📚 课程目录第1章创建第一个RTOS任务

1. 创建第一个RTOS任务

任务定义

在STM32F103裸机工程基础上集成FreeRTOS，创建两个优先级相同的任务，分别控制板载LED的亮灭，通过任务调度实现LED交替闪烁。本案例聚焦于任务创建API的使用、调度器启动流程以及任务函数的基本结构，不涉及中断管理、信号量等高级特性。

硬件准备

以STM32F103C8T6最小系统板为例，板载LED接在PC13引脚（高电平点亮）。若使用其他型号，只需修改GPIO初始化中的引脚定义即可。需要准备：STM32开发板、ST-Link调试器、USB转TTL串口模块（可选，用于调试输出）。

工程结构

在标准STM32裸机工程（包含标准外设库或HAL库均可）基础上，添加FreeRTOS源码。所需文件如下：

FreeRTOS核心源码：tasks.c、queue.c、list.c、timers.c、event_groups.c、stream_buffer.c、croutine.c（后三个可裁剪，本案例仅需前三个）
FreeRTOS移植层：port.c、portmacro.h（对应ARM_CM3架构）
FreeRTOS配置头文件：FreeRTOSConfig.h
应用代码：main.c、stm32f10x_it.c（需修改）

FreeRTOSConfig.h 关键配置

#define configUSE_PREEMPTION          1
#define configUSE_IDLE_HOOK           0
#define configUSE_TICK_HOOK           0
#define configCPU_CLOCK_HZ            72000000
#define configTICK_RATE_HZ            1000
#define configMAX_PRIORITIES          5
#define configMINIMAL_STACK_SIZE      128
#define configTOTAL_HEAP_SIZE         10240
#define configMAX_TASK_NAME_LEN       16
#define configUSE_16_BIT_TICKS        0
#define configIDLE_SHOULD_YIELD       1
#define configUSE_MUTEXES             0
#define configUSE_RECURSIVE_MUTEXES   0
#define configUSE_COUNTING_SEMAPHORES 0
#define configUSE_TRACE_FACILITY      0

任务实现代码

/* main.c 核心代码 */
#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"
#include "stm32f10x.h"

/* 任务函数声明 */
void vLED1_Task(void *pvParameters);
void vLED2_Task(void *pvParameters);

/* 任务句柄（本案例未使用，但保留便于调试） */
TaskHandle_t xLED1_Handle = NULL;
TaskHandle_t xLED2_Handle = NULL;

/* GPIO初始化：PC13为推挽输出 */
static void GPIO_Init_LED(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE);
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz;
    GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);
    GPIO_SetBits(GPIOC, GPIO_Pin_13);  /* 初始熄灭 */
}

/* 任务1：LED亮100ms，灭100ms */
void vLED1_Task(void *pvParameters)
{
    (void)pvParameters;
    for (;;)
    {
        GPIO_SetBits(GPIOC, GPIO_Pin_13);   /* LED灭 */
        vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(100));
        GPIO_ResetBits(GPIOC, GPIO_Pin_13); /* LED亮 */
        vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(100));
    }
}

/* 任务2：LED亮300ms，灭300ms */
void vLED2_Task(void *pvParameters)
{
    (void)pvParameters;
    for (;;)
    {
        GPIO_ResetBits(GPIOC, GPIO_Pin_13); /* LED亮 */
        vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(300));
        GPIO_SetBits(GPIOC, GPIO_Pin_13);   /* LED灭 */
        vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(300));
    }
}

int main(void)
{
    /* 系统时钟已由SystemInit()配置为72MHz */
    GPIO_Init_LED();

    /* 创建两个任务，优先级均为1 */
    xTaskCreate(vLED1_Task, "LED1", 128, NULL, 1, &xLED1_Handle);
    xTaskCreate(vLED2_Task, "LED2", 128, NULL, 1, &xLED2_Handle);

    /* 启动调度器（不会返回） */
    vTaskStartScheduler();

    /* 正常情况下不会执行到这里 */
    for (;;);
}

/* 必须实现：FreeRTOS堆内存管理 */
void vApplicationMallocFailedHook(void)
{
    taskDISABLE_INTERRUPTS();
    for (;;);
}

void vApplicationStackOverflowHook(TaskHandle_t xTask, char *pcTaskName)
{
    (void)xTask;
    (void)pcTaskName;
    taskDISABLE_INTERRUPTS();
    for (;;);
}

中断处理修改

在stm32f10x_it.c中，需要将SysTick_Handler替换为FreeRTOS的调度心跳：

/* stm32f10x_it.c 中修改 */
extern void xPortSysTickHandler(void);

void SysTick_Handler(void)
{
    xPortSysTickHandler();
}

同时，在stm32f10x_it.c中确保PendSV_Handler和SVC_Handler为空实现（FreeRTOS会使用自己的实现），若原工程已有定义需删除或注释掉。

调度时序说明

由于两个任务优先级相同（均为1），FreeRTOS使用时间片轮转调度。每个任务运行一个时间片（1ms）后切换到另一个就绪任务。LED1任务每100ms翻转一次电平，LED2任务每300ms翻转一次。实际观察到的现象是：LED以约200ms为周期快速闪烁（由LED1主导），同时叠加一个约600ms的慢速亮度变化（由LED2主导）。若希望看到更明显的交替效果，可将两个任务的延时改为不同且互质的数值，例如LED1延时100ms、LED2延时150ms。

编译与烧录

将FreeRTOS源码添加到工程，包含路径指向FreeRTOS/Source/include、FreeRTOS/Source/portable/GCC/ARM_CM3（或对应编译器移植目录）以及FreeRTOS/Source/portable/MemMang（选择heap_4.c）。
在工程设置中定义USE_STDPERIPH_DRIVER和STM32F10X_MD（根据具体芯片选择）。
编译工程，通过ST-Link烧录到开发板。

验证方法与判定标准

静态验证：编译无错误、无警告（或仅有与未使用变量相关的可忽略警告）。

动态验证：

上电后观察PC13引脚所接LED是否开始闪烁；
用示波器或逻辑分析仪测量PC13引脚波形，应观察到高低电平交替，且高/低电平持续时间符合任务延时设定（100ms或300ms的整数倍，实际因调度切换会有微小抖动）；
若使用调试器连接，可在vLED1_Task和vLED2_Task入口处设置断点，全速运行后应能轮流触发两个断点，证明两个任务均被调度执行。

判定通过标准：LED持续闪烁且无死机、无硬件异常；两个任务均能进入执行（通过断点或波形确认）；系统长时间运行（至少10分钟）不出现任务卡死。