目录
- 一、背景介绍
- 二、UCOS-III简单介绍
- （一）源码
- （二）功能
- 三、实验
- （一）基于STM32CubeMX建立工程
- 1、创建项目
- 2、配置项目
- （二）实现
- 四、总结
- 五、参考
一、背景介绍
学习嵌入式实时操作系统（RTOS）,以uc/OS为例，将其移植到stm32F103上，构建至少3个任务（task）:
其中两个task分别以1s和3s周期对LED等进行点亮-熄灭的控制；另外一个task以2s周期通过串口发送
“hello uc/OS! 欢迎来到RTOS多任务环境！”
记录详细的移植过程
二、UCOS-III简单介绍
（一）源码
链接: https://pan.baidu.com/s/1iqYoewoQUHIJzIT-SEUJ-Q?pwd=ur6m
提取码: ur6m
（二）功能
1.实时性： μC/OS-III是一个实时操作系统，旨在满足实时嵌入式系统对任务响应时间的严格要求。它提供了多任务管理、任务优先级、中断处理等功能，以确保系统对事件的及时响应。
2.多任务管理： μC/OS-III支持多任务操作，允许在系统中同时运行多个任务。每个任务都有自己的独立堆栈和任务控制块，可以根据优先级和调度策略进行管理。
3.任务通信与同步： 提供了丰富的任务通信和同步机制，包括信号量、消息队列、邮箱、事件标志组等，以便任务之间进行数据传递和协同工作。
4.中断管理： μC/OS-III允许将中断服务程序（ISR）与任务结合起来，提供了可嵌套的中断处理机制，以便更好地处理多种中断情况。
5.内存管理： 提供内存管理功能，支持内存池、动态内存分配等机制，使得在资源有限的嵌入式系统中更加高效地管理内存。
6.时钟和定时器管理： μC/OS-III支持时钟和定时器功能，可以用于任务的定时调度、超时处理等。
7.可裁剪和可移植： μC/OS-III的内核设计具有可裁剪性，可以根据具体应用需求选择性地包含或排除功能。同时，它也是可移植的，可以在不同的硬件平台上运行。
8.学术支持和社区： μC/OS-III有一定的学术支持，包括相关的文档、培训课程等。此外，有一个活跃的社区，用户可以在社区中分享经验、提问问题。
三、实验
（一）基于STM32CubeMX建立工程
1、创建项目
配置RCC
配置SYS
配置USART1
生成
2、配置项目
参考：
STM32F103C8移植uCOSIII（HAL库）
(1)最终结果：
(2)为bsp.c添加代码
// bsp.c
#include "includes.h"#define DWT_CR *(CPU_REG32 *)0xE0001000
#define DWT_CYCCNT *(CPU_REG32 *)0xE0001004
#define DEM_CR *(CPU_REG32 *)0xE000EDFC
#define DBGMCU_CR *(CPU_REG32 *)0xE0042004#define DEM_CR_TRCENA (1 << 24)
#define DWT_CR_CYCCNTENA (1 << 0)CPU_INT32U BSP_CPU_ClkFreq (void)
{return HAL_RCC_GetHCLKFreq();
}void BSP_Tick_Init(void)
{CPU_INT32U cpu_clk_freq;CPU_INT32U cnts;cpu_clk_freq = BSP_CPU_ClkFreq();#if(OS_VERSION>=3000u)cnts = cpu_clk_freq/(CPU_INT32U)OSCfg_TickRate_Hz;#elsecnts = cpu_clk_freq/(CPU_INT32U)OS_TICKS_PER_SEC;#endifOS_CPU_SysTickInit(cnts);
}void BSP_Init(void)
{BSP_Tick_Init();MX_GPIO_Init();
}#if (CPU_CFG_TS_TMR_EN == DEF_ENABLED)
void CPU_TS_TmrInit (void)
{CPU_INT32U cpu_clk_freq_hz;DEM_CR |= (CPU_INT32U)DEM_CR_TRCENA; /* Enable Cortex-M3's DWT CYCCNT reg. */DWT_CYCCNT = (CPU_INT32U)0u;DWT_CR |= (CPU_INT32U)DWT_CR_CYCCNTENA;cpu_clk_freq_hz = BSP_CPU_ClkFreq();CPU_TS_TmrFreqSet(cpu_clk_freq_hz);
}
#endif#if (CPU_CFG_TS_TMR_EN == DEF_ENABLED)
CPU_TS_TMR CPU_TS_TmrRd (void)
{return ((CPU_TS_TMR)DWT_CYCCNT);
}
#endif#if (CPU_CFG_TS_32_EN == DEF_ENABLED)
CPU_INT64U CPU_TS32_to_uSec (CPU_TS32 ts_cnts)
{CPU_INT64U ts_us;CPU_INT64U fclk_freq;fclk_freq = BSP_CPU_ClkFreq();ts_us = ts_cnts / (fclk_freq / DEF_TIME_NBR_uS_PER_SEC);return (ts_us);
}
#endif#if (CPU_CFG_TS_64_EN == DEF_ENABLED)
CPU_INT64U CPU_TS64_to_uSec (CPU_TS64 ts_cnts)
{CPU_INT64U ts_us;CPU_INT64U fclk_freq;fclk_freq = BSP_CPU_ClkFreq();ts_us = ts_cnts / (fclk_freq / DEF_TIME_NBR_uS_PER_SEC);return (ts_us);
}
#endif(3)为bsp.h添加代码
// bsp.h
#ifndef __BSP_H__
