【电路笔记 STM32】STM32CubeMX配置&自动移植FreeRTOS + STM32&FreeRTOS点灯的最简单示例

文章目录

- [1. 新建CubeMX工程，选择芯片](#1. 新建CubeMX工程，选择芯片)
- [2. 基础硬件配置（时钟、调试、引脚）](#2. 基础硬件配置（时钟、调试、引脚）)
- - [2.1 配置系统时钟（必须，FreeRTOS依赖系统时钟）](#2.1 配置系统时钟（必须，FreeRTOS依赖系统时钟）)
  - [2.2 配置调试接口（SYS配置页的"Timebase Source 时基源）](#2.2 配置调试接口（SYS配置页的“Timebase Source 时基源）)
  - - - [2.3 配置引脚](#2.3 配置引脚)
  - [2.4. 开启FreeRTOS并配置核心参数](#2.4. 开启FreeRTOS并配置核心参数)
  - 2.5：生成工程代码
  - [3. 代码开发：极简版------单个任务实现LED常闪烁](#3. 代码开发：极简版——单个任务实现LED常闪烁)
  - [4. Keil编译+烧录运行](#4. Keil编译+烧录运行)
  - 4.1：Keil工程编译
  - 4.2：硬件接线
  - 4.3：烧录程序
- [5. 运行效果验证](#5. 运行效果验证)
STM32CubeMX已经内置了FreeRTOS的移植模板，能自动适配STM32F103的硬件，无需手动修改FreeRTOS内核源码（新手友好），步骤如下：

1. 新建CubeMX工程，选择芯片

打开STM32CubeMX，点击File -> New Project；
在Search for Part Number中输入STM32F103C8T6，选中芯片后点击Start Project；
弹出Pinout Configuration提示，直接点击OK（后续再配置引脚）。

2. 基础硬件配置（时钟、调试、引脚）

2.1 配置系统时钟（必须，FreeRTOS依赖系统时钟）

点击左侧System Core -> RCC；
右侧High Speed Clock (HSE)选择Crystal/Ceramic Resonator（外部8M晶振，蓝色小药丸标配）；
点击左侧Clock Configuration，配置系统时钟为72MHz （STM32F103最大主频）：
- PLL Source Mux选择HSE；
- PLL Mulitplier选择x9（8M*9=72M）；
- AHB Prescaler选择1；
- APB1 Prescaler选择2（APB1最大36MHz）；
- APB2 Prescaler选择1；
- 点击Clock Configuration上方的Refresh，确认无红色报错。

2.2 配置调试接口（SYS配置页的"Timebase Source 时基源）

点击左侧System Core -> SYS；
右侧Debug选择Serial Wire（SWD调试，仅需2根线，不占用太多引脚）。
为HAL库选择一个**独立的定时器（如TIM3）**作为时基源，避免资源竞争：
- SysTick被FreeRTOS独占：FreeRTOS默认使用SysTick作为任务调度的时钟节拍（Tick），用于生成1ms的心跳中断，实现任务切换。
- HAL库也需要时基 ：HAL库的HAL_Delay()、uwTick全局变量等功能，也依赖一个1ms的时基中断（TIM1/TIM2/TIM3）。
- 冲突风险 ：如果两者都用SysTick，会导致HAL的时基和FreeRTOS的调度时钟冲突，造成HAL_Delay()失效、任务调度异常。

定时器	类型	位数	时钟源	核心特点	适用场景
TIM1	高级控制定时器	16位	内部时钟/外部时钟/触发信号	带死区生成、刹车功能，支持PWM互补输出	电机控制、需要互补PWM的功率驱动场景
TIM2/TIM3	通用定时器	16位	内部时钟/外部时钟/触发信号	基础定时、PWM输出、输入捕获、输出比较	普通定时、LED呼吸灯、脉冲计数、简单PWM输出

时钟树配置：通用定时器（TIM2/TIM3）挂载在APB1总线上，最大时钟频率为36MHz；高级定时器（TIM1）挂载在APB2总线上，最大时钟频率为72MHz。

