一、前言

下載平臺:STM32F407VGT6
代碼使用平臺:VSCode
編譯器:arm-none-aebi-gcc
程序下載工具:STlink
批處理工具:make
移植的FreeRTOS版本:V11.2.0

其實此方法并不局限在arm-none-aebi-gcc中，此方法對于Keil5也是可以使用的，
只不過復制的一些文件不同而已。

歡迎來我的倉庫下載我的代碼，FreeRTOS項目在freertos分支內：
https://gitee.com/timing_matlab/stm32-f407-vgt6-project.git
這里分享一下在移植過程中需要注意的點！

二、移植FreeRTOS的文件

1、不管三七二十一,先拿源碼

來到FreeRTOS的github代碼倉庫，下載源碼或者直接克隆倉庫

https://github.com/FreeRTOS/FreeRTOS-Kernel/archive/refs/tags/V11.2.0.tar.gz

或者
克隆的話一定要加–recurse-submodules,不然得到的源碼不完整！

git clone https://github.com/FreeRTOS/FreeRTOS.git --recurse-submodules

2、創建一個文件夾保存移植過來的源碼

創建一個文件夾ThirdParty,表示這是第三方庫，然后再里面創建FreeRTOS文件夾，然后創建inc與src，保存頭文件與源文件。

然后我們來到FreeRTOS的源文件開始移植!

第一步來到源碼的./FreeRTOS/FreeRTOS/Source

復制當前目錄下的全部的c語言源文件，到我們創建的目錄下的src里面了

復制完成之后的src文件夾下

第二步來到源碼的./FreeRTOS/FreeRTOS/Source/include

復制當前目錄下全部的頭文件，到我們創建目錄的inc里面

復制完成之后的inc文件夾下

第三步來到源碼的./FreeRTOS/FreeRTOS/Source/portable

此處需要移植兩處地方的源文件與頭文件，這里與前兩步不太一樣。前兩步無論在什么平臺都是通用的，但是這一步不同平臺有不同平臺的移植方式。

1、移植平臺文件夾–gcc或者RVDS

這里我使用的是STMF40732VGT6,這個芯片使用的是M4架構的，所以要選擇CM4結尾或者特征的目錄文件，并且如果不使用浮點運算直接使用CM3也是可以的。
我這里因為使用的是arm-none-aebi-gcc,所以我選擇gcc。如果是keil，可以去RVDS找芯片對應的文件！
這里很有趣的點是Keil MDK移植居然不是在keil，而是在RVDS中，這里簡單提一嘴：

[!提一嘴] 提一嘴
Keil-MDK 的 編譯器 就是 ARM 當年 RVDS 套裝里的 RVCT（RealView Compiler Toolchain），
只是 ARM 在 2005 年收購 Keil 后，把：
RVCT 編譯器 uVision IDE（原來 Keil 的）
重新打包成 “Keil-MDK” 并沿用 “RealView” 品牌。
因此 MDK 的 portable/RVDS/… 目錄仍叫 RVDS，實質就是 Keil-MDK 用的 ARMCC/ARMCLANG 編譯器

我這里演示stm32F407VGT6移植gcc里面文件的過程：
來到gcc目錄下，找到與我芯片符合的ARM-CM4F符合的文件夾

將里面的c源文件與頭文件分別復制到src與inc里面

然后就沒了。keil平臺的話，就是來到RVDS文件夾下，找到對應的芯片型號的文件夾

復制對應的c源文件與頭文件到src與inc里面即可

對了還有一個比較重要的頭文件，這個也是我們后面交互比較多的文件，用于開啟freertos的某些鉤子(hook)函數，這個頭文件也需要根據各自的芯片架構來選擇!

2、來到./FreeRTOS/FreeRTOS/Demo選擇對應芯片的FreeRTOSConfig.h

沒了，就那么簡單！
完成之后，文件夾的內容：

3、MemMang文件夾

這里的MemMang是和內存管理有關的文件，這個直接復制對應的頭文件與源文件到我們創建文件src即可

通常只需要復制heap_4.c即可，這里提一嘴它們之間的關系，并且它們只能選擇一個!

[!補充] 補充
一句話總結
heap_1 ~ heap_5 是 同一個接口（pvPortMalloc / vPortFree）下的五種實現，差異只在 “能否 free、能否合并碎片、能否跨非連續內存” —— 選哪個文件，就決定了 FreeRTOS 堆的形態。

文件	能否 free	合并相鄰碎片	支持多塊不連續內存	典型場景
heap_1.c	?	?	?	只分配、不釋放的簡單應用
heap_2.c	?	?	?	早期版本，碎片嚴重，已不推薦
heap_3.c	?	依賴 C 庫	?	直接包裝 malloc/free，加線程安全
heap_4.c	?	?	?	官方默認，碎片最少，單塊 RAM
heap_5.c	?	?	?	heap_4 功能 + 可跨多塊 RAM/SDRAM

