
35.                       &AppTaskStartStk,         /* 任务栈 */
36.                       sizeof(AppTaskStartStk)); /* 任务栈大小，单位字节数 */
37.     while(1);
38. }
39. /*
40. *********************************************************************************************************
41. *    函 数 名: AppTaskLED
42. *    功能说明: LED闪烁   
43. *    形    参: 无
44. *    返 回 值: 无
45. *    优 先 级: 1  (数值越小优先级越低，这个跟uCOS相反)
46. *********************************************************************************************************
47. */
48. __task void AppTaskLED(void)
49. {
50.     while(1)
51.     {
52.            bsp_LedToggle(2);
53.         bsp_LedToggle(3);
54.          os_dly_wait(200);
55.     }
56. }
57. /*
58. *********************************************************************************************************
59. *    函 数 名: AppTaskStart
60. *    功能说明: 启动任务，也就是最高优先级任务。
61. *    形    参: 无
62. *    返 回 值: 无
63. *    优 先 级: 2  
64. *********************************************************************************************************
65. */
66. __task void AppTaskStart(void)
67. {
68.     AppTaskCreate();
69.    
70.     while(1)
71.     {
72.            bsp_LedToggle(1);
73.         bsp_LedToggle(4);
74.          os_dly_wait(500);
75.     }
76. }
77. /*
78. *********************************************************************************************************
79. *    函 数 名: AppTaskCreate
80. *    功能说明: 创建应用任务
81. *    形    参: 无
82. *    返 回 值: 无
83. *********************************************************************************************************
84. */
85. static void AppTaskCreate (void)
86. {
87.     HandleTaskLED = os_tsk_create_user(AppTaskLED,              /* 任务函数 */
88.                                        1,                       /* 任务优先级 */
89.                                        &AppTaskLEDStk,          /* 任务栈 */
90.                                        sizeof(AppTaskLEDStk));  /* 任务栈大小，单位字节数 */
91. }

复制代码按照第三章的3.4小节中介绍的调试方法，可以看到如下图6.4所示任务执行状态：

 

图6.4 RTX的调试信息组件

除了创建的两个用户任务以外，还有空闲任务，这个任务是系统创建的。至此，RTX的库方式移植的工程就可以运行了。

 

 

 

6.3  STM32F407源码方式移植RTX系统

6.3.1     RTX操作系统移植

    首先准备好一个简单的裸机工程模板，工程模板的制作就不做讲解了，这里的重点是教大家移植RTX系统。准备好的工程模板如下图6.5所示（大家也可以制作其它任意的工程模板，不限制）：

 

图6.5 工程模板

    准备好工程模板后，就可以开始移植了。首先要做的就是将所有需要的源码文件放到工程模板里面。下面分五步跟大家进行说明，当然，不限制必须使用下面的方法添加源码到工程，只要将需要的文件添加到工程模板即可。
u 第1步：在工程模板创建RTX文件夹
 

    再在RTX文件夹中创建如下三个文件夹
 

    inc文件夹用于存放头文件。
    portable文件夹用于存放移植接口文件。
    src文件夹用于存放源码文件。
u 第2步：添加源码文件到相应文件夹
l  文件夹inc中需要添加的文件如下：
 

文件RTL.h和RTX_Config.h在MDK安装目录中的路径C:\\Keil_v474\\ARM\\RV31\\INC
其余文件在MDK安装目录中的路径C:\\Keil_v474\\ARM\\RL\\RTX\\SRC\\CM
l  文件夹portable中需要添加的文件如下：
 

这5个文件在MDK安装目录中的路径C:\\Keil_v474\\ARM\\RL\\RTX\\SRC\\CM，其实HAL_CM1和HAL_CM3可以不必添加，因为这两个文件是分别用于CM1内核和CM3内核的芯片。
l  文件夹src中需要添加的文件如下：
 

这11个文件在MDK安装目录中的路径C:\\Keil_v474\\ARM\\RL\\RTX\\SRC\\CM
l  文件夹User中还需要添加如下两个文件：
 

文件RTX_Conf_CM.c在MDK安装目录中的路径C:\\Keil_v474\\ARM\\RL\\RTX\\Config
文件RTX_Lib.c在MDK 安装目录中的路径C:\\Keil_v474\\ARM\\RV31\\INC
u 第3步：将源码文件添加到MDK的工程项目中
添加后的效果如下：
 

u 第4步：新创建一个includes.h文件，将所有的头文件都集中到这个头文件下。
这样做的好处是引用头文件的时候，只添加这个头文件就可以了。includes.h文件放在了User文件夹中。然后再将这个文件也添加到MDK工程项目中
 

