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第8章 FreeRTOS调试方法（打印任务执行情况）

本章节为大家介绍FreeRTOS的调试方法，这里的调试方法主要是教会大家如何获取任务的执行情况，通过获取的任务信息，可以进一步的配置和优化工程，这种方法非常实用，建议初学者必须掌握。
本章教程配套的例子含Cortex-M3内核的STM32F103和Cortex-M4内核的STM32F407以及F429。
8.1 串口打印调试说明
8.2 STM32F103实现串口打印调试
8.3 STM32F407实现串口打印调试
8.4 STM32F429实现串口打印调试
8.5总结

lee_st · 2016-8-23 09:40:25

8.1  串口打印调试说明

   很多时候，我们需要了解任务的执行状态，任务栈的使用情况以及各个任务的CPU使用率，这时就需要用到官方提供的两个函数vTaskList和vTaskGetRunTimeStats。用户就可以通过这两个函数获得任务的执行情况。
   获取了任务执行情况后，可以通过串口将其打印出来，当然，也可以通过任何其它方式将其显示出来。本教程配套的例子统一采用串口打印的方式显示任务的执行情况。另外有一点要特别注意，这种调试方式仅限测试目的，实际项目中不要使用，这种测试方式比较影响系统实时性。

lee_st · 2016-8-23 09:40:38

8.2 STM32F103实现串口打印调试

为了获取FreeRTOS的任务信息，需要创建一个定时器，这个定时器的时间基准精度要高于系统时钟节拍，这样得到的任务信息才准确。这里提供的函数仅用于测试目的，切不可将其用于实际项目，原因有两点：
u FreeRTOS的系统内核没有对总的计数时间做溢出保护。
u 定时器中断是50us进入一次，比较影响系统性能。
这里使用的是32位变量来保存50us一次的计数值，最大支持计数时间：2^32 * 50us / 3600s =59.6分钟。运行时间超过了59.6分钟将不准确。
具体在FreeRTOS的工程中如何做才可以实现任务信息获取呢？下面分三步进行说明。

lee_st · 2016-8-23 09:41:03

8.2.1    使能相关宏定义

需要在FreeRTOSConfig.h文件中使能如下宏定义：
/* Ensure stdint is only used by the compiler, and not the assembler. */
#if defined(__ICCARM__) || defined(__CC_ARM) || defined(__GNUC__)
#include
extern volatile uint32_t ulHighFrequencyTimerTicks;
#endif

/* Run time and task stats gathering related definitions. */
#define configUSE_TRACE_FACILITY                    1
#define configGENERATE_RUN_TIME_STATS               1
#define configUSE_STATS_FORMATTING_FUNCTIONS        1
#define portCONFIGURE_TIMER_FOR_RUN_TIME_STATS()    (ulHighFrequencyTimerTicks = 0ul)
#define portGET_RUN_TIME_COUNTER_VALUE()            ulHighFrequencyTimerTicks
其中变量ulHighFrequencyTimerTicks是需要用户去定义的，我们这里是将其定义在了定时器初始化文件SysInfoTest.c里面。

lee_st · 2016-8-23 09:41:29

8.2.2    精度高于滴答定时器的时钟初始化

这里采用STM32F103内部的TIM6实现50us一次的中断，在中断函数里面对变量ulHighFrequencyTimerTicks进行计数操作，以供FreeRTOS系统使用，具体实现的代码如下：
#include "bsp.h"

/* 定时器频率，50us一次中断 */
#define  timerINTERRUPT_FREQUENCY    20000

/* 中断优先级 */
#define  timerHIGHEST_PRIORITY       1

/* 被系统调用 */
volatile uint32_t ulHighFrequencyTimerTicks = 0UL;

/*
*********************************************************************************************************
*    函数名: vSetupTimerTest
*    功能说明: 创建定时器
*    形    参: 无
*    返回值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void vSetupSysInfoTest(void)
{
     bsp_SetTIMforInt(TIM6, timerINTERRUPT_FREQUENCY, timerHIGHEST_PRIORITY, 0);
}

