STM32F103C8T6移植uC/OS-III基于HAL库超完整详细过程

STM32F103C8T6移植uC/OS-III基于HAL库详细过程

一、获取uC/OS-III源码

1. 到官网下载
2. 某度网盘直接下载

二、建立stm32 hal库工程
三、复制uC/OS-III文件到工程文件夹
四、添加工程组件和头文件路径

1. 添加工程分组
2. 添加文件到分组
3. 添加头文件路径

五、修改文件内容

1. 启动文件
2. app_cfg.h
3. includes.h
4. bsp.c和bsp.h
5. app.c和app.h
6. main.c
7. lib_cfg.h

六、移植uC/OS-III常见问题解决
七、移植uC/OS-III基于HAL库的工程下载

一、获取uC/OS-III源码

1. 到官网下载

进入 Micrium 公司官网下载中心：http://micrium.com/downloadcenter/
选择ST 系列，点击 View all STMicroelectronics
在这里插入图片描述
点击 STMicroelectronics STM32F107

然后按照提示注册、登陆账号并下载

2. 某度网盘直接下载

官网下载较慢，我已经将下载好的文件上传至baiduyun网盘，可直接下载：
链接：https://pan.baidu.com/s/1Btj7foEXdXjjJWoZQsN-OQ
提取码：mleh

下载后打开文件夹可以看到四个文件目录，后面会用到
在这里插入图片描述

二、建立stm32 hal库工程

打开stm32 cubeMX，选择芯片stm32f103c8，配置系统时钟为72M，作为移植测试，将与LED相连的两个端口PB0，PB1配置为GPIO_Output，可根据LED现象作为我们是否移植成功的依据。
在这里插入图片描述
生成keil工程后的文件夹：

三、复制uC/OS-III文件到工程文件夹

在生成的keil工程文件夹f103c8_uCOSIII_1_test中新建一个 UCOSIII 的文件夹，将我们下载的源代码中三个文件夹： Uc-CPU、 uC-LIB、 Ucos-III 复制到我们新建的文件夹中：
在Src文件夹下新建一个OS文件夹
将刚才下载源码打开，将路径：\EvalBoards\Micrium\uC-Eval-STM32F107\uCOS-III 下的文件：
app.c 、 app_cfg.h 、 cpu_cfg.h 、 includes.h 、 lib_cfg.h 、 os_app_hooks.c 、os_app_hook.h、os_cfg.h、os_cfg_app.h复制到上一步建立的OS文件夹中，同时新建三个空白文件： bsp.c、bsp.h、app.h

四、添加工程组件和头文件路径

1. 添加工程分组

打开f103c8_uCOSIII_1_test工程，按照如图所示添加六个新的组： bsp、uCOSIII_CPU、 uCOSIII_LIB、 uCOSIII_Ports、 uCOSIII_Source、 OS_cfg
在这里插入图片描述

2. 添加文件到分组

文件目录是： Src/OS，将其中 bsp.c 和 bsp.h文件添加至 bsp 组中，将 app.c 添加进 Application/User 组中
uCOSIII_CPU 组件，点击 Add Files…按钮，将文件目录跳转至： UCOSIII/uC-CPU，选择 ALL files 文件类型，将其中的三个文件点击 Add 添加，然后再打开： ARM-Cortex-M3\RealView，同样选择 ALL files 文件类型，将三个文件添加进 uCOSIII_CPU 组
添加 uCOSIII_LIB 组件文件：选择 uCOSIII_LIB 组，点击 Add Files…按钮，将文件目录跳转至： UCOSIII/uCLIB，选择 ALL files 文件类型，将其中的九个文件添加进 uCOSIII_LIB 组；然后继续打开： Ports/ARM-Cortex-M3/Realview，添加 lib_mem_a.asm 文件
选择 uCOSIII_Ports 组，点击 Add Files…按钮，将文件目录调整至： UCOSIII/UcosIII/Ports/RAM-Cortex-M3/Generic/RealView。选择 ALL files 文件类型，将其中三个文件添加进 uCOSIII_Ports 组
选择uCOSIII_Sourc组，点击Add Files…按钮，将文件目录调整至： UCOSIII/UcosIII/Source。选择 ALL files 文件类型，将其中二十个文件添加进 uCOSIII_Sourc 组。
选择 OS_cfg 组，点击 Add Files…按钮，将文件目录调整至： Src/OS。选择 ALLfiles 文件类型，将图中的八个文件添加进 uCOSIII_Sourc 组
全部组件文件添加完成以后的工程文件结构：

