stm32f103移植ucosIII系统

企业开发 2022-08-08 12:52:22 阅读次数: 0

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环境：

  • 芯片 stm32f103c8t6
  • 软件 keil 5 MDK
  • 软件 stmcubemax

一. 使用stmcubemax创建工程

  1. 新建工程

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  1. 选择芯片

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  1. 进行时钟RCC选项配置。点击 System Core下拉栏中的 RCC。可以都选外部晶振Crystal/Ceramic Resonator。

第二个LSE（低速时钟）可以不设置，，设置了不影响。

BYPASS Clock Source（旁路时钟源）

Crystal/Ceramic Resonator（石英/陶瓷 晶振）

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  1. 进行系统调试及基准时钟配置。点击 System Core下拉栏中的 SYS。选择debug调试接口。我选择 serial Wire

如果你使用串口烧录程序，那建议你必须选一个，否则很有可能你只能烧录一次。

SW模式就选择serial Wire。JTAG模式就选择JTAG，4pin和5pin的区别多了一个复位引脚

stlink调试就是SW模式，jlink调试就是JTAG模式

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  1. 进行系统具体时钟配置。点击“Clock Configuration”选项栏进入时钟树配置界面。
  • 2.选择外部时钟HSE 8MHz
  • 3.PLL锁相环倍频9倍（8*9=72）
  • 4.系统时钟来源选择为PLL
  • 5.设置APB1分频器为 /2

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  1. GPIO的选择及配置。

先返回 PINout&Config 选项界面，进行端口设置。

设置 PC13 为 GPIO_Output 用于点亮LED灯

左键单击引脚即可进行选择

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  1. 设置串口USART1。

串口配置的引脚为 PA9、PA10。

设置MODE为 异步通信(Asynchronous)

保持默认参数 波特率为115200 Bits/s，传输数据长度为8 Bit，奇偶检验无，停止位1。以及下面未显示出的 接收和发送都使能

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  1. 设置完成后，点击 Project Manager 选项，进入工程设置界面，选择 Project 选项。

不管工程名称还是路径都不要有中文，否则后面编译文件会出错。

Project Name：工程名称

Project Location：点击后面的"Browse"选择你想要将生成的工程保存到哪个目录里面。

Application Structure：应用程序结构

  • Basic：是基础的结构，一般不包含中间件（RTOS、文件系统、USB设备等）
  • Advanced：相反就是包含中间件，一般针对相对复杂一点的工程。

Toolchain/IDE：根据你用的编译软件进行选择 使用KEIL就选择keil的对应版本。不要高于版本

其他默认。

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  1. Code Generator 选项可以进行默认。这里我多勾选一个。

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  1. copy all used libraries into the project folder：复制所有库文件（不管工程需要用到还是没用到）到生成的工程目录中，此做法可以使在不使用Cubemx或者电脑没有安装cubemx,依然可以按照标准库的编程习惯调用HAL库函数进行程序编写。

  2. Copy only the necessary library files： 只复制必要的库文件。这个相比上一个减少了很多文件。比如你没有使用CAN、SPI…等外设，就不会拷贝相关库文件到你工程下。

  3. Add necessary library files as reference in the toolchain project configuration file ：在工具链项目配置文件中添加必要的库文件作为参考。这里没有复制HAL库文件，只添加了必要文件（如main.c）。相比上面，没有Drivers相关文件。

  4. Generate peripheral initialization as a pair of’.c/.h’ files per peripheral：每个外设生成独立的.C .H文件，方便独立管理。不勾：所有初始化代码都生成在main.c 勾选：初始化代码生成在对应的外设文件。 如UART初始化代码生成在uart.c中。

  5. Backup previously generated files when re-generating：在重新生成时备份以前生成的文件。重新生成代码时，会在相关目录中生成一个Backup文件夹，将之前源文件拷贝到其中。

  6. keep user code when re-generating：重新生成代码时，保留用户代码(前提是代码写在规定的位置。也就是生成工程文件中的BEGIN和END之间。否则同样会删除。后面会根据生成的工程进行说明)

  7. delete previously generated files when not re-generated：删除以前生成但现在没有选择生成的文件 比如：之前生成了led.c，现在重新配置没有led.c，则会删除之前的led.c文件。(此功能根据自身要求进行取舍)

  1. 点击 GENERATE CODE 生成代码。然后打开工程

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  1. 在main函数中的while循环里添加语句
while (1)
  {
    
    
    /* USER CODE END WHILE */
	/* USER CODE BEGIN 3 */
	HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_13, GPIO_PIN_SET);   //置1
	HAL_Delay(500);
	HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_13, GPIO_PIN_RESET);  //清零
	HAL_Delay(500);
	  }
  /* USER CODE END 3 */

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编译，将代码烧录到芯片中，可以看到PC13管脚的LED灯闪烁，证明代码没有问题。