#define __BSP_H__#include "stm32f1xx_hal.h"void BSP_Init(void);#endif(4)修改main.c文件代码
/* USER CODE END Header */
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h"
#include "gpio.h"
#include "usart.h"
/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */
#include <includes.h>
#include "stm32f1xx_hal.h"
/* USER CODE END Includes *//* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PTD *//* USER CODE END PTD *//* Private define ------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PD */
/* 任务优先级 */
#define START_TASK_PRIO 3
#define LED0_TASK_PRIO 4
#define MSG_TASK_PRIO 5
#define LED1_TASK_PRIO 6/* 任务堆栈大小 */
#define START_STK_SIZE 96
#define LED0_STK_SIZE 64
#define MSG_STK_SIZE 64
#define LED1_STK_SIZE 64/* 任务栈 */
CPU_STK START_TASK_STK[START_STK_SIZE];
CPU_STK LED0_TASK_STK[LED0_STK_SIZE];
CPU_STK MSG_TASK_STK[MSG_STK_SIZE];
CPU_STK LED1_TASK_STK[LED1_STK_SIZE];/* 任务控制块 */
OS_TCB StartTaskTCB;
OS_TCB Led0TaskTCB;
OS_TCB MsgTaskTCB;
OS_TCB Led1TaskTCB;/* USER CODE END PD *//* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PM *//* USER CODE END PM *//* Private variables ---------------------------------------------------------*//* USER CODE BEGIN PV *//* 任务函数定义 */
void start_task(void *p_arg);
static void AppTaskCreate(void);
static void AppObjCreate(void);
static void led_pc13(void *p_arg);
static void send_msg(void *p_arg);
static void led_pa3(void *p_arg);
/* USER CODE END PV *//* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
void SystemClock_Config(void);
/* USER CODE BEGIN PFP *//* USER CODE END PFP *//* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 */
/*** @brief System Clock Configuration* @retval None*/
void SystemClock_Config(void)
{RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};/**Initializes the CPU, AHB and APB busses clocks */RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;RCC_OscInitStruct.HSEPredivValue = RCC_HSE_PREDIV_DIV1;RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;RCC_OscInitStruct.PLL.PLLMUL = RCC_PLL_MUL9;if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK){Error_Handler();}/**Initializes the CPU, AHB and APB busses clocks */RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK|RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_2) != HAL_OK){Error_Handler();}
}/* USER CODE END 0 *//*** @brief The application entry point.* @retval int*/
int main(void)
{OS_ERR err;OSInit(&err);HAL_Init();SystemClock_Config();//MX_GPIO_Init(); 这个在BSP的初始化里也会初始化MX_USART1_UART_Init(); /* 创建任务 */OSTaskCreate((OS_TCB *)&StartTaskTCB, /* Create the start task */(CPU_CHAR *)"start task",(OS_TASK_PTR ) start_task,(void *) 0,(OS_PRIO ) START_TASK_PRIO,(CPU_STK *)&START_TASK_STK[0],(CPU_STK_SIZE) START_STK_SIZE/10,(CPU_STK_SIZE) START_STK_SIZE,(OS_MSG_QTY ) 0,(OS_TICK ) 0,(void *) 0,(OS_OPT )(OS_OPT_TASK_STK_CHK | OS_OPT_TASK_STK_CLR),(OS_ERR *)&err);/* 启动多任务系统，控制权交给uC/OS-III */OSStart(&err); /* Start multitasking (i.e. give control to uC/OS-III). */}void start_task(void *p_arg)
