【MCU】移植AT32库&FreeRTOS教程

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前言

随着全球晶圆缺货，ST疯狂涨价，也是时候把目光放到国产 MCU 上啦，感觉还不错，看 datasheet 的的数据来分析，性价比高，性能强。至于稳定性嘛，我没有长时间老化和细节地测试过，不做评论。

建议：

  • 如果不想重新构建新的 AT 工程，就在你ST产品的工程上修改即可，主要替换ST库（与AT库几乎是只有命名的区别）、启动文件、内核文件、全局宏、freeRTOS中的主频设置等等。

  • 替换ST库时，注意命名即可，可以参考AT提供的例程来配置你的硬件IO。

说明：

  • 由于新建工程和替换ST都差不多，所以不分开细说。
  • 以下由ST工程转到AT工程。
  • 由 STM32F103VCT6 转到 AT32F403AVCT7。

1. 移植AT库

AT 提供了一套完整的 BSP&Pack 用于开发（百度网盘链接中可找到）。

主要包括 at32f4xx 外 设 驱 动 库 、 内 核 相 关 文 件 、 完 整 的 应 用 例 程 以 及 能 够 支 持 Keil_v5 、 Keil_v4 、 IAR_v6 和 IAR_v7、IAR_v8等多种开发环境的 Pack 文件。

1.1 移植内核相关文件

AT32F403AVCT7 内核为 Cortex ® -M4F。

● 删除 CM3 内核文件

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● 把 CM4 内核文件拷贝进来

CM4 文件源码路径：BSP\AT32F4xx_StdPeriph_Lib_V1.2.9\Libraries\CMSIS\CM4\CoreSupport

1.2 移植芯片型号相关文件

● 启动文件，先删除本地的启动文件

“”

● 把AT32的启动文件一通拉过来对应位置。可以只拉需要的启动文件，如 startup_at32f403avct7.s 文件。

  • AT 启动文件源码路径： BSP\AT32F4xx_StdPeriph_Lib_V1.2.9\Libraries\CMSIS\CM4\DeviceSupport\startup\mdk
  • 启动文件的选择可以参考文档 《AT32F4xx标准库BSP&Pack应用指南.pdf》中的 2.2 BSP使用方法。

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● 芯片配置文件，先删除本地STM32的芯片配置文件

“”

● 把 AT 的芯片配置文件拷贝进来

AT 芯片配置文件源码路径：BSP\AT32F4xx_StdPeriph_Lib_V1.2.9\Libraries\CMSIS\CM4\DeviceSupport

“”

1.3 移植芯片外设驱动库

● 删除STM32的外设驱动库

“”

● 把 AT 的外设驱动库拷贝进来

AT 外设驱动库源码路径：BSP\AT32F4xx_StdPeriph_Lib_V1.2.9\Libraries

“”

1.4 移植配置文件及中断回调函数文件

● 删除 STM32 配置文件及中断回调函数专用文件。

“”

● 添加 AT32 配置文件及中断回调函数专用文件。

2. 移植FreeRTOS源码

注意，就算是在STM32&FreeRTOS工程的基础上移植，也要修改FreeRTOS文件，因为内核不一样，一个是CM3，一个是CM4F。

因为移植比较简单，所以以下教程是从 零 移植。如果工程中已有 FreeRTOS 框架，则只需要替换即可。

2.1 获取 FreeRTOS 源码

方法1：

● FreeRTOS官网：http://www.freertos.org/

“”

具体下载步骤不在此阐述。

方法2：

  • 可从 AT 提供的例程里面获取。
  • 也可以从 AT 提供的 BSP 包中获取：
    • 路径：BSP\AT32F4xx_StdPeriph_Lib_V1.2.9\Middlewares。

2.2 移植源码

先在工程目录中创建两个路径的文件夹，分别用于存放源文件和头文件：osPRJ\AT32-FreeRTOS\FreeRTOS\src 和 osPRJ\AT32-FreeRTOS\FreeRTOS\inc。

2.2.1 Source 文件夹

● 下图红框中为 FreeRTOS 通用源文件和头文件，都移植到工程FreeRTOS对应文件夹下

这两部分的文件试用于各种编译器和处理器，是通用的。

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“”

● 添加内核接口文件，移植到工程FreeRTOS对应文件夹下

  • portblle 文件夹里面很多与编译器相关的文件夹，在不同的编译器中使用不同的支持文件。
  • 内核接口文件路径：FreeRTOS\Source\portable\RVDS\ARM_CM4F
  • 文件里面的内容是由 FreeRTOS 官方的技术人员为 Cortex-M4F 内核的处理器写的接口文件，里面核心的上下文切换代码是由汇编语言编写而成。

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● 添加内存管理文件，移植到工程FreeRTOS对应文件夹下（本工程使用 heap4.c）

MemMang 文件夹下面存放着与内存管理相关的文件。

“”

最后，拷贝 FreeRTOSConfig.h 文件到 user 文件夹，即是和 main.c 一起即可（可自由存放）。

  • FreeRTOSConfig.h 文件是 FreeRTOS 的工程配置文件。

  • 主要用于配置和裁剪 FreeRTOS 内核。

  • 可以先找 STM32 demo 的配置文件：

  • “”

