STM32F407实现Modbus主机从机双角色协议栈移植与FreeRTOS集成，开源协议ucModbus源码分享,STM32F407上移植Modbus主机从机双角色协议栈，Keil5工程源代码，编译成功的工程，可以移植到其他单片机上。 1. 平台：STM32F407 2. 采用FreeRTOS实时操作系统，代码结构清晰 3. 采用ucModbus开源协议，支持Modbus主机和从机，可根据需要调用 4. Modbus主机从机双角色协议栈 ,核心关键词：STM32F407; Modbus主机从机双角色协议栈; Keil5工程源代码; 移植; FreeRTOS实时操作系统; ucModbus开源协议。,STM32F407上实现FreeRTOS+ucModbus的Modbus双角色协议栈移植工程

Keil软件版本uVision V5.36.0.0 MCU型号：stm32f103c8t6 HAL 版本：V1.8.5 官方源码文件名：en.stm32cubef1-v1-8-5.zip FreeRTOS 内核版本：FreeRTOS Kernel V10.5.1； 官方源码文件名：FreeRTOSv202212.01.zip 本工程直接使用官方源码，并对源码做了如下一点修改： 在FreeRTOSMDK_HAL185\Drivers\CMSIS\Device\ST\STM32F1xx\Include 文件夹下的“stm32f103xb.h”文件， 修改一行代码如下 //#define __NVIC_PRIO_BITS 4U /*!< STM32 uses 4 Bits for the Priority Levels */ #define __NVIC_PRIO_BITS 4 /*modify by shenzz to fit FreeRTOS @2024.01.27*/

STM32F411CEU6是一款由意法半导体（STMicroelectronics）推出的高性能微控制器，属于STM32F4系列。它采用ARM Cortex-M4内核，具有浮点运算单元（FPU），适用于实时操作系统（RTOS）的运行。FreeRTOS是一个广泛使用的轻量级RTOS，特别适合资源有限的嵌入式系统，如STM32F411CEU6开发板。 在正点原子代码的基础上移植FreeRTOS，可以为开发带来许多好处，比如任务调度、中断处理和内存管理等。FreeRTOS的移植过程通常包括以下步骤： 1. **配置FreeRTOS**: 需要根据STM32F411CEU6的硬件特性，配置FreeRTOS的参数，如最大任务数量、堆栈大小、时钟频率等。 2. **设置RTOS内核时钟**: FreeRTOS需要一个高精度的时钟源用于调度任务，通常使用STM32的系统定时器（SysTick）或外部时钟源。 3. **初始化硬件**: 包括设置中断向量表、初始化GPIO、定时器、NVIC（Nested Vectored Interrupt Controller）等，以支持RTOS的运行。 4. **任务创建**: 创建需要运行的任务，并指定优先级和堆栈大小。每个任务都是一个独立的执行单元，可以包含特定的功能代码。 5. **启动RTOS**: 在初始化完成后，通过调用`vTaskStartScheduler()`启动FreeRTOS调度器，之后系统将自动按照优先级执行任务。 6. **中断服务例程（ISR）集成**: ISR需要与FreeRTOS协同工作，通常在中断服务函数中使用`taskYIELD()`或`vTaskSwitchContext()`进行任务切换。 7. **同步机制**: FreeRTOS提供信号量、互斥锁、事件标志组等工具，用于任务间的通信和同步，确保数据安全。 8. **内存管理**: FreeRTOS提供了内存分配和释放的API，如`pvPortMalloc()`和`vPortFree()`，开发者需适配STM32的内存模型。 9. **调试与优化**: 移植过程中会遇到各种问题，如堆栈溢出、死锁等，需要通过调试工具进行检查和修复，同时对任务调度和内存使用进行优化。 压缩包中的"F411模板"很可能包含了移植过程中所需的配置文件、源代码、Makefile等资源，包括FreeRTOS的头文件、库文件、初始化代码、示例任务以及可能的编译脚本。这些文件可以帮助开发者快速建立一个基于STM32F411CEU6的FreeRTOS工程，节省大量时间和精力。 通过使用这个移植模板，开发者可以直接专注于应用程序的编写，而无需从零开始搭建RTOS环境。这对于学习和实践FreeRTOS在STM32平台上的应用是非常有帮助的，同时也为项目开发提供了便利。