使用規則

1. 同一工程 只選 1 個 heap_x.c 放進 src中。
2. heap_5 必須先調用

   vPortDefineHeapRegions(xHeapRegions);   // 傳入各段首地址+長度
   

   才能 pvPortMalloc，否則第一次創建任務/隊列就掛。
3. 推薦順序：
   普通 MCU → heap_4；
   需要外擴 RAM → heap_5；
   極簡、永不釋放 → heap_1。

目前全部文件都移植完成！

三、修改或者增添部分文件的函數

1、修改部分文件的函數

修改FreeRTOSConfig.h部分內容：
這里提供一部分有些重要，有些不重要的內容

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🔴 必須（動就炸）

宏	說明
configCPU_CLOCK_HZ	必須與 MCU 主頻一致（SystemCoreClock）
configTICK_RATE_HZ	系統心跳，1 kHz 通用，> 10 kHz 會吃 CPU
configPRIO_BITS	與芯片手冊匹配（F1/F4 為 4）
configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY & configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY	中斷優先級位偏移，錯一位就 HardFault
vPortSVCHandler / xPortPendSVHandler / xPortSysTickHandler	向量映射，名字必須對齊
configASSERT	調試開關，關閉就失去定位能力

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🟡 重要（根據應用調）

宏	推薦值	提示
configTOTAL_HEAP_SIZE	75 kB	調大/調小，看剩余 RAM
configMINIMAL_STACK_SIZE	130	以 字 為單位，F4 建議 128-256
configMAX_PRIORITIES	5-8	夠用即可，越大 RAM 越多
configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW	2	開發期開，量產關
configUSE_MALLOC_FAILED_HOOK	1	開發期開，方便抓內存泄漏
configUSE_TIMERS	1	用軟件定時器就開
configUSE_MUTEXES / configUSE_RECURSIVE_MUTEXES	1	多任務共享資源必開

---

🟢 可選（可關可開）

宏	典型場景
configUSE_IDLE_HOOK / configUSE_TICK_HOOK	低功耗/統計
configUSE_TRACE_FACILITY	開 TRACE 時才用
configGENERATE_RUN_TIME_STATS	性能分析
configUSE_CO_ROUTINES	幾乎沒人用

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紅色不能改，黃色按需改，綠色隨意改。

所以我們可以關閉，configUSE_IDLE_HOOK / configUSE_TICK_HOOK功能、configUSE_TRACE_FACILITY、configGENERATE_RUN_TIME_STATS、configUSE_CO_ROUTINES
不過最后在FreeRTOSConfig.h文件中加入頭文件

2、stm32f4xx_it.c文件

我們可以在FreeRTOSConfig.h查看
![[Pasted image 20250824094014.png]]
所以我們需要去stm32f4xx_it.c中注釋掉對應的函數，因為這部分的函數實現在port.c中已經實現了。
SVC_Handler
PendSV_Handler
SysTick_Handler

3、delay函數

增加一個比較通用的delay文件。
在調度器啟動前，使用堵塞式的delay函數；
在調度器啟動后，使用FreeRTOS的delay函數。
可以確保一些初始化函數可以正確運行。
初始化調用:

	delay_init(168); //168是STM32VGT6支持的時鐘頻率,這里請修改相應的時鐘頻率

函數使用：

	delay_ms(nms);      /* 延時nms */delay_us(nus);      /* 延時nus */

delay.h

#ifndef __DELAY_H
#define __DELAY_H
#include "stm32f4xx.h" //若用 F1/F7/H7 改成對應頭文件
#include <misc.h>
void delay_init(uint16_t sysclk); /* 初始化延遲函數 */
void delay_ms(uint16_t nms);      /* 延時nms */
void delay_us(uint32_t nus);      /* 延時nus */
#endif

delay.c

#include "delay.h"
#include "stm32f4xx.h" // 若用 F1/F7/H7 改成對應頭文件
#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"
static uint32_t fac_us = 0;
/* 初始化時只算系數，不碰 SysTick 寄存器 */
void delay_init(uint16_t sysclk)
{SysTick_CLKSourceConfig(SysTick_CLKSource_HCLK_Div8);fac_us = sysclk / 8; // 時鐘 = HCLK/8
}
/*------------------------------------------* 微秒延時：調度器啟動前 → 純空循環*            調度器啟動后 → SysTick 計數*------------------------------------------*/
void delay_us(uint32_t nus)
{if (xTaskGetSchedulerState() == taskSCHEDULER_RUNNING){/* FreeRTOS 已運行：用 SysTick 忙等 */volatile uint32_t ticks, told, tnow, tcnt = 0, reload;UBaseType_t original_priority = uxTaskPriorityGet(NULL);vTaskPrioritySet(NULL, configMAX_PRIORITIES - 1);reload = SysTick->LOAD;ticks = nus * fac_us;told = SysTick->VAL;while (1){tnow = SysTick->VAL;if (tnow != told){if (tnow < told)tcnt += told - tnow;elsetcnt += reload - tnow + told;told = tnow;if (tcnt >= ticks)break;}}vTaskPrioritySet(NULL, original_priority);}else{/* 調度器未啟動：純空循環，不依賴 SysTick */uint32_t ticks = nus * fac_us;while (ticks--)__NOP();}
}
/*------------------------------------------* 毫秒延時：調度器啟動前 → 空循環*            調度器啟動后 → vTaskDelay*------------------------------------------*/
void delay_ms(uint16_t nms)
{if (xTaskGetSchedulerState() == taskSCHEDULER_RUNNING){vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(nms));}else{/* 調度器未啟動：空循環 1 ms × nms */for (uint32_t i = 0; i < nms; i++)delay_us(1000);}
}