3. 添加头文件路径

在这里插入图片描述

五、修改文件内容

1. 启动文件

在这里插入图片描述

2. app_cfg.h

第一处修改：
- 修改前
  #define APP_CFG_SERIAL_EN DEF_ENABLED
- 修改后
  #define APP_CFG_SERIAL_EN DEF_DISABLED
第二处修改：
- 修改前
  #define APP_TRACE BSP_Ser_Printf
- 修改后
  #define APP_TRACE (void)

3. includes.h

第一处修改：添加相关头文件
- 修改前
  #include <bsp.h>
- 修改后
  #include <bsp.h>
  #include "gpio.h"
  #include "app_cfg.h"
  #include "app.h"
第二处修改：添加HAL 库
- 修改前
  #include <stm32f10x_lib.h>
- 修改后
  #include "stm32f1xx_hal.h"

4. bsp.c和bsp.h

直接复制下面的代码：

// bsp.c
#include "includes.h"

#define  DWT_CR      *(CPU_REG32 *)0xE0001000
#define  DWT_CYCCNT  *(CPU_REG32 *)0xE0001004
#define  DEM_CR      *(CPU_REG32 *)0xE000EDFC
#define  DBGMCU_CR   *(CPU_REG32 *)0xE0042004

#define  DEM_CR_TRCENA                   (1 << 24)
#define  DWT_CR_CYCCNTENA                (1 <<  0)

CPU_INT32U  BSP_CPU_ClkFreq (void)
{
    return HAL_RCC_GetHCLKFreq();
}

void BSP_Tick_Init(void)
{
	CPU_INT32U cpu_clk_freq;
	CPU_INT32U cnts;
	cpu_clk_freq = BSP_CPU_ClkFreq();
	
	#if(OS_VERSION>=3000u)
		cnts = cpu_clk_freq/(CPU_INT32U)OSCfg_TickRate_Hz;
	#else
		cnts = cpu_clk_freq/(CPU_INT32U)OS_TICKS_PER_SEC;
	#endif
	OS_CPU_SysTickInit(cnts);
}



void BSP_Init(void)
{
	BSP_Tick_Init();
	MX_GPIO_Init();
}


#if (CPU_CFG_TS_TMR_EN == DEF_ENABLED)
void  CPU_TS_TmrInit (void)
{
    CPU_INT32U  cpu_clk_freq_hz;


    DEM_CR         |= (CPU_INT32U)DEM_CR_TRCENA;                /* Enable Cortex-M3's DWT CYCCNT reg.                   */
    DWT_CYCCNT      = (CPU_INT32U)0u;
    DWT_CR         |= (CPU_INT32U)DWT_CR_CYCCNTENA;

    cpu_clk_freq_hz = BSP_CPU_ClkFreq();
    CPU_TS_TmrFreqSet(cpu_clk_freq_hz);
}
#endif


#if (CPU_CFG_TS_TMR_EN == DEF_ENABLED)
CPU_TS_TMR  CPU_TS_TmrRd (void)
{
    return ((CPU_TS_TMR)DWT_CYCCNT);
}
#endif


