在上位机上熟悉FreeRTOS API——环境配置
前言
我知道一些朋友初入RTOS的时候，都是直接怼着单片机进行学习的，笔者非常赞同这种方式，毕竟RTOS最后是用在咱们的单片机上的，复杂一些的嵌入式设备甚至可能要使用裁剪后的Linux。不过，将单片机的一些特性跟RTOS的独有的概念混在一起，有时候会有一些累。笔者学习的时候就有感触。
笔者前段时间翻FreeRTOS的官网上，就看到了在上位机模拟API的项目，值得一提的是——它实际上是背靠了Linux System API / Win32 System API的，因此这里模拟的RTOS实在是不Real Time，但是对于新手，熟知什么是任务，内存管理，信号量队列等内容是再合适不过的（我相信大家学C语言都是从上位机开始的）。这就是这篇博客的出发点。
本篇博客的方案是使用CMake来管理我们的项目（至少看着干净），由于是CMake，所以构建就跟平台无关了，不管打算是Windows，WSL还是Linux的某一个发行版（比如说咱们的Ubuntu），都可以直接用起来。
从拿到RTOS的源码开始
Git用起来：
gitclone https://github.com/FreeRTOS/FreeRTOS.git --recurse-submodulesPS：注意要用--recurse-submodules拉取内核源码和其它依赖，否则编译会找不到头文件。这就是拉东西要拉全，除非有doc告诉你不用拿。
建立工程结构
随便找一个文件夹，我们的项目是这样的，把搞下来的RTOS源码下的FreeRTOS目录（这个目录下面就有Source等文件夹的）放到我们的项目中：
freertos-posix-demo/ ├── FreeRTOS/ # 官方源码，这就是纯粹的RTOS库，不要动 ├── app/ # 你自己的 FreeRTOS 代码 │ ├── main.c │ └── FreeRTOSConfig.h ├── CMakeLists.txt # 顶层 CMake 构建文件 └── README.md编写 CMakeLists.txt
这是一个最简版的CMakeLists.txt，让你能在 Linux/WSL 上构建；如果是Windows的朋友请参考官方文档自己修改下面的CMake。
cmake_minimum_required(VERSION 3.10) project(freertos_posix_demo C) # 设置 FreeRTOS 源码路径 set(FREERTOS_ROOT "${CMAKE_SOURCE_DIR}/FreeRTOS") # 包含路径 include_directories( ${FREERTOS_ROOT}/Source/include ${FREERTOS_ROOT}/Source/portable/ThirdParty/GCC/Posix # Windows的主要改这里 ${FREERTOS_ROOT}/Source/portable/ThirdParty/GCC/Posix/utils # Windows的主要改这里 ${CMAKE_SOURCE_DIR}/app ) # Source 文件列表 file(GLOB FREERTOS_KERNEL_SRCS "${FREERTOS_ROOT}/Source/*.c" ) file(GLOB FREERTOS_PORT_SRCS "${FREERTOS_ROOT}/Source/portable/ThirdParty/GCC/Posix/port.c" # Windows的主要改这里 "${FREERTOS_ROOT}/Source/portable/ThirdParty/GCC/Posix/utils/*.c" # Windows的主要改这里 ) # 应用层代码 file(GLOB APP_SRCS "${CMAKE_SOURCE_DIR}/app/*.c") add_executable(freertos_demo ${FREERTOS_KERNEL_SRCS} ${FREERTOS_PORT_SRCS} ${APP_SRCS} ) # pthread 和时间库 target_link_libraries(freertos_demo pthread) # Windows的主要改这里, 我记得好像可以不用加这个 CMake 列出 FreeRTOS 内核源码、POSIX portable 层和你的应用层。
其中：
FreeRTOSConfig.h放在app/目录下- 内核文件从 FreeRTOS 主源码引用
- 最终生成
freertos_demo可执行文件
📄FreeRTOSConfig.h
RTOS项目需要FreeRTOSConfig.h才能跑起来，在app/FreeRTOSConfig.h：
#ifndefFREERTOS_CONFIG_H#defineFREERTOS_CONFIG_H/*----------------------------------------------------------- * 应用相关配置 *----------------------------------------------------------*//* Cortex-M3 内核 */#defineconfigCPU_CLOCK_HZ((unsignedlong)72000000)/* RTOS Tick 频率：1ms */#defineconfigTICK_RATE_HZ((TickType_t)1000)/* 最大任务优先级（0 ~ 4） */#defineconfigMAX_PRIORITIES(5)/* 最小任务栈大小（单位：word，不是字节） */#defineconfigMINIMAL_STACK_SIZE((uint16_t)128)/* FreeRTOS 堆大小（字节） */#defineconfigTOTAL_HEAP_SIZE((size_t)(10*1024))/* 任务名最大长度 */#defineconfigMAX_TASK_NAME_LEN(16)/* 使用抢占式调度 */#defineconfigUSE_PREEMPTION1/* 使用时间片轮转 */#defineconfigUSE_TIME_SLICING1/* 空闲任务钩子 */#defineconfigUSE_IDLE_HOOK0/* Tick 钩子 */#defineconfigUSE_TICK_HOOK0/* 启用 16 位 Tick（STM32F1 内存吃紧可用 