{OS_ERR err;CPU_SR_ALLOC();p_arg = p_arg;/* YangJie add 2021.05.20*/BSP_Init(); /* Initialize BSP functions *///CPU_Init();//Mem_Init(); /* Initialize Memory Management Module */#if OS_CFG_STAT_TASK_EN > 0uOSStatTaskCPUUsageInit(&err); //统计任务
#endif#ifdef CPU_CFG_INT_DIS_MEAS_EN //如果使能了测量中断关闭时间CPU_IntDisMeasMaxCurReset();
#endif#if OS_CFG_SCHED_ROUND_ROBIN_EN //当使用时间片轮转的时候//使能时间片轮转调度功能,时间片长度为1个系统时钟节拍，既1*5=5msOSSchedRoundRobinCfg(DEF_ENABLED,1,&err);
#endif OS_CRITICAL_ENTER(); //进入临界区/* 创建LED0任务 */OSTaskCreate((OS_TCB * )&Led0TaskTCB, (CPU_CHAR * )"led_pc13", (OS_TASK_PTR )led_pc13, (void * )0, (OS_PRIO )LED0_TASK_PRIO, (CPU_STK * )&LED0_TASK_STK[0], (CPU_STK_SIZE)LED0_STK_SIZE/10, (CPU_STK_SIZE)LED0_STK_SIZE, (OS_MSG_QTY )0, (OS_TICK )0, (void * )0, (OS_OPT )OS_OPT_TASK_STK_CHK|OS_OPT_TASK_STK_CLR,(OS_ERR * )&err); /* 创建LED1任务 */OSTaskCreate((OS_TCB * )&Led1TaskTCB, (CPU_CHAR * )"led_pa3", (OS_TASK_PTR )led_pa3, (void * )0, (OS_PRIO )LED1_TASK_PRIO, (CPU_STK * )&LED1_TASK_STK[0], (CPU_STK_SIZE)LED1_STK_SIZE/10, (CPU_STK_SIZE)LED1_STK_SIZE, (OS_MSG_QTY )0, (OS_TICK )0, (void * )0, (OS_OPT )OS_OPT_TASK_STK_CHK|OS_OPT_TASK_STK_CLR,(OS_ERR * )&err); /* 创建MSG任务 */OSTaskCreate((OS_TCB * )&MsgTaskTCB, (CPU_CHAR * )"send_msg", (OS_TASK_PTR )send_msg, (void * )0, (OS_PRIO )MSG_TASK_PRIO, (CPU_STK * )&MSG_TASK_STK[0], (CPU_STK_SIZE)MSG_STK_SIZE/10, (CPU_STK_SIZE)MSG_STK_SIZE, (OS_MSG_QTY )0, (OS_TICK )0, (void * )0, (OS_OPT )OS_OPT_TASK_STK_CHK|OS_OPT_TASK_STK_CLR, (OS_ERR * )&err);OS_TaskSuspend((OS_TCB*)&StartTaskTCB,&err); //挂起开始任务 OS_CRITICAL_EXIT(); //进入临界区
}
/*** 函数功能: 启动任务函数体。* 输入参数: p_arg 是在创建该任务时传递的形参* 返 回 值: 无* 说 明：无*/
static void led_pc13 (void *p_arg)
{OS_ERR err;(void)p_arg;BSP_Init(); /* Initialize BSP functions */CPU_Init();Mem_Init(); /* Initialize Memory Management Module */#if OS_CFG_STAT_TASK_EN > 0uOSStatTaskCPUUsageInit(&err); /* Compute CPU capacity with no task running */
#endifCPU_IntDisMeasMaxCurReset();AppTaskCreate(); /* Create Application Tasks */AppObjCreate(); /* Create Application Objects */while (DEF_TRUE){HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_13,GPIO_PIN_RESET);OSTimeDlyHMSM(0, 0, 1, 0,OS_OPT_TIME_HMSM_STRICT,&err);HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_13,GPIO_PIN_SET);OSTimeDlyHMSM(0, 0, 1, 0,OS_OPT_TIME_HMSM_STRICT,&err);/* USER CODE END WHILE *//* USER CODE BEGIN 3 */}/* USER CODE END 3 */
