在上位机上熟悉FreeRTOS API------环境配置
前言
我知道一些朋友初入RTOS的时候，都是直接怼着单片机进行学习的，笔者非常赞同这种方式，毕竟RTOS最后是用在咱们的单片机上的，复杂一些的嵌入式设备甚至可能要使用裁剪后的Linux。不过，将单片机的一些特性跟RTOS的独有的概念混在一起，有时候会有一些累。笔者学习的时候就有感触。
笔者前段时间翻FreeRTOS的官网上，就看到了在上位机模拟API的项目，值得一提的是------它实际上是背靠了Linux System API / Win32 System API的，因此这里模拟的RTOS实在是不Real Time，但是对于新手，熟知什么是任务，内存管理，信号量队列等内容是再合适不过的（我相信大家学C语言都是从上位机开始的）。这就是这篇博客的出发点。
本篇博客的方案是使用CMake来管理我们的项目（至少看着干净），由于是CMake，所以构建就跟平台无关了，不管打算是Windows，WSL还是Linux的某一个发行版（比如说咱们的Ubuntu），都可以直接用起来。
从拿到RTOS的源码开始
Git用起来：
bash
git clone https://github.com/FreeRTOS/FreeRTOS.git --recurse-submodulesPS：注意要用 --recurse-submodules 拉取内核源码和其它依赖，否则编译会找不到头文件。这就是拉东西要拉全，除非有doc告诉你不用拿。
建立工程结构
随便找一个文件夹，我们的项目是这样的，把搞下来的RTOS源码下的FreeRTOS目录（这个目录下面就有Source等文件夹的）放到我们的项目中：
freertos-posix-demo/
├── FreeRTOS/ # 官方源码，这就是纯粹的RTOS库，不要动
├── app/ # 你自己的 FreeRTOS 代码
│ ├── main.c
│ └── FreeRTOSConfig.h
├── CMakeLists.txt # 顶层 CMake 构建文件
└── README.md编写 CMakeLists.txt
这是一个最简版的 CMakeLists.txt ，让你能在 Linux/WSL 上构建；如果是Windows的朋友请参考官方文档自己修改下面的CMake。
cmake
cmake_minimum_required(VERSION 3.10)
project(freertos_posix_demo C)
# 设置 FreeRTOS 源码路径
set(FREERTOS_ROOT "${CMAKE_SOURCE_DIR}/FreeRTOS")
# 包含路径
include_directories(
${FREERTOS_ROOT}/Source/include
${FREERTOS_ROOT}/Source/portable/ThirdParty/GCC/Posix # Windows的主要改这里
${FREERTOS_ROOT}/Source/portable/ThirdParty/GCC/Posix/utils # Windows的主要改这里
${CMAKE_SOURCE_DIR}/app
)
# Source 文件列表
file(GLOB FREERTOS_KERNEL_SRCS
"${FREERTOS_ROOT}/Source/*.c"
)
file(GLOB FREERTOS_PORT_SRCS
"${FREERTOS_ROOT}/Source/portable/ThirdParty/GCC/Posix/port.c" # Windows的主要改这里
"${FREERTOS_ROOT}/Source/portable/ThirdParty/GCC/Posix/utils/*.c" # Windows的主要改这里
)
# 应用层代码
file(GLOB APP_SRCS "${CMAKE_SOURCE_DIR}/app/*.c")
add_executable(freertos_demo
${FREERTOS_KERNEL_SRCS}
${FREERTOS_PORT_SRCS}
${APP_SRCS}
)
# pthread 和时间库
target_link_libraries(freertos_demo pthread) # Windows的主要改这里, 我记得好像可以不用加这个 CMake 列出 FreeRTOS 内核源码、POSIX portable 层和你的应用层。
其中：
FreeRTOSConfig.h放在app/目录下- 内核文件从 FreeRTOS 主源码引用
- 最终生成
freertos_demo可执行文件
📄FreeRTOSConfig.h
RTOS项目需要FreeRTOSConfig.h才能跑起来，在 app/FreeRTOSConfig.h：
c
#ifndef FREERTOS_CONFIG_H
#define FREERTOS_CONFIG_H
/*-----------------------------------------------------------
* 应用相关配置
*----------------------------------------------------------*/
/* Cortex-M3 内核 */
#define configCPU_CLOCK_HZ ( ( unsigned long ) 72000000 )
/* RTOS Tick 频率：1ms */
#define configTICK_RATE_HZ ( ( TickType_t ) 1000 )
/* 最大任务优先级（0 ~ 4） */
#define configMAX_PRIORITIES ( 5 )
/* 最小任务栈大小（单位：word，不是字节） */
#define configMINIMAL_STACK_SIZE ( ( uint16_t ) 128 )
/* FreeRTOS 堆大小（字节） */
#define configTOTAL_HEAP_SIZE ( ( size_t ) ( 10 * 1024 ) )
/* 任务名最大长度 */
#define configMAX_TASK_NAME_LEN ( 16 )
/* 使用抢占式调度 */
#define configUSE_PREEMPTION 1
/* 使用时间片轮转 */
#define configUSE_TIME_SLICING 1
/* 空闲任务钩子 */
#define configUSE_IDLE_HOOK 0
/* Tick 钩子 */
#define configUSE_TICK_HOOK 0
/* 启用 16 位 Tick（STM32F1 内存吃紧可用 1） */
#define configUSE_16_BIT_TICKS 0
/*-----------------------------------------------------------