二. 准备uCOSIII源码

官网：Micrium Software and Documentation - Silicon Labs (silabs.com)

百度网盘链接：https://pan.baidu.com/s/10RqsDRecbmVteWmDv2oUNQ
提取码：1234

这是别人的百度网盘链接

三. 移植前准备

1. 在ucos源码中新建两个文件夹

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2. 在uC-BSP文件夹下新建bsp.c和bsp.h文件

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3. 在uC-CONFIG文件夹添加文件

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image-20211201185233557

4. 将uCOS源码文件复制到工程的MDK-ARM文件夹下

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四. 开始移植

keil打开工程

1.将uCOS文件添加到项目

  1. 点击Manage Project Items

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  1. 项目新建文件夹

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  1. 在新建的CPU文件夹中添加文件。

CPU这个分组添加的是uC-CPU文件夹里的文件，同时里面ARM-Cortex-M3\RealView 里的文件也要添加

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  1. 在新建的LIB文件夹中添加文件。

和CPU分组类似，进去之后的文件也全部要添加，同时 Ports\ARM-Cortex-M3\RealView这个路径里的asm文件也要添加

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  1. 在新建的PORT文件夹中添加文件。

文件路径为 uCOS-III\Ports\ARM-Cortex-M3\Generic\RealView

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  1. 在新建的SOURCE文件夹中添加文件。

文件路径为：uCOS-III\Source

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  1. 在新建的CONFIG文件夹中添加文件。

添加 uc-CONFIG文件夹中全部文件

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  1. 在新建的BSP文件夹中添加文件。

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  1. 添加完成，点击OK

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此时工程目录结构会发生变化

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导入文件路径

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2. 代码改动

2.1 启动文件

  • 将启动文件里这两处的PendSV_Handler和Systick_Handler改为OS_CPU_PendSVHandler 和 OS_CPU_SysTickHandler

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2.2 app_cfg.h

在app_cfg.h里有两处修改

  1. #define APP_CFG_SERIAL_EN DEF_ENABLED 改为 #define APP_CFG_SERIAL_EN DEF_DISABLED

  2. #define APP_TRACE BSP_Ser_Printf 改为 #define APP_TRACE (void)

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2.3 includes.h

includes.h里有两处修改

  1. 在#include <bsp.h> 后面加上

    #include "gpio.h"
#include "app_cfg.h"

  2. 将#include <stm32f10x_lib.h> 改为
    #include "stm32f1xx_hal.h"

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2.4 bsp.c 和 bsp.h

找到BSP下的bsp.c和bsp.h文件

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添加代码如下：

bsp.h

// bsp.h
#ifndef  __BSP_H__
#define  __BSP_H__

#include "stm32f1xx_hal.h"

void BSP_Init(void);

#endif

bsp.c

// 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

2.5 main.c

/* USER CODE END Header */
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h"
#include "gpio.h"
#include "usart.h"
/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */
#include <includes.h>
#include "stm32f1xx_hal.h"
/* USER CODE END Includes */

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

/* USER CODE END PTD */

/* Private define ------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PD */
/* 任务优先级 */
#define START_TASK_PRIO		3
#define LED0_TASK_PRIO		4
#define MSG_TASK_PRIO		  5

/* 任务堆栈大小	*/
#define START_STK_SIZE 		64
#define LED0_STK_SIZE 		64
#define MSG_STK_SIZE 		  64 //任务堆大小过大会报错，可以试着改小一点

/* 任务栈 */	
CPU_STK START_TASK_STK[START_STK_SIZE];
CPU_STK LED0_TASK_STK[LED0_STK_SIZE];
CPU_STK MSG_TASK_STK[MSG_STK_SIZE];
/* 任务控制块 */
OS_TCB StartTaskTCB;
OS_TCB Led0TaskTCB;
OS_TCB MsgTaskTCB;
/* USER CODE END PD */

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

/* USER CODE END PM */

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

/* USER CODE BEGIN PV */

/* 任务函数定义 */
void start_task(void *p_arg);
static  void  AppTaskCreate(void);
static  void  AppObjCreate(void);
static  void  led_pc13(void *p_arg);
static  void  send_msg(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)
{
    
    
	OS_ERR  err;
	OSInit(&err);
  HAL_Init();
	SystemClock_Config();
	//MX_GPIO_Init(); 这个在BSP的初始化里也会初始化
  MX_USART1_UART_Init();	
	/* 创建任务 */
	OSTaskCreate((OS_TCB     *)&StartTaskTCB,                /* Create the start task                                */
				 (CPU_CHAR   *)"start task",
				 (OS_TASK_PTR ) start_task,
				 (void       *) 0,
				 (OS_PRIO     ) START_TASK_PRIO,
				 (CPU_STK    *)&START_TASK_STK[0],
				 (CPU_STK_SIZE) START_STK_SIZE/10,
				 (CPU_STK_SIZE) 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). */
               
