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reeRTOS源码详解与应用开发—基于STM32

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FreeRTOS源码详解与应用开发—基于STM32

本书辅以大量的例程,全面讲解了Fr e eRTOS的原理以及源码,主要内容包括任务管理和任 务调度、系统裁减和配置、时间管理、队列、信号量、软件定时器、事件标志组、任务通知、低功耗 Ti ck l e s s模式、空闲任务以及内存管理等。同时,本书配有大量的图例,对于想要深入学习RTOS 类系统原理的人来说是一个不错的选择。 本书配套资料包括视频教程、文档教程、各个例程的源码及相关参考资料,所有资料均可在开 源电子网(网址为www. openedv. c om)免费下载。 本书适合那些想要学习Fr e eRTOS的初学者,也可作为高等院校计算机、电子技术、自动化、 嵌入式等相关专业的教材。

背景知识 近年来微处理器的性能呈爆炸式增长,尤其是在ARM公司发布了Co r t ex M 内核以后,全球很多大型半导体厂商都推出了基于Co r t ex M内核的MCU。以ST (意法半导体)为例,先后推出了STM32F1、 STM32F4、 STM32F7 近刚推出的 STM32H7,其性能已经远超曾经的ARM7,甚至已经超过了大多数的ARM9处理 器。强大的性能意味着复杂的功能、复杂的应用,随着应用中所需功能的增多,裸机 开发越来越吃力,应用中各功能模块的管理遇到了前所未有的挑战。这时候,一个科 学的、合理的模块化管理方法显得尤为重要,而这个正是操作系统的基本功能,即任 务管理。 提起操作系统,大多数人的第 反应应该是 Wi ndows、 L i nux、And r o i d和IOS 等这些常用的大型操作系统。很不幸的是,对于Co r t ex M这种级别的MCU来讲, 这些系统一个都用不了,它们有自己专用的操作系统,叫RTOS类操作系统。RTOS 是Re a lTimeOpe r a t i ngSys t em的缩写,也就是实时操作系统。RTOS类操作系统 有很多,如μC/OSI I / I I I、 RTX、 RT Thr e ad、 Fr e eRTOS等。那为何本书选择Fr e eRTOS呢? 要的原因就是Fr e eRTOS免费,而且全球占有量很大,很多第三方 组件厂商都选择Fr e eRTOS作为默认操作系统,比如STM32官方库、 TouchGFX图 形界面、各种 Wi F i和蓝牙的协议栈等,因此本书选择了Fr e eRTOS。系统的运行需 要一个平台,本书选取ALIENTEK推出的STM32F429阿波罗开发板,本书所涉及 的例程都是基于此款开发板编写的;如果读者使用其他类型的开发板,则只需要对例 程稍做修改即可。 本书特点 ? 由简入深,从 基本的API函数使用方法讲起,让读者对于Fr e eRTOS先有 一个基本的概念,后续章节再对Fr e eRTOS的各功能模块进行详细讲解。 ? 对Fr e eRTOS中重要的功能模块,比如信号量、队列、列表和列表项等,进行 了源码级的剖析,对其中重要的API函数源码做了详细分析。 ? 针对Fr e eRTOS的移植过程,笔者每操作一步都记录下来编写进本书,尽可 能保证移植过程合理、无误,尽量确保读者通过参考本书的移植过程可以将Fr e eRTOS移植到任何Fr e eRTOS所支持的MCU上。 ? 对于本书中晦涩难懂的原理性知识,我们都会配有相应的图形,采用图文结 合的方式加深对原理的理解。所有图形都采用Vi s i o软件进行绘制,保证图 形质量,图形配色合理、大气。 ? 操作系统是运行在处理器上的,因此,肯定会涉及处理器架构方面的知识,本 书中涉及的地方都会标记出可以参考的书籍以及章节,方便想要深入了解的 读者去阅读参考。 ? 基本上每章都有相应的练习和使用例程,通过理论加实践的方式来加强对 Fr e eRTOS操作系统的掌握。 ? 考虑到不同读者的C语言使用水平不同,本书涉及的例程中都没有使用复杂 的C语言语法,基本都是 常用的语法。 使用对象 ? 使用Fr e eROTS操作系统的研发人员,或者毕业设计等需要使用Fr e eRTOS 的学生。 ? 对Fr e eRTOS感兴趣、想要深入了解其运行原理的爱好者。 ? 学习过其他RTOS类操作系统、想要再掌握一种RTOS类操作系统的爱 好者。 软硬件平台 使用Fr e eRTOS肯定避免不了编写、编译程序,程序编译完成以后肯定也需要 下载到硬件上去运行。编写程序的IDE和运行程序的硬件平台有很多种,本书使用 的软硬件平台如下: 硬件平台: ALIENTEK推出的STM32F429阿波罗开发板。拥有这款开发板的 读者可以直接下载本书中的所有例程,无须做任何修改。ALIENTEK有多款 STM32开发板,包括STM32F103、 STM32F407、 STM32F429和STM32F767,本书 所有例程都有这些开发板的对应版本,拥有这些开发板的读者可以直接下载对应的 例程。使用其他开发板的读者也不用着急,本书例程操作的都是STM32 基本的 外设,比如串口、定时器、 I /O等,只须稍做修改就可以将例程在自己的开发板上运行 起来。 IDE开发工具: Ke i l公司的MDK5. 22。 Fr e eRTOS版本: V9. 0. 0版本的Fr e eRTOS。 STM32库: ST 新推出的HAL库,版本为V1. 4. 2。 参考资料 本书编写过程中参考过很多资料,但是 有用的就只有那几份文档和书籍,首推 的就是Fr e eRTOS官方的两份文档:《 Fr e eRTOS_Re f e r enc e_Manua l_V9. 0. 0》和《Ma s t e r i ng_t he _Fr e eRTOS_Re a l _Time _Ke rne l A_Hands On_Tu t o r i a l _Gu i de》, 读者可以在Fr e eRTOS官网下载。另外,涉及Co r t ex M内核的时候推荐读者参考《 ARMCo r t ex M3与Co r t ex M4 威指南(第3版)》,此书对Co r t ex M3/M4内 核做了详细讲解。本书重点讲解Fr e eROTS的原理和使用,不会对STM32的使用 做过多讲解,这方面的资料可以参考ALIENTEK推出的精通STM32F4系列丛书 和ST官方的参考手册、数据手册等。 配套资料 本书配套资料包括视频教程、文档教程、各个例程的源码及相关参考资料,所有 资料均可在开源电子网免费下载,网址为www. openedv. c om。 感 谢 本书获得了ALIENTEK公司的大力支持,它为本书的编写提供了很多便利条 件,并且给予了大量的建议。衷心感谢刘军、张洋、刘勇财、周莉、刘海涛、李振勇、黄 树乾、吴振阳、彭立峰、罗建等人的审稿,感谢开源电子网广大网友对本书提出的 建议。 由于编者水平有限,加之时间仓促,难免会有错误和不足之处,希望广大读者能 够提出宝贵意见。如果发现有错误的地方可以发邮件到邮箱: zuo zhaongka i@ ou t l ook. c om,或者在论坛ww. openedv. com上留言。

左忠凯 2017年5月