/*
*********************************************************************************************************
*    函数名: TIM6_IRQHandler
*    功能说明: TIM6中断服务程序。
*    形    参: 无
*    返回值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void TIM6_IRQHandler( void )
{
     if(TIM_GetITStatus(TIM6, TIM_IT_Update) != RESET)
     {
         ulHighFrequencyTimerTicks++;
         TIM_ClearITPendingBit(TIM6, TIM_IT_Update);
     }
}

lee_st · 2016-8-23 09:41:51

其中函数bsp_SetTIMforInt在文件bsp_tim_pwm.c里面进行了实现，源代码如下：
/*
*********************************************************************************************************
*    函数名: bsp_SetTIMforInt
*    功能说明: 配置TIM和NVIC，用于简单的定时中断. 开启定时中断。中断服务程序由应用程序实现。
*    形    参: TIMx : 定时器
*               _ulFreq : 定时频率（Hz）。 0 表示关闭。
*               _PreemptionPriority : 中断优先级分组
*               _SubPriority : 子优先级
*    返回值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void bsp_SetTIMforInt(TIM_TypeDef* TIMx, uint32_t _ulFreq, uint8_t _PreemptionPriority, uint8_t _SubPriority)
{
     TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
     uint16_t usPeriod;
     uint16_t usPrescaler;
     uint32_t uiTIMxCLK;

     /* 使能TIM时钟 */
     if ((TIMx == TIM1) || (TIMx == TIM8))
     {
         RCC_APB2PeriphClockCmd(bsp_GetRCCofTIM(TIMx), ENABLE);
     }
     else
     {
         RCC_APB1PeriphClockCmd(bsp_GetRCCofTIM(TIMx), ENABLE);
     }

     if (_ulFreq == 0)
     {
         TIM_Cmd(TIMx, DISABLE);     /* 关闭定时输出 */

         /* 关闭TIM定时更新中断 (Update) */
         {
              NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; /* 中断结构体在 misc.h 中定义 */
              uint8_t irq = 0;   /* 中断号, 定义在 stm32f4xx.h */

              if (TIMx == TIM1)
                   irq = TIM1_UP_IRQn;
              else if (TIMx == TIM2)
                   irq = TIM2_IRQn;
              else if (TIMx == TIM3)
                   irq = TIM3_IRQn;
              else if (TIMx == TIM4)
                   irq = TIM4_IRQn;
              else if (TIMx == TIM5)
                   irq = TIM5_IRQn;
              else if (TIMx == TIM6)
                   irq = TIM6_IRQn;
              else if (TIMx == TIM7)
                   irq = TIM7_IRQn;
              else if (TIMx == TIM8)
                   irq = TIM8_UP_IRQn;

              NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = irq;
              NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = _PreemptionPriority;
              NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = _SubPriority;
              NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = DISABLE;
              NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
         }
         return;
     }

    /*-----------------------------------------------------------------------
         system_stm32f4xx.c 文件中 static void SetSysClockToHSE(void) 函数对时钟的配置如下：

              //HCLK = SYSCLK
              RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_HPRE_DIV1;

              //PCLK2 = HCLK
              RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_PPRE2_DIV1;

              //PCLK1 = HCLK
              RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_PPRE1_DIV1;

         APB1 定时器有 TIM2, TIM3 ,TIM4, TIM5, TIM6, TIM7, TIM12, TIM13,TIM14
         APB2 定时器有 TIM1, TIM8 ,TIM9, TIM10, TIM11

     ----------------------------------------------------------------------- */
     if ((TIMx == TIM1) || (TIMx == TIM8) || (TIMx == TIM9) || (TIMx == TIM10) || (TIMx == TIM11))
     {
         /* APB2 定时器 */
         uiTIMxCLK = SystemCoreClock;
     }
     else /* APB1 定时器 .  */
     {
         uiTIMxCLK = SystemCoreClock;     // SystemCoreClock / 2;
     }

     if (_ulFreq < 100)
     {
         usPrescaler = 10000 - 1;                       /* 分频比 = 1000 */
         usPeriod =  (uiTIMxCLK / 10000) / _ulFreq  - 1; /* 自动重装的值 */
     }
     else if (_ulFreq < 3000)
     {
         usPrescaler = 100 - 1;                          /* 分频比 = 100 */
         usPeriod =  (uiTIMxCLK / 100) / _ulFreq  - 1;  /* 自动重装的值 */
     }
     else /* 大于4K的频率，无需分频 */
     {
         usPrescaler = 0;                     /* 分频比 = 1 */
         usPeriod = uiTIMxCLK / _ulFreq - 1;  /* 自动重装的值 */
     }

     /* Time base configuration */
     TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = usPeriod;
     TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = usPrescaler;
     TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;
     TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
     TIM_TimeBaseStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;