Includes.h文件中的内容如下：

1. /*
2. *********************************************************************************************************
3. *
4. *    模块名称 : 头文件汇总
5. *    文件名称 : includes.h
6. *    版    本 : V1.0
7. *    说    明 : 当前使用头文件汇总
8. *
9. *    修改记录 :
10. *        版本号    日期        作者     说明
11. *        V1.0    2015-08-02  Eric2013   首次发布
12. *
13. *    Copyright (C), 2015-2020, 安富莱电子 www.armfly.com
14. *
15. *********************************************************************************************************
16. */
17. #ifndef  __INCLUDES_H__
18. #define  __INCLUDES_H__
19. /*
20. *********************************************************************************************************
21. *                                         标准库
22. *********************************************************************************************************
23. */
24. #include  <stdarg.h>
25. #include  <stdio.h>
26. #include  <stdlib.h>
27. #include  <math.h>
28. /*
29. *********************************************************************************************************
30. *                                         其它库
31. *********************************************************************************************************
32. */
33. /*
34. *********************************************************************************************************
35. *                                           OS
36. *********************************************************************************************************
37. */
38. #include "RTL.h"
39. /*
40. *********************************************************************************************************
41. *                                           宏定义
42. *********************************************************************************************************
43. */
44. /*
45. *********************************************************************************************************
46. *                                        APP / BSP
47. *********************************************************************************************************
48. */
49. #include  <bsp.h>
50. #endif
51. /***************************** 安富莱电子 www.armfly.com (END OF FILE) *********************************/

复制代码u 第5步：也是最后一步，添加相应的头文件路径：
    在原来工程模板的基础上面新添加的两个路径：

    至此，RTX的移植工作就完成了，剩下就是系统配置和应用了

6.3.2     RTX操作系统配置说明

    RTX操作系统的配置工作是通过配置文件RTX_Conf_CM.c实现。在MDK工程中打开文件RTX_Conf_CM.c，可以看到如下图6.6所示的工程配置向导：

图6.6 RTX配置向导

u  Task Configuration
l Number of concurrent running tasks
    参数范围0 – 250 
    表示同时运行的最大任务数，这个数值一定要大于等于用户实际创建的任务数，空闲任务不包含在这个里面。比如当前的数值是6，就表示用户最多可以创建6个任务。
l Number of tasks with user-provided stack
    参数范围0 – 250 
    表示自定义任务堆栈的任务数，如果这个参数定义为0的话，表示所有的任务都是使用的配置向导里面第三个参数Task statck size大小。比如：
Numberof concurrent running tasks = 6
Numberof tasks with user-provided stack = 0
      表示允许用户创建6个任务，所有的6个任务都是分配第三个参数Task statck size大小的任务堆栈空间。
Numberof concurrent running tasks = 6
Numberof tasks with user-provided stack = 3
      表示允许用户创建6个任务，其中3个任务是用户自定义任务堆栈大小，另外3个任务是用的第三个参数Task statck size大小的任务堆栈空间。
l Task statck size
    表示系统分配的任务堆栈大小，单位字节。
l Check for the stack overflow
    选择是否使能任务堆栈监测，选上单选框表示使能，取消单选框表示禁能。
l Run in privileged mode
    选择是否使能特权级模式，选上单选框表示使能任务工作在特权级模式，取消单选框表示任务工作在非特权级模式。特权级和非特权级在第九章有详细讲解。
u Tick Timer Configuration
l Hardware timer
    CoreSysTick 表示选择系统滴答定时器，因为M3/M4内核带有滴答定时器，一般情况下都是选用滴答定时器作为系统时钟节拍。
    PeripheralTimer 表示使用外设定时器。
l Timer clock value
    表示定时器主频，单位Hz。
l Timer tick value
    表示系统时钟节拍周期，单位us。
u System Configuration
l Round-Robin Task switching
    选择是否使能时间片调度，选上单选框表示使能时间片调度，取消单选框表示不使用时间片调度。
l Round-Robin Timeout [ticks]
    范围1 – 1000。
    表示时间片的大小，单位是系统时钟节拍个数。
l Number of user timers
    范围1 – 250。
    表示用户定时器个数，即软定时器个数。
l ISR FIFO Queue size
    表示ISR FIFO队列大小。中断服务程序中调用以isr_ 开头的函数时，会将请求类型存到此缓冲中。