}


void start_task(void *p_arg)
{
    
    
	OS_ERR err;
	CPU_SR_ALLOC();
	p_arg = p_arg;
	
  BSP_Init();                                                   /* Initialize BSP functions */
  //CPU_Init();
  //Mem_Init();                                                 /* Initialize Memory Management Module */

#if OS_CFG_STAT_TASK_EN > 0u
   OSStatTaskCPUUsageInit(&err);  		//统计任务                
#endif
	
#ifdef CPU_CFG_INT_DIS_MEAS_EN			//如果使能了测量中断关闭时间
    CPU_IntDisMeasMaxCurReset();	
#endif

#if	OS_CFG_SCHED_ROUND_ROBIN_EN  		//当使用时间片轮转的时候
	 //使能时间片轮转调度功能,时间片长度为1个系统时钟节拍，既1*5=5ms
	OSSchedRoundRobinCfg(DEF_ENABLED,1,&err);  
#endif		
	
	OS_CRITICAL_ENTER();	//进入临界区
	/* 创建LED0任务 */
	OSTaskCreate((OS_TCB 	* )&Led0TaskTCB,		
				 (CPU_CHAR	* )"led_pc13", 		
                 (OS_TASK_PTR )led_pc13, 			
                 (void		* )0,					
                 (OS_PRIO	  )LED0_TASK_PRIO,     
                 (CPU_STK   * )&LED0_TASK_STK[0],	
                 (CPU_STK_SIZE)LED0_STK_SIZE/10,	
                 (CPU_STK_SIZE)LED0_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);				
				 
	/* 创建LED1任务 */
	OSTaskCreate((OS_TCB 	* )&MsgTaskTCB,		
				 (CPU_CHAR	* )"send_msg", 		
                 (OS_TASK_PTR )send_msg, 			
                 (void		* )0,					
                 (OS_PRIO	  )MSG_TASK_PRIO,     	
                 (CPU_STK   * )&MSG_TASK_STK[0],	
                 (CPU_STK_SIZE)MSG_STK_SIZE/10,	
                 (CPU_STK_SIZE)MSG_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);
				 
	OS_TaskSuspend((OS_TCB*)&StartTaskTCB,&err);		//挂起开始任务			 
	OS_CRITICAL_EXIT();	//进入临界区
}
/**
  * 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  led_pc13 (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_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_13,GPIO_PIN_RESET);
		OSTimeDlyHMSM(0, 0, 0, 500,OS_OPT_TIME_HMSM_STRICT,&err);
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_13,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 */
}
static  void  send_msg (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)
  {
    
    
			//printf("hello world \r\n");
		printf("hello uc/OS! 欢迎来到RTOS多任务环境！ \r\n");
		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：

image-20211201223624886

它的作用是：使管脚PC13上的LED灯以 500ms 进行闪烁。

image-20211201223654875

它的作用是：串口每 500ms 发送数据 hello world…………

2.6 lib_cfg.h

image-20211201203305099

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：

image-20211201203423031

所以这里需要将堆空间改小一点，我改成了5K

#define  LIB_MEM_CFG_HEAP_SIZE          5u * 1024u

image-20211201204910893

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。

2.7 重写printf

在main.h中添加头文件

#include <stdio.h>

在usart.c中加上以下程序

/* USER CODE BEGIN 1 */
#ifdef __GNUC__
     #define PUTCHAR_PROTOTYPE int _io_putchar(int ch)
 #else
     #define PUTCHAR_PROTOTYPE int fputc(int ch, FILE *f)
 #endif
PUTCHAR_PROTOTYPE
{
    
    
	HAL_UART_Transmit(&huart1,(uint8_t*)&ch,1,0xFFFF);
	return ch;
}
/* USER CODE END 1 */

五.参数配置

image-20211201212622423

六. 运行效果

请添加图片描述

new2

七. 总结

此次基本就是照猫画虎，也基本没遇到啥问题。

八. 完整代码及参考资料

完整代码：

资源免积分下载：stm32f103移植uc/os系统.zip-嵌入式文档类资源-CSDN文库

不过似乎需要VIP，所以补上 gitee链接

https://gitee.com/diyugreat/stm32.git
下载后 文件夹名为 uc 的则为此次工程代码。

番外篇：
Keil虚拟仿真逻辑仪和真实逻辑仪分析串口波形_diyu-CSDN博客

参考资料

STM32F103C8T6移植uC/OS-III基于HAL库超完整详细过程_带火星的小木条的博客-CSDN博客

STM32F103C8移植uCOSIII（HAL库）_junseven164的博客-CSDN博客

STM32F103C8T6移植uCOS基于HAL库_机智的橙子的博客-CSDN博客

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