在嵌入式系统开发领域，使用实时操作系统（RTOS）进行多任务管理，以及利用网络协议栈实现设备的网络通信，是实现复杂系统功能的基础技术之一。AT32F437系列微控制器作为一款高性能的32位微控制器，它提供了丰富的外设接口和较高的处理能力，非常适合用于开发复杂的嵌入式应用。 本示例展示的是如何在AT32F437系列微控制器上，结合FreeRTOS这一实时操作系统，使用LWIP协议栈来实现TCP服务器功能。FreeRTOS作为一个轻量级的RTOS，以其高可靠性、源代码开放、稳定性好、易用性强而广泛应用于微控制器领域。在本示例中，FreeRTOS用于管理任务的创建、调度和同步等。 LWIP（轻量级TCP/IP协议栈）是一个小型、可裁剪的TCP/IP协议栈实现，它能够以较小的代码占用在资源有限的嵌入式设备上运行。使用LWIP可以实现IP数据包的接收和发送、TCP和UDP连接的建立与维护等网络功能。在此示例中，LWIP被用作处理网络数据包和TCP/IP通信的主要工具。 示例中包含了TCP服务器和UDP服务的功能。TCP（传输控制协议）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。TCP服务器能够稳定地接收来自客户端的连接请求，建立起稳定的通信通道，并对数据进行可靠传输。而UDP（用户数据报协议）则是一种无连接的协议，传输速度快，但不保证数据的完整性和顺序性，适用于对实时性要求较高的场景。在本示例中，UDP服务也得到了实现，以便开发者可以根据实际需求选择适合的网络通信方式。 网络硬件方面，本示例使用了LAN8720以太网物理层（PHY）芯片，它是一款广泛应用于工业和消费类产品的千兆以太网PHY芯片，支持多种网络标准，具有较好的兼容性和稳定性。LAN8720通常与支持RMII（Reduced Media Independent Interface）接口的微控制器一起使用，提供高速的数据通信能力。 整个示例项目以at32f437_freertos_lwip_lan8720_tcpserver作为其项目的名称，从中可以直观地了解到项目的主体内容和核心组成。项目的实现涉及到硬件的配置、RTOS的任务管理、网络协议栈的初始化和运行，以及网络接口的编程等多个方面，是一项综合性的技术实践。 通过本示例，开发者可以获得在AT32F437系列微控制器上使用FreeRTOS和LWIP协议栈实现TCP服务器功能的完整解决方案。这对于需要将微控制器接入网络环境，并提供稳定网络服务的嵌入式系统开发具有很高的实用价值。此外，本示例还可以根据实际应用场景进一步扩展，比如增加HTTP服务、MQTT协议通信等，从而满足更多样的网络通信需求。 本示例为基于AT32F437系列微控制器的网络服务开发提供了一个高效、稳定且可靠的参考模板，对于推动嵌入式系统在物联网、工业控制等领域的应用具有重要意义。

STM32F429是意法半导体（STMicroelectronics）推出的一款基于ARM Cortex-M4内核的微控制器，广泛应用于工业控制、嵌入式系统和物联网设备等。FreeRTOS是一个实时操作系统（RTOS），适用于资源有限的小型嵌入式系统，如STM32F429这样的微控制器。在“打砖块”项目中，可能利用STM32F429的强大处理能力和FreeRTOS的多任务调度功能来实现游戏逻辑。 STM32F429的特点包括： 1. 高性能：内置ARM Cortex-M4处理器，主频高达180MHz，具有浮点运算单元（FPU），支持单精度和双精度浮点运算。 2. 大量内存：具备多种内存配置，包括闪存（最高1MB）、SRAM（最高256KB）和外部存储器接口，适合复杂应用和实时操作系统的运行。 3. 强大的外设集：包括多个定时器、串行通信接口（USART/UART/I2C/SPI）、CAN接口、USB OTG、以太网MAC以及多种模拟和数字输入输出，可用于游戏显示、输入和网络通信。 4. 低功耗模式：支持多种低功耗模式，适应不同应用场景，延长电池寿命。 FreeRTOS的主要特性： 1. 实时性：FreeRTOS通过优先级调度算法确保关键任务优先执行，满足实时性的需求。 2. 资源管理：FreeRTOS提供任务、信号量、互斥锁、队列等机制，有效管理和协调微控制器的资源。 3. 小巧高效：FreeRTOS内核非常紧凑，适合嵌入式系统。 4. 开源社区支持：FreeRTOS拥有活跃的开发者社区，不断更新和改进，提供丰富的示例代码和驱动程序。 在“打砖块”项目中，可能的应用场景如下： 1. 任务调度：FreeRTOS可以创建多个任务，分别处理游戏逻辑、用户输入、图形显示等，保证各个部分的同步运行。 2. 信号量与互斥锁：用于保护共享资源，如显示缓冲区，避免多任务同时访问导致的数据冲突。 3. 队列通信：可以用来在任务间传递消息，如玩家操作、得分更新等。 4. 定时器：可以实现游戏的计时、动画帧率控制等。 5. 中断服务：STM32F429的中断系统可配合FreeRTOS实现快速响应用户输入或其他硬件事件。 在实际开发过程中，开发者会编写C语言代码，利用STM32CubeMX配置外设，初始化FreeRTOS系统，然后编写具体任务的函数，实现游戏的逻辑。同时，还需要考虑优化性能，例如合理设置任务优先级，避免上下文切换过于频繁导致的开销。 总结来说，STM32F429结合FreeRTOS能为“打砖块”游戏提供稳定且高效的运行平台，利用C语言编程，通过实时操作系统实现多任务并行处理，保证游戏的流畅性和响应速度。开发者需要深入理解STM32F429的硬件特性以及FreeRTOS的内核机制，才能充分发挥两者的优势，创造出高质量的嵌入式游戏应用。