6.3.3     RTX操作系统应用实例

    通过上面对RTX操作系统的配置讲解，这里将其修改为如下图6.7所示配置：

 

图6.7 RTX配置向导

相对默认配置，修改了上图红色箭头所示的三个地方：
1.     任务运行在特权级模式。
2.     滴答定时器主频168MHz，这个也是STM32F407的主频。
3.     系统时钟节拍周期1ms。
修改好配置后，在main.c文件中添加如下代码，代码中简单的创建了两个用户任务：
AppTaskLED任务 ：LED闪烁。
AppTaskStart任务：启动任务，也是最高优先级任务，这里实现LED闪烁。

1. #include "includes.h"            /* 底层硬件驱动 */
2. /*
3. **********************************************************************************************************
4.                                                    函数声明
5. **********************************************************************************************************
6. */
7. static void AppTaskCreate (void);
8. __task void AppTaskLED(void);
9. __task void AppTaskStart(void);
10. /*
11. **********************************************************************************************************
12.                                                     变量
13. **********************************************************************************************************
14. */
15. static uint64_t AppTaskLEDStk[256/8];     /* 任务栈 */
16. static uint64_t AppTaskStartStk[512/8];   /* 任务栈 */
17. /* 任务句柄 */
18. OS_TID HandleTaskLED = NULL;
19. /*
20. *********************************************************************************************************
21. *    函 数 名: main
22. *    功能说明: 标准c程序入口。
23. *    形    参: 无
24. *    返 回 值: 无
25. *********************************************************************************************************
26. */
27. int main (void)
28. {   
29.      /* 初始化外设 */
30.      bsp_Init();
31.    
32.      /* 创建启动任务 */
33.      os_sys_init_user (AppTaskStart,             /* 任务函数 */
34.                        2,                        /* 任务优先级 */
35.                        &AppTaskStartStk,         /* 任务栈 */
36.                        sizeof(AppTaskStartStk)); /* 任务栈大小，单位字节数 */
37.      while(1);
38. }
39. /*
40. *********************************************************************************************************
41. *    函 数 名: AppTaskLED
42. *    功能说明: LED闪烁
43. *    形    参: 无
44. *    返 回 值: 无
45. *    优 先 级: 1  (数值越小优先级越低，这个跟uCOS相反)
46. *********************************************************************************************************
47. */
48. __task void AppTaskLED(void)
49. {
50.     while(1)
51.     {
52.          bsp_LedToggle(2);
53.          bsp_LedToggle(3);
54.          os_dly_wait(200);
55.     }
56. }
57. /*
58. *********************************************************************************************************
59. *    函 数 名: AppTaskStart
60. *    功能说明: 启动任务，也就是最高优先级任务。
61. *    形    参: 无
62. *    返 回 值: 无
63. *    优 先 级: 2
64. *********************************************************************************************************
65. */
66. __task void AppTaskStart(void)
67. {
68.      AppTaskCreate();
69.    
70.     while(1)
71.     {
72.          bsp_LedToggle(1);
73.          bsp_LedToggle(4);
74.          os_dly_wait(500);
75.     }
76. }
77. /*
78. *********************************************************************************************************
79. *    函 数 名: AppTaskCreate
80. *    功能说明: 创建应用任务
81. *    形    参: 无
82. *    返 回 值: 无
83. *********************************************************************************************************
84. */
85. static void AppTaskCreate (void)
86. {
87.      HandleTaskLED = os_tsk_create_user(AppTaskLED,              /* 任务函数 */
88.                                         1,                       /* 任务优先级 */
89.                                         &AppTaskLEDStk,          /* 任务栈 */
90.                                         sizeof(AppTaskLEDStk));  /* 任务栈大小，单位字节数 */
91. }

复制代码按照第三章的3.5小节中介绍的调试方法，可以看到如下图6.8所示任务执行状态：

 

图6.8 RTX的调试信息组件

除了创建的两个用户任务以外，还有空闲任务，这个任务是系统创建的。至此，RTX的库方式移植的工程就可以运行了。

 

 

 

 

6.4    总结
本章节为大家讲解了RTX的源码移植方法，移植比较简单。另一个重要内容是系统配置向导文件的说明，这个比较重要，初学者要好好熟悉下。