4、定義兩個個鉤子函數

此鉤子函數可以作為一個調試接口。這里可以點燈 / 打印 / 斷點，方便調試
vApplicationStackOverflowHook
vApplicationMallocFailedHook

void vApplicationStackOverflowHook(TaskHandle_t xTask, char *pcTaskName)
{/* 這里可以點燈 / 打印 / 斷點，方便調試 */(void)xTask;(void)pcTaskName;/* 死循環，方便調試器停住 */taskDISABLE_INTERRUPTS();for (;;);
}void vApplicationMallocFailedHook(void)
{/* 可以點燈、打印或斷點 */taskDISABLE_INTERRUPTS();for (;;);
}

隨便在一個包含
#include “FreeRTOS.h”
#include “task.h”
文件下定義即可。

隨后只要在Makefile或者Keil里面添加對應的頭文件與源文件路徑即可

這里就不提供keil的添加方式了，這個流程在創建工程的時候就應該知道了。

四、后記

我們簡單使用一下，這個遷移過來的FreeRTOS工程。

1、包含頭文件

#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"

2、初始化延時函數(此步可選)

delay_init(168);

3、創建任務

500ms – LED翻轉
1s – LCD的顯示變化

//任務實現
void LED_Task(void *arg)
{for(;;){GPIO_ToggleBits(GPIOA, GPIO_Pin_0);vTaskDelay(500);}
}void LCD_Task(void *arg)
{ST_7735S_Clear(0xffff);int num = 0;char buff[20] = {0};for (;;){bzero(buff,sizeof(buff));sprintf(buff,"%d",num++);ST_7735S_ShowString(10, 20, "Hello!World!", RGB888to565(0xff, 0x00, 0xff), 0xffff);ST_7735S_ShowString(10, 40, buff, RGB888to565(0xff, 0x00, 0xff), 0xffff);vTaskDelay(500);}
}//任務創建
xTaskCreate(LED_Task,"LED",128,NULL,1,NULL);
xTaskCreate(LCD_Task, "LCD", 128, NULL, 2, NULL);

值得一提的是任務創建不局限xTaskCreate函數，這是動態創建的任務，還有創建靜態任務xTaskCreateStatic的方式。這里我們分析分析這個動態創建任務的函數：

    BaseType_t xTaskCreate( TaskFunction_t pxTaskCode,const char * const pcName,const configSTACK_DEPTH_TYPE uxStackDepth,void * const pvParameters,UBaseType_t uxPriority,TaskHandle_t * const pxCreatedTask ) 

參數名	類型	含義
pxTaskCode	TaskFunction_t	任務入口函數指針（必須是一個 void func(void *pv) 形式的函數）
pcName	const char *	任務名字（調試/Trace 用，長度受 configMAX_TASK_NAME_LEN 限制）
uxStackDepth	configSTACK_DEPTH_TYPE	任務棧大小，單位是 “字”（不是字節）。 例如 128 → 512 B（32 位 MCU）
pvParameters	void *	傳給任務的參數，可為 NULL
uxPriority	UBaseType_t	任務優先級，數值越大越優先；0 為空閑任務
pxCreatedTask	TaskHandle_t *	返回的任務句柄，之后可用它 vTaskDelete/ vTaskPrioritySet 等； 不需要句柄就填 NULL

返回值

• pdPASS：創建成功
• errCOULD_NOT_ALLOCATE_REQUIRED_MEMORY：內存不足

4、開始任務

vTaskStartScheduler();

5、任務現象

正確的實現！

這里總結一下移植的流程
1.獲取FreeRTOS源碼
2.移植文件
3.修改部分FreeRTOSConfig.h文件
4.修改stm32f407xx_it.c注釋掉SVC_Handler、PendSV_Handler、SysTick_Handler函數實現
5.增加一個比較通用的delay函數
6.實現調試的鉤子函數
vApplicationStackOverflowHook、vApplicationMallocFailedHook
7.創建任務與開啟任務

以上為本文的內容。享受FreeRTOS吧！