HAL库与FreeRTOS协同开发秘籍

📚 共计 30 章节

嵌入式实时系统概述

RTOS与裸机开发对比 · FreeRTOS简介与优势 · HAL库与FreeRTOS的关系 · 开发环境搭建 (STM32CubeMX + Keil/IAR)

任务创建与管理

任务状态机 · 优先级 · 任务句柄 · xTaskCreate() / xTaskCreateStatic() 详解

任务调度机制

抢占式调度 · 时间片轮转 · 空闲任务 · 调度器启动与挂起

任务控制API

vTaskDelay() · vTaskDelayUntil() · vTaskSuspend() · vTaskResume() · vTaskDelete()

队列工作原理 · xQueueCreate() · xQueueSend() · xQueueReceive() · 阻塞机制

队列集(Queue Set) · 覆盖发送 · 队列锁 · 多任务同步实战

信号量基础

二值信号量 · 计数信号量 · xSemaphoreCreateBinary() · Give/Take

信号量同步

信号量进阶

互斥信号量(Mutex) · 优先级继承 · 递归互斥 · 死锁预防

事件标志组

事件标志组原理 · xEventGroupCreate() · SetBits · WaitBits

任务通知机制 · xTaskNotifyGive() · ulTaskNotifyTake() · 与信号量/事件对比

软件定时器

软件定时器原理 · xTimerCreate() · xTimerStart() · 回调 · 自动重载/单次

定时器软定时

heap_1~heap_5方案对比 · pvPortMalloc() · vPortFree() · 内存碎片

FreeRTOS中断安全API · 中断优先级配置 · 延迟中断处理(Deferred Interrupt)

临界区与同步

taskENTER_CRITICAL() · EXIT_CRITICAL() · 挂起调度器 · 原子操作

临界区保护

低功耗Tickless模式

Tickless原理 · configUSE_TICKLESS_IDLE · 空闲钩子 · 功耗实测

低功耗Tickless

MPU保护 (Cortex-M3/M4)

MPU配置 · 任务特权级别 · 内存隔离 · 安全关键系统设计

Stream Buffer原理 · xStreamBufferCreate() · Send/Receive

消息缓冲区

Message Buffer与Stream Buffer区别 · xMessageBufferCreate() · 应用场景

消息缓冲区

任务通知数组

Task Notify Array · 多事件通知 · 批量通知优化

通知数组优化

静态与动态内存分配

静态任务/队列/信号量创建 · 内存池管理 · 确定性内存使用

静态内存池

HAL库定时器与FreeRTOS集成

HAL_TIM_PeriodElapsedCallback · 定时器中断与任务同步 · 微秒级延迟

HAL库UART与FreeRTOS集成

DMA+空闲中断接收 · 环形缓冲区 · 串口命令解析任务

HAL库SPI与FreeRTOS集成

SPI DMA传输 · 多设备共享总线 · 互斥访问设计

HAL库I2C与FreeRTOS集成

I2C DMA通信 · 从机地址冲突 · 超时处理

HAL库ADC与FreeRTOS集成

ADC连续转换 · DMA传输 · 数据滤波任务

HAL库DMA与FreeRTOS集成

DMA完成中断与任务同步 · 双缓冲模式 · 内存到内存传输

文件系统(FATFS)与FreeRTOS集成

FATFS多任务安全 · 磁盘I/O互斥 · 日志记录任务

FATFS文件系统

网络协议栈(LwIP)与FreeRTOS集成

LwIP线程安全 · Socket API · TCP/UDP服务器任务

调试与性能分析

FreeRTOS内核调试 · 任务栈统计 · CPU利用率 · Tracealyzer工具

综合项目实战

多传感器数据采集 · LCD显示 · WiFi上传 · 看门狗与异常处理