在ATmega328P上使用FreeRTOS

shaoziyang

AVR上的RTOS可能是种类最多的，有avrx、ucOS、FreeRTOS、ChibiRTOS、Atomthreads等等，还有很多国内高手写的小rtos，加起来起码有几十种吧。虽然现在很多已经停止开发，甚至网站也没有了，但是仍然是非常经典的。
下面先尝试移植FreeRTOS到ATmega328P Xplained Mini上。
首先需要安装FreeRTOS。目前FreeRTOS的最新稳定版本是8.1.2，8.2版本暂时还是beta状态，所以就选择了8.1.2版。FreeRTOS的下载是放在SourceForge上，但是一些原因现在SF经常下载不了。如果需要下载，可以通过SF的镜像，例如https://sourceforge.jp/。
安装FreeRTOS后，就可以开始我们的移植了。为了速度更快一些，先以AS4为例，AS6下基本是一样的。先创建一个新项目，并在项目文件夹下创建FreeRTOS目录。这样项目就可以和FreeRTOS结合起来，方便使用相对目录管理。（这里因为可能会有多个例子，所有的例子会共用FreeRTOS的文件，所以例子程序中FreeRTOS的目录和项目文件的目录就平级了）
然后在将FreeRTOS的文件复制过来。FreeRTOS的源码很大，因为包括了很多架构的移植，以及100多兆的例程，为了节约空间，我在例子中删除了绝大部分的东西，只保留了AVR相关的部分。

下一步就是添加FreeRTOS的文件到项目中，具体的文件参考一下图片和例程。

然后在项目文件夹中新建一个文件，保存为FreeRTOSConfig.h，这就是项目文件对FreeRTOS的配置。可以从FreeRTOS的例程中复制一个过来，修改一下使用。主要就是定义configCPU_CLOCK_HZ（时钟频率）、configTICK_RATE_HZ（节拍频率）、configMAX_PRIORITIES（最大优先级）等。例程中时钟设置为8M，因为我将ATmega328P Xplained Mini改为了3.3V，所以开发板的时钟频率自动降低到8M。如果是5V供电，时钟还是16M。

在就是设置一下文件的搜索路径，需要将FreeRTOS文件的路径添加进来。此外还需要将当前目录也加进来，因为这是FreeRTOSConfig.h所在的目录。

在main.c中写一小段代码，进行简单的测试。

• /*
  
• 单个任务的使用。
  
• 
  
• * 使用 xTaskCreate 创建任务
  
• * vTaskStartScheduler 启动调度器
  
• * 在任务中使用 vTaskDelay 进行延时
  
• 
  
• */
  
• #include "FreeRTOS.h"
  
• #include "task.h"
  
• #include "cfg.h"
  
• #include "macromcu.h"
  
• void vTaskCode( void * pvParameters )
  
• {
  
• const portTickType xDelay = 100 / portTICK_RATE_MS;
  
• for( ;; )
  
• {
  
•     vTaskDelay( xDelay );
  
•     PININV(LED1);
  
• }
  
• }
  
• int main()
  
• {
  
• PINDIR(LED1, PIN_OUTPUT);
  
• xTaskCreate( vTaskCode, "TASK1", configMINIMAL_STACK_SIZE, NULL, 1, NULL );
  
• vTaskStartScheduler();
  
• while(1);
  
• return 0;
  
• }
  

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先编译测试一下，发现编译有错误。检查后发现是port.c文件的问题，TIMSK没有定义。这是因为FreeRTOS是以atmega323为例的，和atmega328有一些区别。先将TIMSK修改为TIMSK1，在检查一下port.c中，还有没有问题。果然又发现TIMER1中断的名称需要修改。新版本的AVRGCC使用了新的命名方式，于是也修改为TIMER1_COMPA_vect。这次编译可以通过了。
先在Proteus中仿真一下，发现RTOS没有跑起来。再次检查port.c，发现定时器中断允许位设置有问题，FreeRTOS中设置的是

• #define portCOMPARE_MATCH_A_INTERRUPT_ENABLE ( ( uint8_t ) 0x10 )
  

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但是在atmega328P中，OCIE1A在TIMSK1的bit1上。于是再进行修改：

• #define portCOMPARE_MATCH_A_INTERRUPT_ENABLE        (1<<OCIE1A)//( ( uint8_t ) 0x10 )
  

复制代码
在编译仿真，LED开始闪了，说明RTOS开始运行了。如图：

移植FreeRTOS时，虽然中间有一点波折，但是还算比较快，使用也很方便。
完整的AS4参考例程
freertos_demo.zip