2.3 配置引脚

蓝色小药丸默认LED引脚 ：PC13（低电平点亮，因为硬件上LED接VCC，引脚拉低则导通）；

2.4. 开启FreeRTOS并配置核心参数

CubeMX的Middleware中集成了FreeRTOS，直接开启即可，自动完成内核移植：

点击左侧Middleware -> FreeRTOS，右侧Mode选择CMSIS-RTOS v1（CMSIS-RTOS v2也行）；
进入Config Parameters（FreeRTOS核心配置），新手保持默认即可 （关键参数无需修改）：
- Tick Source：SysTick（时钟节拍用系统滴答定时器，FreeRTOS的心跳）；
- TICK_RATE_HZ：1000（时钟节拍1ms，即系统时钟中断1ms一次，任务调度的最小时间片）；
- MINIMAL_STACK_SIZE：128（最小任务栈大小）；
进入Tasks and Queues可添加新的任务函数（如myTask02，新手可保持默认）。其他参数（如任务栈大小、优先级、队列/信号量）后续可在代码中配置，无需提前修改。

2.5：生成工程代码

点击右上角Project Manager，配置工程信息：
- Project Name：自定义；
- Project Location：选择工程保存路径（无中文、无空格）；
- Toolchain/IDE：选择MDK-ARM V5；
点击Code Generator，勾选：
- Generate peripheral initialization as *.c and *.h files（外设初始化分文件，代码更整洁）；
- Copy all used libraries into the project folder（将库文件复制到工程，避免路径问题）；
点击右上角GENERATE CODE，生成完成后点击Open Project，自动打开Keil MDK工程。
源码内容：

D:.
│ .mxproject
│ rtos_1.ioc
│
└─Core
├─Inc
│ FreeRTOSConfig.h
│ main.h
│ stm32f1xx_hal_conf.h
│ stm32f1xx_it.h
│
└─Src
freertos.c
main.c
stm32f1xx_hal_msp.c
stm32f1xx_hal_timebase_tim.c
stm32f1xx_it.c

3. 代码开发：极简版------单个任务实现LED常闪烁

用defaultTask（普通优先级）实现PC13每500ms闪烁一次，myTask02保持空任务即可，只需要修改StartDefaultTask函数：

c 复制代码

void StartDefaultTask(void const * argument)
{
  /* USER CODE BEGIN 5 */
  /* Infinite loop */
  for(;;)
  {
    // 翻转PC13引脚电平（亮/灭切换）
    HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC, GPIO_PIN_13);
    // FreeRTOS延时500ms，延时期间释放CPU给其他任务
    osDelay(500);
  }
  /* USER CODE END 5 */
}

StartTask02函数保持原有代码不变即可。

4. Keil编译+烧录运行

4.1：Keil工程编译

打开Keil工程后，点击左上角Magic Wand（魔法棒），进入Target选项卡，确认Stack Size和Heap Size设置为0x200（512字节，足够FreeRTOS使用）；
点击Build（编译）或Rebuild（全编译），确保0 Error，0 Warning（无错误无警告）。

4.2：硬件接线

参考

4.3：烧录程序

蓝色小药丸烧录方式有2种，新手推荐SWD烧录（串口烧录 需进入烧录模式：按住蓝色小药丸的BOOT0按键，再按一下RESET复位键，松开BOOT0（此时芯片进入ISP烧录模式））：
- Keil中点击Download（下载），烧录完成后，再按一下RESET键（退出烧录模式，进入运行模式）。
另外，中间出现一次错误：

c 复制代码

File       : E:\Keil_v5\ARM\PACK\Keil\STM32F1xx_DFP\2.4.1\Keil.STM32F1xx_DFP.pdsc 
Sequence   : CheckID 
Context    : Item #1: <control if="jep106id != 0x20">
                 Item #0: <block>::Line 2 
Expression : "              Message(2, "Not a genuine ST Device! Abort connection.");" 
----------------------------^ 
E203       : Undefined identifier - function 'Message'
 
Load "rtos_1\\rtos_1.axf" 
Erase Done.
Programming Done.
Verify OK.
Flash Load finished at **:**:**

重新连接下载器后得以更正：

c 复制代码

Load "rtos_1\\rtos_1.axf" 
Erase Done.
Programming Done.
Verify OK.
Flash Load finished at **:**:**

5. 运行效果验证

LED效果 ：蓝色小药丸板载LED（PC13）会每500ms闪烁一次 （由LED1_Task调度）；
想在线仿真的话：Running FreeRTOS on an STM32 Nucleo-C031C6 with Wokwi Simulation in VSCode.