【NUCLEO-F412ZG试用体验】跑个RTOS

会员952544

又是一周过去了，这周使用F412跑个RTOS，性能绝对杠杠的,不过这次改成了标准库，整个软件工程的结构也进行了调整。1MB的flash可以做很多事情。只不过有一点遗憾，就是这个flash的SECTOR太大，用来模拟eeprom有点浪费，也浪费内存。从最开始玩了一下uCOS,对实时操作系统也有一个简单的入门，不过当时虽然听说有FreeRTOS这么一个轻便的实时内核，但是由于编程能力有限，再加上思维上的错误，导致刚接触就退缩了。后来出于好奇，再次开始捣鼓这个实时内核，不过这次有点不同，主要是思维上的转变，开始不再深入内核源码，而是直接使接口函数，把它当个工具来用，后来熟悉了，遇到问题了再稍微深入源码看一下。前期还是要多看一些资料。
   FreeRTOS的移植要比uCOS简单，重点就在FreeRTOSConfig.h这个文件中进行配置，对内核进行裁剪。
   既然有了内核，那么就应该好好利用内核提供的接口函数。内核固然很好，但是过分依赖于内核，会导我们的代码过分依赖于内核，降低了可移植性。所以需要尽量做一些封装，先对信号量做一些封装，这也是学了一下lwip协议栈。
先定义一下信号量类型。

• typedef struct{
•     int count;//初始值为0，表示当前已被占用信号量的个数。
•     void *sem;//信号量。
• }os_sem_t;
  

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下面是信号量的两个操作函数。

• int os_sem_get(os_sem_t*sem,int count);//获取信号量，count是创建信号量时的信号量总数，这个必须确定，这个地方做的不太好。
• int os_sem_del(os_sem_t*sem);//用完之后需要释放信号量
  

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接下来是这两个函数的具体实现，os_sem_get在获取信号量时，如果不存在，则会创建，这也是其参数count的作用。os_sem_del在释放信号量时，如果信号量已全部释放，则会自动释放信号量暂用的内存空间。

• int os_sem_get(os_sem_t*sem,int count)
• {
•     BaseType_t xResult;
•     if(sem->sem==NULL)
•     {
•         sem->count=0;
•         sem->sem = pvPortMalloc(sizeof(SemaphoreHandle_t));//首次使用，需要创建
•         if(sem->sem==NULL)
•             return -1;
•         sem->sem = xSemaphoreCreateCounting(count, count);
• }
•     if(sem->sem==NULL)
•         return -2;
•     xResult = xSemaphoreTake(sem->sem, portMAX_DELAY);
•     if(xResult!=pdTRUE)
•         return -3;
•     sem->count++;
•     return 0;
• }
• <blockquote>int os_sem_del(os_sem_t*sem)
  

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接下来就使用这两个函数把printf函数封装成线程安全的print函数。关键就是调用printf之前先获取信号量，获取成功后再执行printf，执行完后要释放信号量，不然下次就无法再次执行printf。这里再插一句，由于printf这里是重映射到串口，所以，应该建立一个二值信号量，保证串口的发送函数顺序不会出错。所以这里再次对这个信号量进行封装，如下，注意应该首先建立一个com_tx_sem信号量。

• #define com_get_sem()   os_sem_get(&com_tx_sem, 1)
• #define com_del_sem()   os_sem_del(&com_tx_sem)
  

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下面对printf进行封装。printf是一个参数个数可变的函数，暂时也就是仿照网上的方法，使用，printf内部的具体实现没有深入了解。封装之后就可以使用了。

• int os_print(const char *fmt, ...)
• {
•     int res = -1;
•     com_get_sem();
•     va_list args;   //定义va_list类型变量，用来存储单个参数
•     va_start(args, fmt);    //使用args指向可变参数的第一个参数
•     res = printf(fmt, args); //直接传给printf
•     va_end(args);   //结束可变参数的获取
•     com_del_sem();
•     return res;
• }
  

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虽然互斥信号量可以解决优先级反转的问题，但是这需要暂时提升低优先级任务的优先级，在学习FreeRTOS的时候了解到，可以使用守护任务，对于共享资源，使用一个任务进行操作，其他任务通过这个任务间接的使用共享资源，这样就不会有优先级反转的问题了，这样的结构确实挺好。
这里就是使用一个任务来打印字符，另外建立两个任务，向这个任务发送数据，通过这个任务把数据打印到串口终端上。任务之前的数据传送是通过os_printstr函数向队列中发送数据。再专门建立一个任务来处理队列中的数据。先贴个效果图。

                               
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接下来看一下处理数据的具体实现，又是贴代码，见谅了。

• int os_printstr(const char *str)
• {
•     portBASE_TYPE xStatus;
•     int ret=-1;
•     if(pxPrintQueue==NULL)
•     {
•         pxPrintQueue = xQueueCreate(5, sizeof(int));
•     }
•     xStatus=xQueueSendToBack(pxPrintQueue, &str, portMAX_DELAY);
•     if(xStatus!=pdPASS)
•     {
•         ret = os_print("Could not send to printstr queue.\r\n");
•     }
•     return ret;
• }
• void vTaskPrint(void *pvParameter)
• {
•     portBASE_TYPE xStatus;
•     char *str = NULL;
•     os_print("print task startup!\r\n");
•     while(1)
•     {
•         if(pxPrintQueue!=NULL)
•         {
•             xStatus = xQueueReceive(pxPrintQueue, &str, portMAX_DELAY);
•             if(xStatus==pdPASS)
•                 os_print(str);
•             else
•                 os_print("Could not receive from printstr queue.\r\n");
•         }
•         vTaskDelay(10);
•     }
• }
• 
  

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接下来是向队列中发送数据的任务。这个就很简单了，使用xTaskCreate建立两个任务，仅仅传入参数不一样。

• void vTaskPrintDemo(void *pvParameter)
• {
•     while(1)
•     {
•         os_printstr((const char *)pvParameter);
•         vTaskDelay(1000);
•     }
• }
  

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