     TIM_TimeBaseInit(TIMx, &TIM_TimeBaseStructure);

     TIM_ARRPreloadConfig(TIMx, ENABLE);

     /* TIM Interrupts enable */
     TIM_ITConfig(TIMx, TIM_IT_Update, ENABLE);

     /* TIMx enable counter */
     TIM_Cmd(TIMx, ENABLE);

     /* 配置TIM定时更新中断 (Update) */
     {
         NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; /* 中断结构体在 misc.h 中定义 */
         uint8_t irq = 0;   /* 中断号, 定义在 stm32f4xx.h */

         if (TIMx == TIM1)
              irq = TIM1_UP_IRQn;
         else if (TIMx == TIM2)
              irq = TIM2_IRQn;
         else if (TIMx == TIM3)
              irq = TIM3_IRQn;
         else if (TIMx == TIM4)
              irq = TIM4_IRQn;
         else if (TIMx == TIM5)
              irq = TIM5_IRQn;
         else if (TIMx == TIM6)
              irq = TIM6_IRQn;
         else if (TIMx == TIM7)
              irq = TIM7_IRQn;
         else if (TIMx == TIM8)
              irq = TIM8_UP_IRQn;

         NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = irq;
         NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = _PreemptionPriority;
         NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = _SubPriority;
         NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
         NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
     }
}

lee_st · 2016-8-23 09:42:16

8.2.3    获取任务执行情况

通过前面8.2.1小节和8.2.2小节的设置后，大家就可以在工程中通过FreeRTOS的两个函数vTaskList和vTaskGetRunTimeStats获取任务的执行情况。这里我们分成简单的两步进行说明：
u 第1步：先做精度高于滴答定时器的时钟初始化
/*
*********************************************************************************************************
*    函数名: main
*    功能说明: 标准c程序入口。
*    形    参：无
*    返回值: 无
*********************************************************************************************************
*/
int main(void)
{
     /*
       在启动调度前，为了防止初始化STM32外设时有中断服务程序执行，这里禁止全局中断(除了NMI和HardFault)。
       这样做的好处是：
       1. 防止执行的中断服务程序中有FreeRTOS的API函数。
       2. 保证系统正常启动，不受别的中断影响。
       3. 关于是否关闭全局中断，大家根据自己的实际情况设置即可。
       在移植文件port.c中的函数prvStartFirstTask中会重新开启全局中断。通过指令cpsie i开启，__set_PRIMASK(1)
       和cpsie i是等效的。
     */
     __set_PRIMASK(1);

     /* 硬件初始化 */
     bsp_Init();

     /* 1. 初始化一个定时器中断，精度高于滴答定时器中断，这样才可以获得准确的系统信息仅供调试目的，实际项
           目中不要使用，因为这个功能比较影响系统实时性。
        2. 为了正确获取FreeRTOS的调试信息，可以考虑将上面的关闭中断指令__set_PRIMASK(1); 注释掉。
     */
     vSetupSysInfoTest();

     /* 创建任务 */
     AppTaskCreate();

    /* 启动调度，开始执行任务 */
    vTaskStartScheduler();

     /*
       如果系统正常启动是不会运行到这里的，运行到这里极有可能是用于定时器任务或者空闲任务的
       heap空间不足造成创建失败，此要加大FreeRTOSConfig.h文件中定义的heap大小：
       #define configTOTAL_HEAP_SIZE        ( ( size_t ) ( 17 * 1024 ) )
     */
     while(1);
}

7^#

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lee_st · 2016-8-23 09:42:49

8.2.4 串口打印效果

STM32F103配套的完整工程是：V4-301_FreeRTOS实验_串口调试方法（打印任务执行情况），串口打印的效果如下（波特率115200，数据位8，奇偶校验位无，停止位1）：

图片:8.1.jpg

上面截图中打印出来的任务状态字母B, R, D, S对应如下含义：
#definetskBLOCKED_CHAR       ( 'B' )  任务阻塞
#definetskREADY_CHAR          ( 'R' ) 任务就绪
#definetskDELETED_CHAR          ( 'D' )  任务删除
#definetskSUSPENDED_CHAR ( 'S' ) 任务挂起
另外要注意剩余栈的单位是word，即4字节。比如vTaskUserIF任务的剩余栈是321，代表321*4 = 1284字节。

