介绍nRF51上的FreeRTOS

本文演示了将FreeRTOS与一个软件设备一起移植到nRF51，这样您就可以使用具有BLE功能的RTOS。

概述

这是一系列文章的一部分NRF51.。nRF51是一个Cortex M0和BLE无线芯片一体的系统芯片。本文演示了如何使用实时操作系统的BLE功能。

以前的文章：
BLE使用nRF51: ARM-GCC构建环境
BLE using nRF51:创建BLE外设

要求

• 具有NRF51的设备
  • 用于文章：nrf-dongle.
• 建立环境，教程这里。
• FreeRTOS
  • 下载
  • 在article: v8.2.2中使用

FreeRTOS

FreeRTOS是一种用于小型微控制器的操作系统。RTOS代表“实时操作系统”。实时是什么意思?许多嵌入式设备需要对它们正在操作的数据作出某种以毫秒为量级的响应。因此，Windows和Linux等操作系统的响应速度不够快，因为它们允许其他应用程序有时间运行。这可能会导致不确定性行为，这在嵌入式系统中是不可取的。大多数RTOS实现以某种方式提供了以下功能:

大多数ROS中有许多功能，例如内置USB驱动程序和内存管理。

在NRF51上运行

下载以下项目，开始在nRF51上使用FreeRTOS。此项目假定您已经设置了建立环境。

freertos_nrf51.zip

Freertos已移植到许多不同的处理器。幸运的是，其中一个是Cortex-M0，它是NRF51内的CPU。从上面的链接下载FreeRtos并将其提取到已知位置。记下这个位置，因为它是在Makefile中需要的。必须修改Cortex-M0的端口，因为它依赖于Systick运行RTOS。NRF51没有CPU中实现的Systick，因此您必须使用SoftDevice计时器。RTOS通常需要计时器递增“滴答”，这只是保留时间和计划任务的方式。1毫秒的刻度是常见的，并且是下面的代码将是什么。我在以下代码中修改了计时器函数：
[freertos dir] \ source \ portable \ gcc \ arm_cm0 \ port.c

在这个文件中搜索以下函数:
void prvSetupTimerInterrupt(无效)

把它改成:

void prvsetuptimerInterrupt（void）{/ *配置Systick以在所请求的速率下中断。* / *（portnvic_systick_load）=（configcpu_clock_hz / configtick_rate_hz） -  1UL;*（portnvic_systick_ctrl）= portnvic_systick_clk |portnvic_systick_int |portnvic_systick_enable;}

提到下面。此代码使用SoftDevice提供的应用程序定时器。SoftDevice有点像RTO，因为它具有控制蓝牙的定时器和各种功能。

void prvsetuptimerInterrupt（void）{app_timer_init（0,1,4，false）;app_timer_create（＆freertos_timer，app_timer_mode_repeated，xportsystickhandler）;app_timer_start（freertos_timer，app_timer_ticks（1,0），null）;}

将以下头文件和变量添加到文件的顶部:

/ *端口包括* / #include“nrf.h”#include“app_timer.h”静态app_timer_id_t freertos_timer;

配置FreeRTOS

配置头

该文件FreeRTOSConfig.h有几个定义配置操作系统。这些选项配置要使用的内存，使用的特殊功能以及许多其他选项。此应用程序的重要性是堆栈大小，use_preemption和tick_rate_hz。定时器设置为1ms，因此刻度率必须为1000Hz。预先撤销意味着任务不会被分配相同的运行时间。我们希望BLE任务具有最优先级的优先级，因此消息已正确处理。如果在另一个任务中运行时间关键算法来处理数据，这可能会更改。内存取决于系统约束。您可以使用某些内置功能监视堆栈深度，但由于我们在此示例中没有使用任何内存，因此堆栈大小为70字是充足的。

#define configUSE_PREEMPTION 1 #define configUSE_IDLE_HOOK 1 #define configTICK_RATE_HZ ((TickType_t) 1000) #define configMINIMAL_STACK_SIZE ((unsigned short) 70)