  • 或者去 AT 提供的 FreeRTOS 工程中拷贝一个 FreeRTOSConfig.h 文件即可。二选一，反正都要配置的。

至此，文件移植完毕。进入修改工程。

3. 修改工程

3.1 工程配置

3.1.1 修改全局宏

根据芯片型号设置不同的全局宏，可以参考官方例程或文档 《AT32F4xx标准库BSP&Pack应用指南.pdf》中的 2.2 BSP使用方法。

“”

3.1.2 添加工程文件

移除所有前面移植文件时删除的文件

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  • 添加内核配置文件：system_at32f4xx.c。

  • 添加启动文件：startup_at32f403avct7.s。

  • 添加外设驱动库文件，即是文件夹 AT32F4xx_StdPeriph_Driver 下的所有 .c 文件。

  • 添加 FreeRTOS 源码通用源文件。（若原工程已有，可省略该步骤）

  • 添加 FreeRTOS 源码接口文件：port.c。（若原工程已有，可省略该步骤）

  • 添加 FreeRTOS 源码内存管理文件文件：heap_4.c。（若原工程已有，可省略该步骤）

  • 添加 AT32 配置文件、中断回调函数专用文件：at32f4xx_conf.h、at32f4xx_it.c。

  • 布局效果图：

“”

“”

3.1.3 添加头文件路径

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3.2 根据 AT 库修改代码

修改 System_at32f4xx.c 文件内容：

  • System_at32f4xx.c 里面包含了系统时钟初始化内容，原生文件里可能没有配置主频，所以下面怕配置主频为240MHz**。
  • 打开 #define SYSCLK_FREQ_240MHz 240000000 即可。（若想配置为其它的主频，打开其一即可。）
#if defined (AT32F403Axx)|| defined (AT32F407xx)
/* #define SYSCLK_FREQ_224MHz       224000000 */
/* #define SYSCLK_FREQ_240MHz       240000000 */
#define SYSCLK_FREQ_240MHz       240000000
/* #define SYSCLK_FREQ_224MHz_HSI   224000000 */
/* #define SYSCLK_FREQ_240MHz_HSI   240000000 */
#endif

头文件：

#include  "stm32f10x.h"
// 修改为
#include  "at32f4xx.h"

初始化结构体名称：

● GPIO_Type，如

GPIO_TypeDef* gpio_port;
//修改为
GPIO_Type* gpio_port;

● 其它 SPI_Type 等等也如此类推。

初始化结构体成员：

GPIO_Speed_50MHz
// 修改为
GPIO_MaxSpeed_50MHz

● 其它报错的成员也可以跳到该结构体定义处，找出对应成员名，替换即可。

引脚号：

● GPIO_Pins_1，如：

GPIO_Pin_1
// 修改为
GPIO_Pins_1

● 还有引脚高低电平的配置也要修改：

#define spiOutHi(gpio, pin) {gpio->BSRR=pin;}	 //输出高电平	
#define spiOutLo(gpio, pin) {gpio->BRR=pin;}	 //输出低电平
//修改为
#define spiOutHi(gpio, pin) {gpio->BSRE=pin;}	 //输出高电平			
#define spiOutLo(gpio, pin) {gpio->BRE=pin;}	 //输出低电平

时钟宏：

● RCC_APB2PERIPH_GPIOA，如

RCC_APB2Periph_GPIOA
// 修改为
RCC_APB2PERIPH_GPIOA

● 其它 RCC_APB1PERIPH_USART2 等等也如此类推。

串口及DMA：

● 一些函数名和参数宏名等等，如：

USART_ITConfig(USART2x, USART_IT_IDLE, ENABLE);
DMA_Cmd(USART2_Rx_DMA_Channel, ENABLE);
// 修改为
USART_INTConfig(USART2x, USART_INT_IDLEF, ENABLE);
DMA_ChannelEnable(USART2_Rx_DMA_Channel, ENABLE);

好啦好啦，其它报错的名称替换就自行继续吧。毕竟就只是替换而已。

不过还是要注意，定时器不是简单的改名字，还可能要该第几个定时器。有空出一个 AT 的定时器配置教程。

修改后，编译无误

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3.3 裁剪FreeRTOS内核

裁剪内核，修改 FreeRTOSConfig.h 文件即可。

把 configCPU_CLOCK_HZ 宏配置为 SystemCoreClock即可，表示当前CPU主频。

#if defined(__ICCARM__) || defined(__CC_ARM) || defined(__GNUC__)
 #include <stdint.h>
 extern volatile uint32_t ulCpuTraceTick;
 extern uint32_t SystemCoreClock;
#endif

#define configUSE_PREEMPTION		1
#define configUSE_IDLE_HOOK			0
#define configUSE_TICK_HOOK			0
#define configCPU_CLOCK_HZ			( ( unsigned long ) SystemCoreClock )	// CPU 主频
#define configTICK_RATE_HZ			( ( TickType_t ) 1000 ) // 系统主频
#define configMAX_PRIORITIES		( 10 ) // 最大优先级
#define configMINIMAL_STACK_SIZE	( ( unsigned short ) 128 )
#define configTOTAL_HEAP_SIZE		( ( size_t ) ( 30 * 1024 ) ) // 系统堆内存
#define configMAX_TASK_NAME_LEN		( 16 )
#define configUSE_TRACE_FACILITY	1      /* [cpu] task */
#define configUSE_16_BIT_TICKS		0
#define configIDLE_SHOULD_YIELD		1

其它配置及裁剪不细说。

至此，编译，烧写即可。不过要记得选择正确的芯片噢。

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本文作者：李柱明
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