lee_st · 2016-8-23 09:42:59

8.3 STM32F407实现串口打印调试

为了获取FreeRTOS的任务信息，需要创建一个定时器，这个定时器的时间基准精度要高于系统时钟节拍，这样得到的任务信息才准确。这里提供的函数仅用于测试目的，切不可将其用于实际项目，原因有两点：
u FreeRTOS的系统内核没有对总的计数时间做溢出保护。
u 定时器中断是50us进入一次，比较影响系统性能。
这里使用的是32位变量来保存50us一次的计数值，最大支持计数时间：2^32 * 50us / 3600s =59.6分钟。运行时间超过了59.6分钟将不准确。
具体在FreeRTOS的工程中如何做才可以实现任务信息获取呢？下面分三步进行说明。

lee_st · 2016-8-23 09:43:42

8.3.1    使能相关宏定义

需要在FreeRTOSConfig.h文件中使能如下宏定义：
/* Ensure stdint is only used by the compiler, and not the assembler. */
#if defined(__ICCARM__) || defined(__CC_ARM) || defined(__GNUC__)
#include
extern volatile uint32_t ulHighFrequencyTimerTicks;
#endif

/* Run time and task stats gathering related definitions. */
#define configUSE_TRACE_FACILITY                    1
#define configGENERATE_RUN_TIME_STATS               1
#define configUSE_STATS_FORMATTING_FUNCTIONS        1
#define portCONFIGURE_TIMER_FOR_RUN_TIME_STATS()    (ulHighFrequencyTimerTicks = 0ul)
#define portGET_RUN_TIME_COUNTER_VALUE()            ulHighFrequencyTimerTicks
其中变量ulHighFrequencyTimerTicks是需要用户去定义的，我们这里是将其定义在了定时器初始化文件SysInfoTest.c里面。

lee_st · 2016-8-23 09:46:18

8.3.2    精度高于滴答定时器的时钟初始化

这里采用STM32F407内部的TIM6实现50us一次的中断，在中断函数里面对变量ulHighFrequencyTimerTicks进行计数操作，以供FreeRTOS系统使用，具体实现的代码如下：
#include "bsp.h"

/* 定时器频率，50us一次中断 */
#define  timerINTERRUPT_FREQUENCY    20000

/* 中断优先级 */
#define  timerHIGHEST_PRIORITY       1

/* 被系统调用 */
volatile uint32_t ulHighFrequencyTimerTicks = 0UL;

/*
*********************************************************************************************************
*    函数名: vSetupTimerTest
*    功能说明: 创建定时器
*    形    参: 无
*    返回值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void vSetupSysInfoTest(void)
{
     bsp_SetTIMforInt(TIM6, timerINTERRUPT_FREQUENCY, timerHIGHEST_PRIORITY, 0);
}

/*
*********************************************************************************************************
*    函数名: TIM6_DAC_IRQHandler
*    功能说明: TIM6中断服务程序。
*    形    参: 无
*    返回值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void TIM6_DAC_IRQHandler ( void )
{
     if(TIM_GetITStatus(TIM6, TIM_IT_Update) != RESET)
     {
         ulHighFrequencyTimerTicks++;
         TIM_ClearITPendingBit(TIM6, TIM_IT_Update);
     }
}

lee_st · 2016-8-23 09:46:40

其中函数bsp_SetTIMforInt在文件bsp_tim_pwm.c里面进行了实现，源代码如下：
/*
*********************************************************************************************************
*    函数名: bsp_SetTIMforInt
*    功能说明: 配置TIM和NVIC，用于简单的定时中断. 开启定时中断。中断服务程序由应用程序实现。
*    形    参: TIMx : 定时器
*               _ulFreq : 定时频率（Hz）。 0 表示关闭。
*               _PreemptionPriority : 中断优先级分组
*               _SubPriority : 子优先级
*    返回值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void bsp_SetTIMforInt(TIM_TypeDef* TIMx, uint32_t _ulFreq, uint8_t _PreemptionPriority, uint8_t _SubPriority)
{
     TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
     uint16_t usPeriod;
     uint16_t usPrescaler;
     uint32_t uiTIMxCLK;