* 同步与通信机制
*----------------------------------------------------------*/
/* 互斥量（一定要开，教学和实战必用） */
#define configUSE_MUTEXES 1
/* 递归互斥量 */
#define configUSE_RECURSIVE_MUTEXES 1
/* 计数信号量 */
#define configUSE_COUNTING_SEMAPHORES 1
/* 任务通知（强烈推荐，性能最好） */
#define configUSE_TASK_NOTIFICATIONS 1
/* 队列注册（调试用） */
#define configQUEUE_REGISTRY_SIZE 8
/*-----------------------------------------------------------
* 软件定时器（可选，但建议打开）
*----------------------------------------------------------*/
#define configUSE_TIMERS 1
#define configTIMER_TASK_PRIORITY ( 2 )
#define configTIMER_QUEUE_LENGTH 5
#define configTIMER_TASK_STACK_DEPTH ( 256 )
/*-----------------------------------------------------------
* 中断相关配置（STM32F103 关键部分）
*----------------------------------------------------------*/
/* STM32F103 NVIC 优先级位数 */
#define configPRIO_BITS 4
/* 最低中断优先级 */
#define configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY 15
/* 允许调用 FreeRTOS API 的最高中断优先级 */
#define configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY 5
/* 转换为 Cortex-M 内核可识别格式 */
#define configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY \
( configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY << (8 - configPRIO_BITS) )
#define configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY \
( configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY << (8 - configPRIO_BITS) )
/*-----------------------------------------------------------
* 断言
*----------------------------------------------------------*/
#include <assert.h>
#define configASSERT( x ) \
if( ( x ) == 0 ) \
{ \
taskDISABLE_INTERRUPTS(); \
for( ;; ); \
}
/*-----------------------------------------------------------
* 调试与统计（教学强烈推荐）
*----------------------------------------------------------*/
/* 启用运行时间统计 */
#define configGENERATE_RUN_TIME_STATS 1
/* 运行时间计数器配置（需提供实现） */
#define configUSE_TRACE_FACILITY 1
#define configUSE_STATS_FORMATTING_FUNCTIONS 1
/*-----------------------------------------------------------
* API 包含控制（建议全开）
*----------------------------------------------------------*/
#define INCLUDE_vTaskPrioritySet 1
#define INCLUDE_uxTaskPriorityGet 1
#define INCLUDE_vTaskDelete 1
#define INCLUDE_vTaskSuspend 1
#define INCLUDE_vTaskDelay 1
#define INCLUDE_vTaskDelayUntil 1
#define INCLUDE_xTaskGetSchedulerState 1
#define INCLUDE_xTaskGetCurrentTaskHandle 1
#define INCLUDE_xTaskGetIdleTaskHandle 1
#define INCLUDE_xTimerGetTimerDaemonTaskHandle 1
#endif /* FREERTOS_CONFIG_H */这是一个最基本的配置，你可根据教学需要调整。
示例的 main.c
在 app/main.c：
c
#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"
#include <stdio.h>
void Task1(void *pv) {
for (;;) {
printf("Task1 running\n");
vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(1000));
}
}
int main(void) {
xTaskCreate(Task1, "t1", configMINIMAL_STACK_SIZE, NULL, 1, NULL);
vTaskStartScheduler();
return 0;
}这个例子每秒打印一次任务信息，用于演示调度器工作。
构建与运行
bash
mkdir build && cd build
cmake ..
make
./freertos_demo运行会输出你任务的打印内容。
OK，这样就搞定了！