tags: [source-summary] type: source source: "尚硅谷嵌入式技术之FreeRTOS实时操作系统 V1.0.3 — FreeRTOS移植" author: "尚硅谷研究院" date: 2026-07-17

created: 2026-07-17

FreeRTOS 移植指南

用生活理解：移植 FreeRTOS 就像给一台电脑装操作系统——你得知道安装包（源码结构）里有什么，按照步骤装驱动（移植文件），再配置系统设置（FreeRTOSConfig.h），最后开机运行。我们的芯片是 Cortex-M3，选对应驱动即可。

FreeRTOS 源码结构

Basic concept

FreeRTOS 源码包顶层结构：

目录	说明
`FreeRTOS/`	内核源码——移植的核心
`FreeRTOS-Plus/`	第三方组件（TCP、FAT 等）
`Tools/`	工具
`Quick_Start_Guide/`	快速入门指南

Source/ 目录详解

FreeRTOS/Source/ 是最重要的文件夹：

Source/
├── include/              # 通用头文件（与编译器/处理器无关）
├── portable/             # 移植文件（与编译器/架构相关）
│   ├── Keil/             # → 指向 RVDS
│   ├── RVDS/             # 各处理器核的接口文件
│   │   └── ARM_CM3/      # Cortex-M3 移植（port.c + portmacro.h）
│   └── MemMang/          # 内存管理（heap_1 ~ heap_5）
├── croutine.c            # 协程（可选）
├── event_groups.c        # 事件组（可选）
├── list.c                # 列表（必选）
├── queue.c               # 队列（可选，但信号量/互斥量依赖它）
├── stream_buffer.c       # 流式缓冲区（可选）
├── tasks.c               # 任务管理（必选）
└── timers.c              # 软件定时器（可选）

必选 .c 文件：tasks.c、list.c（基础依赖）
portable：RVDS/ARM_CM3/port.c（Cortex-M3 移植接口）+ portmacro.h
MemMang：选一个 heap 文件，初学者推荐 heap_4.c

Portable 层

portable 目录是连接 FreeRTOS 与硬件的桥梁，包含两部分：

组件	文件	说明
移植接口	`port.c`	上下文切换汇编代码（已由官方编写好）
移植头文件	`portmacro.h`	数据类型定义和宏定义

对于 STM32F103（Cortex-M3 内核），只需使用 RVDS/ARM_CM3/ 下的这两个文件即可。官方已经把底层移植代码写好了，我们只需要"拿起即用"。

MemMang 方案对比

算法	特点	适用场景
heap_1	只分配不释放，无碎片	确定不需要删除任务的场景
heap_2	最佳匹配，可释放，会碎片	不推荐，已被 heap_4 替代
heap_3	简单包装 malloc/free，线程安全	编译器的 malloc 可用时
heap_4	首次匹配，合并相邻空闲块	初学者首选，通用场景
heap_5	heap_4 + 跨非连续内存区域	多块物理内存的场景

HAL 库移植步骤

Step 1: 目录添加源码文件

在工程根目录新建 FreeRTOS/ 文件夹，其下创建 portable/ 和 source/
复制 FreeRTOS/Source/ 下的 7 个 .c 文件（tasks.c, queue.c, timers.c, event_groups.c, croutine.c, list.c, stream_buffer.c）到 source/
复制 portable/ 下的 Keil/、RVDS/、MemMang/ 到 portable/
MemMang/ 只保留 heap_4.c
RVDS/ 只保留 ARM_CM3/
复制 include/ 到 FreeRTOS/ 下
从 Demo/CORTEX_STM32F103_Keil/ 复制 FreeRTOSConfig.h 到 Core/Inc/

Step 2: 工程添加源文件

在 Keil 中创建两个 Group：
- FreeRTOS/Source —— 添加 source/ 下的 7 个 .c 文件
- FreeRTOS/Portable —— 添加 port.c 和 heap_4.c
添加头文件路径：FreeRTOS/include/ 和 FreeRTOS/portable/RVDS/ARM_CM3/
FreeRTOSConfig.h 在 Core/Inc/（该路径通常已有）

Step 3: 修改 FreeRTOSConfig.h

在 FreeRTOSConfig.h 中添加：

#define xPortPendSVHandler  PendSV_Handler
#define vPortSVCHandler     SVC_Handler
#define INCLUDE_xTaskGetSchedulerState   1

Step 4: 修改 stm32f1xx_it.c

添加头文件：

#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"

注释掉默认的空中断：

// void SVC_Handler(void) { }
// void PendSV_Handler(void) { }

添加 SysTick 中断服务函数：

/* USER CODE BEGIN PV */
extern void xPortSysTickHandler(void);
/* USER CODE END PV */

void SysTick_Handler(void)
{
/* USER CODE BEGIN SysTick_IRQn 0 */
/* USER CODE END SysTick_IRQn 0 */

/* USER CODE BEGIN SysTick_IRQn 1 */
if (xTaskGetSchedulerState() != taskSCHEDULER_NOT_STARTED)
{
    xPortSysTickHandler();
}
/* USER CODE END SysTick_IRQn 1 */
}

Step 5: 解决 HAL + SysTick 冲突

HAL 库默认使用 SysTick 作为时基。FreeRTOS 也依赖 SysTick 作为系统滴答。

解决方案：在 STM32CubeMX 的 SYS 配置中，将 Timebase Source 改为其他定时器（如 TIM6），并将中断优先级设为较高（如 1）。

寄存器版移植步骤

与 HAL 库移植的前两步相同（目录添加 + 工程添加源文件）。

不同之处在于系统配置修改：

同样在 FreeRTOSConfig.h 添加三个配置

在 main.c 中添加 SysTick_Handler：

extern void xPortSysTickHandler(void);

void SysTick_Handler(void)
{
if (xTaskGetSchedulerState() != taskSCHEDULER_NOT_STARTED)
{
    xPortSysTickHandler();
}
}

Core API Reference Table

Function	Parameters	Return	Description
`vTaskStartScheduler()`	void	void	启动调度器
`xTaskGetSchedulerState()`	void	BaseType_t	获取调度器状态（NOT_STARTED / RUNNING / SUSPENDED）
`xPortSysTickHandler()`	void	void	滴答中断处理函数（在 SysTick_Handler 中调用）

Common Issues & Pitfalls

PendSV_Handler 被注释掉了吗？：FreeRTOS 接管了 PendSV_Handler，必须在 stm32f1xx_it.c 中注释掉原有的空函数，否则链接时冲突。
SysTick 冲突卡死：HAL 与 FreeRTOS 都默认使用 SysTick。启动调度器后，HAL 的 HAL_Delay 会失效甚至卡死。记得将 HAL 时基换到其他定时器。
变量报 undefined：如果编译报变量未定义，检查 FreeRTOSConfig.h 开头是否包含了系统头文件（如 stm32f1xx_hal.h）并定义了 SystemCoreClock。
内存不足：configTOTAL_HEAP_SIZE 默认可能太大。STM32F103 系列通常设为 10*1024（10KB）即可。

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