     /* 使能TIM时钟 */
     if ((TIMx == TIM1) || (TIMx == TIM8))
     {
         RCC_APB2PeriphClockCmd(bsp_GetRCCofTIM(TIMx), ENABLE);
     }
     else
     {
         RCC_APB1PeriphClockCmd(bsp_GetRCCofTIM(TIMx), ENABLE);
     }

     if (_ulFreq == 0)
     {
         TIM_Cmd(TIMx, DISABLE);     /* 关闭定时输出 */

         /* 关闭TIM定时更新中断 (Update) */
         {
              NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; /* 中断结构体在 misc.h 中定义 */
              uint8_t irq = 0;   /* 中断号, 定义在 stm32f4xx.h */

              if (TIMx == TIM1)
                   irq = TIM1_UP_IRQn;
              else if (TIMx == TIM2)
                   irq = TIM2_IRQn;
              else if (TIMx == TIM3)
                   irq = TIM3_IRQn;
              else if (TIMx == TIM4)
                   irq = TIM4_IRQn;
              else if (TIMx == TIM5)
                   irq = TIM5_IRQn;
              else if (TIMx == TIM6)
                   irq = TIM6_IRQn;
              else if (TIMx == TIM7)
                   irq = TIM7_IRQn;
              else if (TIMx == TIM8)
                   irq = TIM8_UP_IRQn;

              NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = irq;
              NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = _PreemptionPriority;
              NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = _SubPriority;
              NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = DISABLE;
              NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
         }
         return;
     }

    /*-----------------------------------------------------------------------
         system_stm32f4xx.c 文件中 static void SetSysClockToHSE(void) 函数对时钟的配置如下：

              //HCLK = SYSCLK
              RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_HPRE_DIV1;

              //PCLK2 = HCLK
              RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_PPRE2_DIV1;

              //PCLK1 = HCLK
              RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_PPRE1_DIV1;

         APB1 定时器有 TIM2, TIM3 ,TIM4, TIM5, TIM6, TIM7, TIM12, TIM13,TIM14
         APB2 定时器有 TIM1, TIM8 ,TIM9, TIM10, TIM11

     ----------------------------------------------------------------------- */
     if ((TIMx == TIM1) || (TIMx == TIM8) || (TIMx == TIM9) || (TIMx == TIM10) || (TIMx == TIM11))
     {
         /* APB2 定时器 */
         uiTIMxCLK = SystemCoreClock;
     }
     else /* APB1 定时器 .  */
     {
         uiTIMxCLK = SystemCoreClock;     // SystemCoreClock / 2;
     }

     if (_ulFreq < 100)
     {
         usPrescaler = 10000 - 1;                       /* 分频比 = 1000 */
         usPeriod =  (uiTIMxCLK / 10000) / _ulFreq  - 1; /* 自动重装的值 */
     }
     else if (_ulFreq < 3000)
     {
         usPrescaler = 100 - 1;                          /* 分频比 = 100 */
         usPeriod =  (uiTIMxCLK / 100) / _ulFreq  - 1;  /* 自动重装的值 */
     }
     else /* 大于4K的频率，无需分频 */
     {
         usPrescaler = 0;                     /* 分频比 = 1 */
         usPeriod = uiTIMxCLK / _ulFreq - 1;  /* 自动重装的值 */
     }

     /* Time base configuration */
     TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = usPeriod;
     TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = usPrescaler;
     TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;
     TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
     TIM_TimeBaseStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;

     TIM_TimeBaseInit(TIMx, &TIM_TimeBaseStructure);

     TIM_ARRPreloadConfig(TIMx, ENABLE);

     /* TIM Interrupts enable */
     TIM_ITConfig(TIMx, TIM_IT_Update, ENABLE);

     /* TIMx enable counter */
     TIM_Cmd(TIMx, ENABLE);

     /* 配置TIM定时更新中断 (Update) */
     {
         NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; /* 中断结构体在 misc.h 中定义 */
         uint8_t irq = 0;   /* 中断号, 定义在 stm32f4xx.h */

         if (TIMx == TIM1)
              irq = TIM1_UP_IRQn;
         else if (TIMx == TIM2)
              irq = TIM2_IRQn;
         else if (TIMx == TIM3)
              irq = TIM3_IRQn;
         else if (TIMx == TIM4)
              irq = TIM4_IRQn;
         else if (TIMx == TIM5)
              irq = TIM5_IRQn;
         else if (TIMx == TIM6)
              irq = TIM6_IRQn;
         else if (TIMx == TIM7)
              irq = TIM7_IRQn;
         else if (TIMx == TIM8)
              irq = TIM8_UP_IRQn;

         NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = irq;
         NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = _PreemptionPriority;
         NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = _SubPriority;
         NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
         NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
     }
}

lee_st · 2016-8-23 09:47:01

8.3.3    获取任务执行情况

   通过前面8.2.1小节和8.2.2小节的设置后，大家就可以在工程中通过FreeRTOS的两个函数vTaskList和vTaskGetRunTimeStats获取任务的执行情况。这里我们分成简单的两步进行说明：
u 第1步：先做精度高于滴答定时器的时钟初始化
/*
*********************************************************************************************************
*    函数名: main
*    功能说明: 标准c程序入口。
*    形    参：无
*    返回值: 无
*********************************************************************************************************
*/
int main(void)
{
     /*
       在启动调度前，为了防止初始化STM32外设时有中断服务程序执行，这里禁止全局中断(除了NMI和HardFault)。
       这样做的好处是：
       1. 防止执行的中断服务程序中有FreeRTOS的API函数。
       2. 保证系统正常启动，不受别的中断影响。
       3. 关于是否关闭全局中断，大家根据自己的实际情况设置即可。
       在移植文件port.c中的函数prvStartFirstTask中会重新开启全局中断。通过指令cpsie i开启，__set_PRIMASK(1)
       和cpsie i是等效的。
     */
     __set_PRIMASK(1);

     /* 硬件初始化 */
     bsp_Init();

     /* 1. 初始化一个定时器中断，精度高于滴答定时器中断，这样才可以获得准确的系统信息仅供调试目的，实际项
           目中不要使用，因为这个功能比较影响系统实时性。
        2. 为了正确获取FreeRTOS的调试信息，可以考虑将上面的关闭中断指令__set_PRIMASK(1); 注释掉。
     */
     vSetupSysInfoTest();

     /* 创建任务 */
     AppTaskCreate();

    /* 启动调度，开始执行任务 */
    vTaskStartScheduler();

     /*
       如果系统正常启动是不会运行到这里的，运行到这里极有可能是用于定时器任务或者空闲任务的
       heap空间不足造成创建失败，此要加大FreeRTOSConfig.h文件中定义的heap大小：
       #define configTOTAL_HEAP_SIZE        ( ( size_t ) ( 17 * 1024 ) )
     */
     while(1);
}

14^#

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lee_st · 2016-8-23 09:47:35

8.3.4 串口打印效果

STM32F407配套的完整工程是：V5-301_FreeRTOS实验_串口调试方法（打印任务执行情况），串口打印的效果如下（波特率115200，数据位8，奇偶校验位无，停止位1）：

上面截图中打印出来的任务状态字母B, R, D, S对应如下含义：
#definetskBLOCKED_CHAR       ( 'B' )  任务阻塞
#definetskREADY_CHAR          ( 'R' ) 任务就绪
#definetskDELETED_CHAR          ( 'D' )  任务删除
#definetskSUSPENDED_CHAR ( 'S' ) 任务挂起
另外要注意剩余栈的单位是word，即4字节。比如vTaskUserIF任务的剩余栈是321，代表321*4 = 1284字节。

lee_st · 2016-8-23 09:48:07

8.4  STM32F429实现串口打印调试

为了获取FreeRTOS的任务信息，需要创建一个定时器，这个定时器的时间基准精度要高于系统时钟节拍，这样得到的任务信息才准确。这里提供的函数仅用于测试目的，切不可将其用于实际项目，原因有两点：
u FreeRTOS的系统内核没有对总的计数时间做溢出保护。
u 定时器中断是50us进入一次，比较影响系统性能。
这里使用的是32位变量来保存50us一次的计数值，最大支持计数时间：2^32 * 50us / 3600s =59.6分钟。运行时间超过了59.6分钟将不准确。
具体在FreeRTOS的工程中如何做才可以实现任务信息获取呢？下面分三步进行说明。

8.4.1    使能相关宏定义

需要在FreeRTOSConfig.h文件中使能如下宏定义：
/* Ensure stdint is only used by the compiler, and not the assembler. */
#if defined(__ICCARM__) || defined(__CC_ARM) || defined(__GNUC__)
#include
extern volatile uint32_t ulHighFrequencyTimerTicks;
#endif

