干货｜操作系统RTOS为什么要搞两种API?

来源:电子工程世界发布时间:2022-02-202161浏览

一、RTOS为什么要搞两种API?

CMSIS-RTOS API是ARM公司为RTOS内核制定的一套通用接口协议，它提供了一套「标准的API接口」，可以移植到各种各样的RTOS上，使得上层的软件、中间件、库以及其他组件在不同的RTOS之上都可以正常工作。

简单的说就是：STM32是ARM内核的，这大家都知道。FreeRTOS是一种免费的开源的嵌入式操作系统。那它肯定就不属于ARM公司的对不对？这也很好理解。现在你要在我ARM内核上面使用不是我的RTOS产品，那么我ARM公司就要把你这个RTOS给打包一遍，封装成属于我的适合我的API接口协议类型的CMSIS-RTOS API。这样解释应该好一点。

在STM32上使用FreeRTOS，可以直接使用FreeRTOS的原生接口(原生API)，源码移植就是使用的是原生API接口，这无可厚非。你也可以选择CMSIS接口，实际上CMSIS接口和原生接口都是类似的，但是如果你学会了CMSIS的RTOS接口之后，也能自学对应的原生接口，当然还是有区别的，因此还是需要花时间去熟悉的。

学会了CMSIS的最大好处就是，只要其它RTOS有提供CMSIS接口，我们就可以直接使用CMSIS接口，而不需要再花时间去了解原生接口。比如我们在学习UCOS时，发现UCOS的API和FreeRTOS的API不同，是因为我们学的都是它们原生的API，就是我们下载源码后在keil中移植的那种。但是如果我们学会了CMSIS-API，那么不管以后学习哪一个OS，只要这个OS提供了CMSIS的接口，我们就直接可以用CMSIS的API来调用学习，而不需要再花时间去了解原生接口。

STM32CubeMX在提供FreeRTOS时也提供了CMSIS接口，后面具体举例时就可以看到封装的.c文件，总之ST对FreeRTOS封装出了CMSIS接口。

二、使用CubeMX配置FreeRTOS

以STM32F407ZGT6芯片为例，使用CubeMX配置FreeRTOS。

1、新建工程

2、外部晶振

选择外部晶振

4、下载器

选择四线的SWD接口下载器。

5、打开FreeRTOS

这里可以看到STM32CubeMX只提供了一种RTOS就是FreeRTOS，并且提供的是CMSIS接口API，并没有提供原生的API，所以如果你想学习原生API就必须学会手动移植源码，使用STM32CubeMX来创建工程就必须使用ARM公司的CMSIS API

Include paramters

这一个与FreeRTOS的原生接口有关，大家凡是看到v打头、x打头的函数，都是FreeRTOS的原生函数，我们现在要使用的是对原生接口封装后的CMSIS API，通过Include paramter的配置可以决定哪些原生接口被使用，哪些不被使用，不过有关Include paramters中的内容，一般情况下使用默认设置即可。

User Constant

在该这栏目中可以添加宏定义，添加后就会在代码中自动生成宏定义的代码，但是我们一般不会这样添加，我们需要定义什么宏定义，我们一般都是直接在代码中编写。

Task and Queues

在这一个栏目中，我们可以添加任务(线程)，自动生成代码时就会生成创建任务(线程)的代码，一般会有一个默认任务，如果需要的话我们可以额外添加一个任务，当然我们也可以自己去写这些创建任务的代码。

添加一个任务(线程)，默认任务+添加的任务，目前我们有两个任务，创建工程时会自动生成创建这两个任务的代码。

添加之前

添加之后

Timers and Semaphores

通过该栏目可以添加软件定时器、互斥锁和信号量，然后就可以自动生成软件定时器、互斥锁和信号量的代码，但是一般情况是在写代码时我们自己添加相应的代码，而不是自动生成能，所以这个栏目不配置。

目前不添加定时器、互斥锁和信号量，编程时在代码中添加。

FreeRTOS Heap Usage(堆设置)

6、时钟配置

Fvco:VCO频率
SYSCLK:系统时钟频率
Fusb:USB,SDIO,RNG等的时钟频率
Fs:PLL输入时钟频率,可以是HSI,HSE等. 
plln:主PLL倍频系数(PLL倍频),取值范围:64~432.
pllm:主PLL和音频PLL分频系数(PLL之前的分频),取值范围:2~63.
pllp:系统时钟的主PLL分频系数(PLL之后的分频),取值范围:2,4,6,8.(仅限这4个值!)
pllq:USB/SDIO/随机数产生器等的主PLL分频系数(PLL之后的分频),取值范围:2~15.

外部晶振为8M的时候,推荐值:plln=336,pllm=8,pllp=2

7、工程设置

8、生成代码

建议勾选上分文件管理。我们在生成代码的时候，出现了如下提示，我们这里需要解决这个警告，否者会出问题。

前面介绍FreeRTOS时说过，FreeRTOS线程切换的本质就是定时器定一个时间，定的时间到了就切换运行其它线程，在默认情况下会使用Systick来作为RTOS的时间片定时器，这里不凑巧的是HAL 库代码已经使用了 Systick，所以上面警告就是告诉你冲突了，我们需要解决这个冲突。

如何解决冲突？

先点击“否”，将 sys 中的 Systick 换成其它定时器，比如tim1，RTOS就使用 tim1来做自己的Systick。

做了以上设置后在生成代码时就不会再出现前面所提到的警告。

FreeRTOSConfig.h

在生成的工程项目中的头文件目录下有一个FreeRTOSConfig.h，如果是源码移植的话，我们应该修改这一个.h来设置我们需要的配置，但是CubeMx提供了图形化的配置界面，也就是我们前面所介绍的内容，我们进行了前面的配置后，关键配置信息就会记录到这个.h中，最后 FreeRTOS在工作时就会使用到.h 中的相关配置。

3、工程文件介绍