0、寫在前面

為深入理解 RTOS 內核工作機制，筆者製作了名為 “FreeRTOS 內核簡單實現” 的項目專欄 ，目標為自己動手從 0 到 1 編程一個簡單的 RTOS 內核，從而實現任務並行工作的效果，主要實現了以下功能

1. 靜態創建任務
2. 臨界段保護
3. 支持任務多優先順序
4. 任務阻塞延時
5. 時間片輪詢

註意：本項目不是模擬，而是基於 STM32F407 開發板從 0 到 1 編程實現的 RTOS 簡單內核，最終會使用 GPIO 輸出作為各種效果的演示，支持 Keil 與 CLion 兩種開發環境，兩者項目流程幾乎一致，只是在彙編程式與工程配置上存在區別，不同之處會在教程中做明確說明

1、參考資料

1. FreeRTOS內核實現_憶昔z的博客-CSDN博客
2. GitHub - aeneag/FreeRTOS_kernel: 深入理解FreeRTOS內核，從零開始實現內核
3. FreeRTOS內核實現與應用開發實戰指南

2、準備工作

2.1、STM32 空工程

參考 STM32CubeMX教程1 工程建立 文章創建一個 STM32F407VGT6 空工程

參考 STM32CubeMX教程2 GPIO輸出 - 點亮LED燈 文章初始化 4 個 LED 燈用於對本項目實現的 RTOS 內核驗證

註意：空工程中 NVIC 選擇 4 位搶占優先順序，並應將 SysTick 和 PendSV 中斷設置為最低優先順序

2.2、創建 RTOS 文件目錄

工程根目錄下創建一個 RTOS 目錄，目錄結構如下

1. RTOS
   1. Inc
      1. FreeRTOS.h，用來包含 RTOS 所有的頭文件
      2. FreeRTOSConfig.h，用來配置裁剪 RTOS 的功能
      3. list.h，雙向鏈表數據結構頭文件
      4. portMacro.h，用來統一 RTOS 中用到的類型和定義一些功能巨集
      5. task.h，任務管理頭文件
   2. Src
      1. list.c，雙向鏈表數據結構源文件
      2. prot.c，用來定義與底層晶元架構有關的函數和中斷服務函數
      3. task.c，任務管理源文件

如果使用 Keil 則需要將上面創建的文件添加到 Keil 工程中，併在設置中增加頭文件路徑，具體步驟如下圖所示

如果使用的 CLion 需要在 CMakeLists_template.txt 模板文件中添加 RTOS 目錄下的源文件目錄和頭文件目錄，具體如下所示

// 增加頭文件目錄
include_directories(${includes} RTOS/Inc)
// 增加源文件目錄
file(GLOB_RECURSE SOURCES ${sources} "RTOS/*.*")

FreeRTOS.h

#ifndef INC_FREERTOS_H
#define INC_FREERTOS_H

#include "FreeRTOSConfig.h"
#include "portMacro.h"
#include "list.h"
#include "task.h"
// 如果後續編程提示找不到 __DSB() 等彙編，可添加該 MCU 頭文件
#include "stm32f4xx_hal.h"

#endif //INC_FREERTOS_H

FreeRTOSConfig.h、list.h、portMacro.h 和 task.h

// XXX 替換為對應頭文件名稱
#ifndef XXX_H
#define XXX_H

#include "FreeRTOS.h"

#endif //XXX_H

list.c、prot.c 和 task.c

/*list.c*/
#include "list.h"

/*prot.c*/
#include "FreeRTOS.h"

/*task.c*/
#include "task.h"

按照上述列出的文件添加內容，添加完成後編譯整個工程應該不會有錯誤發生，之後將在各個文件中添加程式逐步實現 RTOS 簡單內核

3、約定

整個專欄文章做如下約定

1. 代碼段開頭會添加該代碼段中函數 / 定義所處的文件位置，如下所示代碼段表示變數 xTickCount 應該在 task.c 文件中定義

/* task.c */
// 滴答定時器計數值
static volatile TickType_t xTickCount = (TickType_t)0U;

2. 請自行安排本專欄文章中各個代碼段在工程文件中的位置

4、專欄目錄

如下所示為 "FreeRTOS 簡單內核實現" 專欄所有文章鏈接

1. FreeRTOS 簡單內核實現1 前言
2. FreeRTOS 簡單內核實現2 雙向鏈表
3. FreeRTOS 簡單內核實現3 任務管理
4. FreeRTOS 簡單內核實現4 臨界段
5. FreeRTOS 簡單內核實現5 阻塞延時
6. FreeRTOS 簡單內核實現6 優先順序
7. FreeRTOS 簡單內核實現7 阻塞鏈表
8. FreeRTOS 簡單內核實現8 時間片輪詢

5、項目倉庫

項目 github 工程代碼鏈接如下 FreeRTOS 簡單內核實現，標 Star 防丟失！