/* Run time and task stats gathering related definitions. */
#define configUSE_TRACE_FACILITY                    1
#define configGENERATE_RUN_TIME_STATS               1
#define configUSE_STATS_FORMATTING_FUNCTIONS        1
#define portCONFIGURE_TIMER_FOR_RUN_TIME_STATS()    (ulHighFrequencyTimerTicks = 0ul)
#define portGET_RUN_TIME_COUNTER_VALUE()            ulHighFrequencyTimerTicks
其中变量ulHighFrequencyTimerTicks是需要用户去定义的，我们这里是将其定义在了定时器初始化文件SysInfoTest.c里面。

lee_st · 2016-8-23 09:48:27

8.4.2    精度高于滴答定时器的时钟初始化

这里采用STM32F429内部的TIM6实现50us一次的中断，在中断函数里面对变量ulHighFrequencyTimerTicks进行计数操作，以供FreeRTOS系统使用，具体实现的代码如下：
#include "bsp.h"

/* 定时器频率，50us一次中断 */
#define  timerINTERRUPT_FREQUENCY    20000

/* 中断优先级 */
#define  timerHIGHEST_PRIORITY       1

/* 被系统调用 */
volatile uint32_t ulHighFrequencyTimerTicks = 0UL;

/*
*********************************************************************************************************
*    函数名: vSetupTimerTest
*    功能说明: 创建定时器
*    形    参: 无
*    返回值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void vSetupSysInfoTest(void)
{
     bsp_SetTIMforInt(TIM6, timerINTERRUPT_FREQUENCY, timerHIGHEST_PRIORITY, 0);
}

/*
*********************************************************************************************************
*    函数名: TIM6_DAC_IRQHandler
*    功能说明: TIM6中断服务程序。
*    形    参: 无
*    返回值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void TIM6_DAC_IRQHandler ( void )
{
     if(TIM_GetITStatus(TIM6, TIM_IT_Update) != RESET)
     {
         ulHighFrequencyTimerTicks++;
         TIM_ClearITPendingBit(TIM6, TIM_IT_Update);
     }
}

lee_st · 2016-8-23 09:49:25

8.4.2    精度高于滴答定时器的时钟初始化

这里采用STM32F429内部的TIM6实现50us一次的中断，在中断函数里面对变量ulHighFrequencyTimerTicks进行计数操作，以供FreeRTOS系统使用，具体实现的代码如下：
#include "bsp.h"

/* 定时器频率，50us一次中断 */
#define  timerINTERRUPT_FREQUENCY    20000

/* 中断优先级 */
#define  timerHIGHEST_PRIORITY       1

/* 被系统调用 */
volatile uint32_t ulHighFrequencyTimerTicks = 0UL;

/*
*********************************************************************************************************
*    函数名: vSetupTimerTest
*    功能说明: 创建定时器
*    形    参: 无
*    返回值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void vSetupSysInfoTest(void)
{
     bsp_SetTIMforInt(TIM6, timerINTERRUPT_FREQUENCY, timerHIGHEST_PRIORITY, 0);
}

/*
*********************************************************************************************************
*    函数名: TIM6_DAC_IRQHandler
*    功能说明: TIM6中断服务程序。
*    形    参: 无
*    返回值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void TIM6_DAC_IRQHandler ( void )
{
     if(TIM_GetITStatus(TIM6, TIM_IT_Update) != RESET)
     {
         ulHighFrequencyTimerTicks++;
         TIM_ClearITPendingBit(TIM6, TIM_IT_Update);
     }
}

lee_st · 2016-8-23 09:49:51

其中函数bsp_SetTIMforInt在文件bsp_tim_pwm.c里面进行了实现，源代码如下：
/*
*********************************************************************************************************
*    函数名: bsp_SetTIMforInt
*    功能说明: 配置TIM和NVIC，用于简单的定时中断. 开启定时中断。中断服务程序由应用程序实现。
*    形    参: TIMx : 定时器
*               _ulFreq : 定时频率（Hz）。 0 表示关闭。
*               _PreemptionPriority : 中断优先级分组
*               _SubPriority : 子优先级
*    返回值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void bsp_SetTIMforInt(TIM_TypeDef* TIMx, uint32_t _ulFreq, uint8_t _PreemptionPriority, uint8_t _SubPriority)
{
     TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
     uint16_t usPeriod;
     uint16_t usPrescaler;
     uint32_t uiTIMxCLK;