1） */#defineconfigUSE_16_BIT_TICKS0/*----------------------------------------------------------- * 同步与通信机制 *----------------------------------------------------------*//* 互斥量（一定要开，教学和实战必用） */#defineconfigUSE_MUTEXES1/* 递归互斥量 */#defineconfigUSE_RECURSIVE_MUTEXES1/* 计数信号量 */#defineconfigUSE_COUNTING_SEMAPHORES1/* 任务通知（强烈推荐，性能最好） */#defineconfigUSE_TASK_NOTIFICATIONS1/* 队列注册（调试用） */#defineconfigQUEUE_REGISTRY_SIZE8/*----------------------------------------------------------- * 软件定时器（可选，但建议打开） *----------------------------------------------------------*/#defineconfigUSE_TIMERS1#defineconfigTIMER_TASK_PRIORITY(2)#defineconfigTIMER_QUEUE_LENGTH5#defineconfigTIMER_TASK_STACK_DEPTH(256)/*----------------------------------------------------------- * 中断相关配置（STM32F103 关键部分） *----------------------------------------------------------*//* STM32F103 NVIC 优先级位数 */#defineconfigPRIO_BITS4/* 最低中断优先级 */#defineconfigLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY15/* 允许调用 FreeRTOS API 的最高中断优先级 */#defineconfigLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY5/* 转换为 Cortex-M 内核可识别格式 */#defineconfigKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY\(configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY<<(8-configPRIO_BITS))#defineconfigMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY\(configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY<<(8-configPRIO_BITS))/*----------------------------------------------------------- * 断言 *----------------------------------------------------------*/#include<assert.h>#defineconfigASSERT(x)\if((x)==0)\{\taskDISABLE_INTERRUPTS();\for(;;);\}/*----------------------------------------------------------- * 调试与统计（教学强烈推荐） *----------------------------------------------------------*//* 启用运行时间统计 */#defineconfigGENERATE_RUN_TIME_STATS1/* 运行时间计数器配置（需提供实现） */#defineconfigUSE_TRACE_FACILITY1#defineconfigUSE_STATS_FORMATTING_FUNCTIONS1/*----------------------------------------------------------- * API 包含控制（建议全开） *----------------------------------------------------------*/#defineINCLUDE_vTaskPrioritySet1#defineINCLUDE_uxTaskPriorityGet1#defineINCLUDE_vTaskDelete1#defineINCLUDE_vTaskSuspend1#defineINCLUDE_vTaskDelay1#defineINCLUDE_vTaskDelayUntil1#defineINCLUDE_xTaskGetSchedulerState1#defineINCLUDE_xTaskGetCurrentTaskHandle1#defineINCLUDE_xTaskGetIdleTaskHandle1#defineINCLUDE_xTimerGetTimerDaemonTaskHandle1#endif/* FREERTOS_CONFIG_H */这是一个最基本的配置，你可根据教学需要调整。
示例的 main.c
在app/main.c：
#include"FreeRTOS.h"#include"task.h"#include<stdio.h>voidTask1(void*pv){for(;;){printf("Task1 running\n");vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(1000));}}intmain(void){xTaskCreate(Task1,"t1",configMINIMAL_STACK_SIZE,NULL,1,NULL);vTaskStartScheduler();return0;}这个例子每秒打印一次任务信息，用于演示调度器工作。
构建与运行
mkdirbuild&&cdbuild cmake..make./freertos_demo运行会输出你任务的打印内容。
OK，这样就搞定了！