#if (CPU_CFG_TS_32_EN == DEF_ENABLED)
CPU_INT64U  CPU_TS32_to_uSec (CPU_TS32  ts_cnts)
{
	CPU_INT64U  ts_us;
  CPU_INT64U  fclk_freq;

 
  fclk_freq = BSP_CPU_ClkFreq();
  ts_us     = ts_cnts / (fclk_freq / DEF_TIME_NBR_uS_PER_SEC);

  return (ts_us);
}
#endif
 
 
#if (CPU_CFG_TS_64_EN == DEF_ENABLED)
CPU_INT64U  CPU_TS64_to_uSec (CPU_TS64  ts_cnts)
{
	CPU_INT64U  ts_us;
	CPU_INT64U  fclk_freq;


  fclk_freq = BSP_CPU_ClkFreq();
  ts_us     = ts_cnts / (fclk_freq / DEF_TIME_NBR_uS_PER_SEC);
	
  return (ts_us);
}
#endif

// bsp.h
#ifndef  __BSP_H__
#define  __BSP_H__

#include "stm32f1xx_hal.h"

void BSP_Init(void);

#endif

5. app.c和app.h

app.c我们实际是用main.c代替，所以app.c中没有什么实际的代码，这里将其保留，也可选择删除，注意头文件包含即可。

// app.c
#include <includes.h>

// app.h
#ifndef  __APP_H__
#define  __APP_H__

#include <includes.h>

#endif /* __APP_H__ */

6. main.c

/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h"
#include "gpio.h"

/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */
#include <includes.h>
/* USER CODE END Includes */

/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PTD */

/* USER CODE END PTD */

/* Private define ------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PD */

/* USER CODE END PD */

/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PM */

/* USER CODE END PM */

/* Private variables ---------------------------------------------------------*/

/* USER CODE BEGIN PV */
//任务控制块
static  OS_TCB   AppTaskStartTCB;

//任务堆栈
static  CPU_STK  AppTaskStartStk[APP_TASK_START_STK_SIZE];

/* 私有函数原形 --------------------------------------------------------------*/
static  void  AppTaskCreate(void);
static  void  AppObjCreate(void);
static  void  AppTaskStart(void *p_arg);
/* USER CODE END PV */

/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
void SystemClock_Config(void);
/* USER CODE BEGIN PFP */

/* USER CODE END PFP */

/* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 */
/**
  * @brief System Clock Configuration
  * @retval None
  */
void SystemClock_Config(void)
{
  RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
  RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};

  /**Initializes the CPU, AHB and APB busses clocks 
  */
  RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;
  RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;
  RCC_OscInitStruct.HSEPredivValue = RCC_HSE_PREDIV_DIV1;
  RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLMUL = RCC_PLL_MUL9;
  if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  /**Initializes the CPU, AHB and APB busses clocks 
  */
  RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
                              |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
  RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
  RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;
  RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

  if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_2) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
}

/* USER CODE END 0 */

/**
  * @brief  The application entry point.
  * @retval int
  */
int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */
	OS_ERR  err;
  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
//  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
//  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */
	OSInit(&err);    
  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
//  MX_GPIO_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */

  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
                                                                                 
	/* 创建任务 */
	OSTaskCreate((OS_TCB     *)&AppTaskStartTCB,                /* Create the start task                                */
				 (CPU_CHAR   *)"App Task Start",
				 (OS_TASK_PTR ) AppTaskStart,
				 (void       *) 0,
				 (OS_PRIO     ) APP_TASK_START_PRIO,
				 (CPU_STK    *)&AppTaskStartStk[0],
				 (CPU_STK_SIZE) APP_TASK_START_STK_SIZE / 10,
				 (CPU_STK_SIZE) APP_TASK_START_STK_SIZE,
				 (OS_MSG_QTY  ) 0,
				 (OS_TICK     ) 0,
				 (void       *) 0,
				 (OS_OPT      )(OS_OPT_TASK_STK_CHK | OS_OPT_TASK_STK_CLR),
				 (OS_ERR     *)&err);
	/* 启动多任务系统，控制权交给uC/OS-III */
	OSStart(&err);            /* Start multitasking (i.e. give control to uC/OS-III). */
               
}


/**
  * 函数功能: 启动任务函数体。
  * 输入参数: p_arg 是在创建该任务时传递的形参
  * 返 回 值: 无
  * 说    明：无
  */
static  void  AppTaskStart (void *p_arg)
{
  OS_ERR      err;