     /* 使能TIM时钟 */
     if ((TIMx == TIM1) || (TIMx == TIM8))
     {
         RCC_APB2PeriphClockCmd(bsp_GetRCCofTIM(TIMx), ENABLE);
     }
     else
     {
         RCC_APB1PeriphClockCmd(bsp_GetRCCofTIM(TIMx), ENABLE);
     }

     if (_ulFreq == 0)
     {
         TIM_Cmd(TIMx, DISABLE);     /* 关闭定时输出 */

         /* 关闭TIM定时更新中断 (Update) */
         {
              NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; /* 中断结构体在 misc.h 中定义 */
              uint8_t irq = 0;   /* 中断号, 定义在 stm32f4xx.h */

              if (TIMx == TIM1)
                   irq = TIM1_UP_IRQn;
              else if (TIMx == TIM2)
                   irq = TIM2_IRQn;
              else if (TIMx == TIM3)
                   irq = TIM3_IRQn;
              else if (TIMx == TIM4)
                   irq = TIM4_IRQn;
              else if (TIMx == TIM5)
                   irq = TIM5_IRQn;
              else if (TIMx == TIM6)
                   irq = TIM6_IRQn;
              else if (TIMx == TIM7)
                   irq = TIM7_IRQn;
              else if (TIMx == TIM8)
                   irq = TIM8_UP_IRQn;

              NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = irq;
              NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = _PreemptionPriority;
              NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = _SubPriority;
              NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = DISABLE;
              NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
         }
         return;
     }

    /*-----------------------------------------------------------------------
         system_stm32f4xx.c 文件中 static void SetSysClockToHSE(void) 函数对时钟的配置如下：

              //HCLK = SYSCLK
              RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_HPRE_DIV1;

              //PCLK2 = HCLK
              RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_PPRE2_DIV1;

              //PCLK1 = HCLK
              RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_PPRE1_DIV1;

         APB1 定时器有 TIM2, TIM3 ,TIM4, TIM5, TIM6, TIM7, TIM12, TIM13,TIM14
         APB2 定时器有 TIM1, TIM8 ,TIM9, TIM10, TIM11

     ----------------------------------------------------------------------- */
     if ((TIMx == TIM1) || (TIMx == TIM8) || (TIMx == TIM9) || (TIMx == TIM10) || (TIMx == TIM11))
     {
         /* APB2 定时器 */
         uiTIMxCLK = SystemCoreClock;
     }
     else /* APB1 定时器 .  */
     {
         uiTIMxCLK = SystemCoreClock;     // SystemCoreClock / 2;
     }

     if (_ulFreq < 100)
     {
         usPrescaler = 10000 - 1;                       /* 分频比 = 1000 */
         usPeriod =  (uiTIMxCLK / 10000) / _ulFreq  - 1; /* 自动重装的值 */
     }
     else if (_ulFreq < 3000)
     {
         usPrescaler = 100 - 1;                          /* 分频比 = 100 */
         usPeriod =  (uiTIMxCLK / 100) / _ulFreq  - 1;  /* 自动重装的值 */
     }
     else /* 大于4K的频率，无需分频 */
     {
         usPrescaler = 0;                     /* 分频比 = 1 */
         usPeriod = uiTIMxCLK / _ulFreq - 1;  /* 自动重装的值 */
     }

     /* Time base configuration */
     TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = usPeriod;
     TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = usPrescaler;
     TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;
     TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
     TIM_TimeBaseStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;

     TIM_TimeBaseInit(TIMx, &TIM_TimeBaseStructure);

     TIM_ARRPreloadConfig(TIMx, ENABLE);

     /* TIM Interrupts enable */
     TIM_ITConfig(TIMx, TIM_IT_Update, ENABLE);

     /* TIMx enable counter */
     TIM_Cmd(TIMx, ENABLE);

     /* 配置TIM定时更新中断 (Update) */
     {
         NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; /* 中断结构体在 misc.h 中定义 */
         uint8_t irq = 0;   /* 中断号, 定义在 stm32f4xx.h */

         if (TIMx == TIM1)
              irq = TIM1_UP_IRQn;
         else if (TIMx == TIM2)
              irq = TIM2_IRQn;
         else if (TIMx == TIM3)
              irq = TIM3_IRQn;
         else if (TIMx == TIM4)
              irq = TIM4_IRQn;
         else if (TIMx == TIM5)
              irq = TIM5_IRQn;
          else if (TIMx == TIM6)
              irq = TIM6_IRQn;
         else if (TIMx == TIM7)
              irq = TIM7_IRQn;
         else if (TIMx == TIM8)
              irq = TIM8_UP_IRQn;

         NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = irq;
         NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = _PreemptionPriority;
         NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = _SubPriority;
         NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
         NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
     }
}

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转：第8章 FreeRTOS调试方法（打印任务执行情况）

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