STM32F103系列微控制器是基于ARM Cortex-M3内核的高效能、低成本芯片，广泛应用于各种嵌入式系统设计。本例程集成了多种关键功能，旨在为开发者提供一个强大的开发平台，帮助他们快速实现项目。以下是各功能模块的详细解释： 1. **FreeRTOS操作系统**：FreeRTOS是一款轻量级实时操作系统（RTOS），适用于资源有限的嵌入式设备。它提供了任务调度、信号量、互斥锁等多任务管理机制，确保了系统的实时性和高效率。在STM32F103上运行FreeRTOS，可以充分利用其多线程能力，实现复杂的软件架构。 2. **MPU6050DMP**：MPU6050是一款六轴惯性测量单元（IMU），集成了三轴陀螺仪和三轴加速度计。DMP（数字运动处理器）是其内置的硬件加速器，可以处理传感器数据融合，提供姿态解算。在本例程中，MPU6050DMP用于获取设备的姿态、角速度和加速度信息，适用于运动控制和导航应用。 3. **USART通信**：通用同步/异步收发传输器（USART）是STM32中的串行通信接口，用于与外部设备进行数据交换。在项目中，USART可能用于设备配置、数据传输或者与其他MCU通信。 4. **Timer输入捕获**：STM32的定时器支持输入捕获模式，可以精确测量输入信号的脉冲宽度或频率。在例程中，这可能用于电机控制、测速或距离测量（如通过计算超声波脉冲往返时间）。 5. **KS103测距模块**：KS103通常是指一款超声波测距模块，利用超声波的反射特性来测量物体的距离。结合Timer输入捕获功能，可以实现精确的距离测量，例如在自动化设备或安全系统中。 6. **烟雾检测**：虽然在描述中提到烟雾检测，但没有提供具体实现的细节。一般而言，烟雾检测可能通过光电传感器或电化学传感器实现，将检测到的信号转化为电信号并处理，以报警或触发其他响应。 这个综合示例涵盖了嵌入式系统开发中的多个关键部分，包括实时操作系统、传感器数据处理、串行通信以及物理世界的测量。对于想要在STM32F103平台上进行复杂项目开发的工程师来说，这是一个宝贵的资源，可以减少重复工作，提高开发效率。通过学习和参考这个例程，开发者能够更好地理解和应用这些技术，解决实际问题。

2.1 硬件实现 2.1.1 STM32F407ZGT6 最小系统板 STM32F407ZGT6是意法半导体公司推出的基于 ARM Cortex-M4 核心的 32 位微控制 器，10个通用定时器，3个高级定时器，2个基本定时器， 6路 USART，输出高达 168M 的频率， 数据,指令分别走不同的流水线， 以确保 CPU 运行速度达到最大化。该系统 以 STM32F407ZGT6为主要控制芯片，满足系统硬件要求，更加贴近实际大大提高精度。 STM32F407ZGT6最小系统如图 2.1所示： 图 2.1 STM32F407ZGT6 最小系统 2.1.2 电磁炮炮台 电磁炮炮台使用 2 自由度舵机云台来搭建 ，2 自由度舵机云台可以完美的实现炮 台的左右上下转向功能，舵机使用型号为 MG995R 的模拟舵机，MG995R 的模拟舵机有金