}static void led_pa3 (void *p_arg)
{OS_ERR err;(void)p_arg;BSP_Init(); /* Initialize BSP functions */CPU_Init();Mem_Init(); /* Initialize Memory Management Module */#if OS_CFG_STAT_TASK_EN > 0uOSStatTaskCPUUsageInit(&err); /* Compute CPU capacity with no task running */
#endifCPU_IntDisMeasMaxCurReset();AppTaskCreate(); /* Create Application Tasks */AppObjCreate(); /* Create Application Objects */while (DEF_TRUE){HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_3,GPIO_PIN_RESET);OSTimeDlyHMSM(0, 0, 3, 0,OS_OPT_TIME_HMSM_STRICT,&err);HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_3,GPIO_PIN_SET);OSTimeDlyHMSM(0, 0, 3, 0,OS_OPT_TIME_HMSM_STRICT,&err);/* USER CODE END WHILE *//* USER CODE BEGIN 3 */}/* USER CODE END 3 */
}static void send_msg (void *p_arg)
{OS_ERR err;(void)p_arg;BSP_Init(); /* Initialize BSP functions */CPU_Init();Mem_Init(); /* Initialize Memory Management Module */#if OS_CFG_STAT_TASK_EN > 0uOSStatTaskCPUUsageInit(&err); /* Compute CPU capacity with no task running */
#endifCPU_IntDisMeasMaxCurReset();AppTaskCreate(); /* Create Application Tasks */AppObjCreate(); /* Create Application Objects */while (DEF_TRUE){printf("hello uc/OS \r\n");OSTimeDlyHMSM(0, 0, 2, 0,OS_OPT_TIME_HMSM_STRICT,&err);/* USER CODE END WHILE *//* USER CODE BEGIN 3 */}/* USER CODE END 3 */
}/* USER CODE BEGIN 4 */
/*** 函数功能: 创建应用任务* 输入参数: p_arg 是在创建该任务时传递的形参* 返 回 值: 无* 说 明：无*/
static void AppTaskCreate (void)
{}/*** 函数功能: uCOSIII内核对象创建* 输入参数: 无* 返 回 值: 无* 说 明：无*/
static void AppObjCreate (void)
{}/* USER CODE END 4 *//*** @brief This function is executed in case of error occurrence.* @retval None*/
void Error_Handler(void)
{/* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug *//* User can add his own implementation to report the HAL error return state *//* USER CODE END Error_Handler_Debug */
}#ifdef USE_FULL_ASSERT
/*** @brief Reports the name of the source file and the source line number* where the assert_param error has occurred.* @param file: pointer to the source file name* @param line: assert_param error line source number* @retval None*/
void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line)
{ /* USER CODE BEGIN 6 *//* User can add his own implementation to report the file name and line number,tex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) *//* USER CODE END 6 */
}
#endif /* USE_FULL_ASSERT *//************************ (C) COPYRIGHT STMicroelectronics *****END OF FILE****/（二）实现
四、总结
在这次实验中，我通过移植uCOS-III操作系统，完成了多个任务，对操作系统有了更多的了解。
以上为我此次学习成果，如有问题，烦请指正。
五、参考
链接:
STM32F103C8T6移植uC/OS-III基于HAL库超完整详细过程
链接:
STM32F103C8移植uCOSIII（HAL库）
链接:
【STM32】STM32F103C8T6基于HAL库移植uC/OS-III