钩子

钩子是回调函数RTOS调用某些事件发生时。这可能是一个故障分配内存或调度程序是空闲的。在大多数嵌入式系统中，在空闲状态期间睡眠是很重要的，因此可以访问调度程序执行此操作时很重要。在Freertos中，您必须指定要在配置标题中使用的钩子。以下是freertos_hooks.c的钩子，这只是可用的小的子集。

#include“freertos.h”#include“task.h”void vapplicationmallocfailedhook（void）{taskdisable_interrupts（）;为了（ ;; ）;void VapplicationIdlehook（void）{} void VapplicationStackoverflowhook（taskHandle_t pxtask，char * pctaskname）{（void）pctaskname;（void）pxtask;taskDisable_interrupts（）;为了（ ;; ）;void VapplicationTickhook（void）{#if maincheck_interrupt_stack == 1 externed long _pvheapstart [];configassert（memcmp（（void *）_pvheapstart，ucexpectedinterruptstackvalues，sizeof（ucexpectedinterruptstackvalues））== 0u）;#endif / * maincheck_interrupt_stack * /}

创建任务

在项目文件main.c see中，下面的行创建了两个不同的任务。一个任务处理BLE功能。它还在每个循环迭代期间闪烁绿色LED。第二个任务只是每100ms闪烁一次蓝色LED，但是它可以被修改来做更有用的任务，比如读取传感器和数据处理。可以将这些数据提供给BLE任务并报告。

#define ble_task_priority（tskidle_priority + 2）#define blinky_task_priority（tskidle_priority + 1）静态void task_blinky（void * pvparameters）;静态void task_ble_process（void * pvparameters）;XTaskCreate（task_ble_process，“ble task”，configminimal_stack_size，null，ble_task_priority，null）;XTaskCreate（task_blinky，“blinky任务”，configminimal_stack_size，null，blinky_task_priority，null）;vtaskstartscheduler（）;

函数xTaskCreate实际上是创建任务的。它是通过传递要运行的函数、用于调试的友好名称、要为堆栈使用多少内存以及优先级来设置的。调度程序使用优先级来确定如果两个任务碰巧同时准备好了，应该运行哪个任务。每个任务必须将控制权交还给调度程序，否则其他任务将无法运行。在本例中，这是通过将任务延迟一定数量的毫秒来实现的，这相当于一个典型的操作系统睡眠函数。当任务被延迟时，其他任务被允许运行。LED任务延迟100ms来切换灯光。

静态void task_blinky（void * pvParameters）{whis（1）{nrf_gpio_pin_toggle（LED_RGB_BLUE）;vtaskdelay（100）;}}

BLE任务运行与BLE外围示例相同的代码。这次它使用vTaskDelay ()而不是nrf_delay_ms ()。如果您要使用忙碌等待函数，如nrf_delay_ms()，则其他任务将无法运行。

静态void task_ble_process（void * pvparameters）{uint8_t i = 0;uint32_t err_code;虽然（1）{nrf_gpio_pin_toggle（LED_RGB_GREEN）;vtaskdelay（500）;for（i = 0; i 

#freertos c files freertos_path = c：/ projects / freertos c_source_files + = freertos_hooks.c c_source_files + = nrf51_port.c c_source_files + = $（freertos_path）/source/croutine.c c_source_files + = $（freertos_path）/source/event_groups.cc_source_files + = $（freertos_path）/source/list.c c_source_files + = $（freertos_path）/source/squeue.c c_source_files + = $（freertos_path）/source/tasks.c c_source_files + = $（freertos_path）/源/计时器.c c_source_files + = $（freertos_path）/source/portable/memmang/heap_4.c

INC_PATHS + = -i $（freertos_path）/ source / client inc_paths + = -i $（freertos_path）/ source / portable / gcc \ arm_cm0