内含FreeRTOS学习资料

FreeRTOS 是一个实时操作系统（RTOS）内核，广泛应用于嵌入式系统，特别是微控制器（MCU）如STM32。STM32是意法半导体（STMicroelectronics）推出的一系列基于ARM Cortex-M架构的微处理器。在FreeRTOS中，任务挂起和恢复是其任务调度机制的重要组成部分，用于管理不同任务的执行流程。 1. **任务和任务状态** 在FreeRTOS中，任务是执行特定功能的独立线程。每个任务都有自己的栈空间和优先级。任务的状态包括就绪、运行、阻塞和挂起。任务在运行时执行代码，当暂停执行时进入挂起或阻塞状态。 2. **任务挂起** - **挂起过程**：任务挂起意味着当前正在执行的任务暂停执行，将其从运行状态转移到挂起状态。这通常发生在任务调用`vTaskSuspend()`函数时。挂起任务不会占用CPU时间，直到被恢复。 - **挂起原因**：任务可能会因为等待事件（如信号量、互斥锁、队列等）而挂起，或者为了给其他更高优先级的任务让出CPU资源。 - **挂起优点**：挂起任务可以有效地控制任务执行顺序，避免低优先级任务占用过多CPU时间，提高系统响应速度。 3. **任务恢复** - **恢复过程**：任务可以通过调用`vTaskResume()`或`xTaskResumeFromISR()`函数来恢复。前者通常在任务级别操作，后者则可以在中断服务程序中使用。 - **恢复条件**：任务恢复通常是由于等待的事件发生，或者通过其他任务或中断服务程序的干预。一旦恢复，任务将被放入就绪列表，等待调度器分配CPU时间。 - **恢复策略**：恢复策略通常与任务调度策略有关，例如优先级调度，高优先级任务恢复后会立即抢占CPU，而相同优先级的任务则按照挂起的先后顺序恢复。 4. **实验实践** "FreeRTOS实验6-3 FreeRTOS任务挂起和恢复实验"可能包含以下内容： - 创建两个或多个任务，每个任务执行不同的操作。 - 演示如何在任务中挂起自身，或者挂起其他任务。 - 展示如何根据特定条件恢复任务，如计时器超时、外部事件触发等。 - 观察并分析挂起和恢复对系统行为的影响，如任务切换、系统响应时间和资源利用率。 5. **实际应用** 在实际项目中，任务挂起和恢复广泛用于实现复杂的并发控制，如设备驱动、网络通信、定时任务等。例如，在STM32开发中，可能有一个任务负责接收数据，当数据接收完成后，挂起该任务，启动另一个任务进行数据处理。 总结，FreeRTOS的任务挂起和恢复是其核心功能之一，对于实现高效、实时的嵌入式系统至关重要。通过实验学习，开发者可以更好地理解RTOS的工作原理，优化系统性能，并解决多任务环境下可能出现的同步和通信问题。

STM32F407是一款基于ARM Cortex-M4内核的微控制器，由意法半导体（STMicroelectronics）生产。FreeRTOS是一个实时操作系统（RTOS），适用于小型嵌入式系统，如STM32系列MCU。在STM32F407上运行FreeRTOS可以提供多任务调度、内存管理、中断处理等功能，极大地提高了系统的灵活性和效率。 在这个"STM32F407 FreeRTOS例程"中，我们可以学习到如何在STM32F407上配置和使用FreeRTOS。以下是一些关键的知识点： 1. **FreeRTOS的基本概念**：FreeRTOS的核心包括任务（Task）、信号量（Semaphore）、互斥锁（Mutex）、队列（Queue）、定时器（Timer）等。理解这些概念对于使用FreeRTOS进行系统设计至关重要。 2. **任务创建**：在STM32F407上，我们可以通过`xTaskCreate()`函数创建任务。这个函数需要提供任务处理函数、优先级、任务堆栈大小等参数。 3. **任务调度**：FreeRTOS采用优先级抢占式调度，高优先级任务可以打断低优先级任务的执行。`vTaskStartScheduler()`函数启动调度器，使系统开始执行最高优先级的任务。 4. **同步与通信机制**：信号量和互斥锁用于任务间的同步，队列则用于任务间的通信。例如，通过发送消息到队列，一个任务可以通知另一个任务执行特定操作。 5. **内存管理**：FreeRTOS提供了内存分配和释放的API，如`pvPortMalloc()`和`vPortFree()`，用于动态分配和释放堆内存。 6. **中断服务例程**：STM32F407具有丰富的外设接口，中断处理是必不可少的。在FreeRTOS环境中，中断服务例程需要特别注意不要长时间运行，以免阻塞任务调度。 7. **FreeRTOS配置**：FreeRTOS的配置可以通过修改`FreeRTOSConfig.h`文件实现，包括任务数量、堆栈大小、时钟频率等设置。 8. **开发环境**：通常，我们会使用如Keil MDK或GCC等编译器，配合STM32CubeMX配置工具来初始化STM32F407的外设，并设置FreeRTOS参数。 9. **调试技巧**：使用如ST-Link或J-Link等调试器，结合IDE的断点、变量观察窗口等功能，可以有效地调试FreeRTOS系统。 10. **中断优先级**：STM32F407支持可编程中断优先级，合理设置中断优先级能避免优先级反转问题，确保系统的响应速度和稳定性。 通过深入学习和实践这个STM32F407 FreeRTOS例程，开发者可以掌握在嵌入式系统中如何有效地利用RTOS进行任务管理，提升系统性能，为复杂的项目打下坚实的基础。同时，这个例子也可以作为进一步学习其他RTOS或微控制器的参考。