  (void)p_arg;

  BSP_Init();                                                 /* Initialize BSP functions                             */
  CPU_Init();

  Mem_Init();                                                 /* Initialize Memory Management Module                  */

#if OS_CFG_STAT_TASK_EN > 0u
  OSStatTaskCPUUsageInit(&err);                               /* Compute CPU capacity with no task running            */
#endif

  CPU_IntDisMeasMaxCurReset();

  AppTaskCreate();                                            /* Create Application Tasks                             */

  AppObjCreate();                                             /* Create Application Objects                           */

  while (DEF_TRUE)
  {
		HAL_GPIO_TogglePin(LED0_GPIO_Port,LED0_Pin);
		HAL_GPIO_WritePin(LED1_GPIO_Port,LED1_Pin, GPIO_PIN_SET);
		OSTimeDlyHMSM(0, 0, 0, 500,
                  OS_OPT_TIME_HMSM_STRICT,
                  &err);
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}


/* USER CODE BEGIN 4 */
/**
  * 函数功能: 创建应用任务
  * 输入参数: p_arg 是在创建该任务时传递的形参
  * 返 回 值: 无
  * 说    明：无
  */
static  void  AppTaskCreate (void)
{
  
}


/**
  * 函数功能: uCOSIII内核对象创建
  * 输入参数: 无
  * 返 回 值: 无
  * 说    明：无
  */
static  void  AppObjCreate (void)
{
	
}
/* USER CODE END 4 */

/**
  * @brief  This function is executed in case of error occurrence.
  * @retval None
  */
void Error_Handler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug */
  /* User can add his own implementation to report the HAL error return state */

  /* USER CODE END Error_Handler_Debug */
}

#ifdef  USE_FULL_ASSERT
/**
  * @brief  Reports the name of the source file and the source line number
  *         where the assert_param error has occurred.
  * @param  file: pointer to the source file name
  * @param  line: assert_param error line source number
  * @retval None
  */
void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line)
{ 
  /* USER CODE BEGIN 6 */
  /* User can add his own implementation to report the file name and line number,
     tex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) */
  /* USER CODE END 6 */
}
#endif /* USE_FULL_ASSERT */

/************************ (C) COPYRIGHT STMicroelectronics *****END OF FILE****/

其中执行任务的程序：
在这里插入图片描述
实现的功能是：使LED0不停的闪烁，同时点亮LED1。

7. lib_cfg.h

这个头文件中有一个宏定义：

#define  LIB_MEM_CFG_HEAP_SIZE          27u * 1024u

表示把堆的空间设置为27KB，但是我使用的stm32f103c8t6的RAM总共才20K：
在这里插入图片描述
所以这里需要将堆空间改小一点，我改成了10K

#define  LIB_MEM_CFG_HEAP_SIZE          10u * 1024u

此处的修改若是对于RAM空间较大的单片机是没有必要的，但是对于小容量的单片机则是必须的。

六、移植uC/OS-III常见问题解决

编译报错内存不足
.\Objects\ucos-led.axf: Error: L6406E: No space in execution regions with .ANY selector matching os_cfg_app.o(.bss).
解决方法：修改堆的大小：LIB_MEM_CFG_HEAP_SIZE
可以参考：https://www.cnblogs.com/zhangyi-studio/p/RTOS.html
编译无错误，程序运行没有现象
好不容易按照上面的步骤移植完成，也终于没有了满屏的error。赶紧下载到开发板上，谁曾想板子上的两个LED依然一动不动。
这时候点开Debug，单函数运行，知道运行到这里程序卡死了：

退出Debug的时候，程序其实是卡在了这里：

这还是启动文件的部分，我们第一步修改的就是启动文件，再来看一遍
修改前：
PendSV_Handler
SysTick_Handler
修改后：
OS_CPU_PendSVHandler
OS_CPU_SysTickHandler
仔细对比一下，不仅仅是在原先的函数名上添加前缀OS_CPU_，修改后Handler前面的下划线"_"是被删除了的。