FreeRTOS 学习笔记 & 实战代码#

基于 STM32F1 / STM32F4 平台的 FreeRTOS 实时操作系统学习资源，包含从入门到进阶的 19 篇系统笔记 和 22 个配套实验代码（同时支持 Keil MDK 和 VSCode/STM32CubeIDE）。

📁 仓库结构#

1
FreeRTOS/
2
├── 01 .. 19    *.md          # FreeRTOS 笔记（Obsidian Markdown 格式）
3
├── assets/
4
│   ├── Code/
5
│   │   ├── keil/             # Keil MDK 工程（22 个实验 + 模板工程）
6
│   │   │   ├── 1-1 ~ 1-22/   # 按章节组织的实验代码
7
│   │   │   ├── STM32F1C8T6-FreeRTOS/      # F103 裸工程模板
8
│   │   │   ├── STM32F407ZGT6-FreeRTOS/    # F407 裸工程模板
9
│   │   │   ├── STM32F429-FreeRTOS/        # F429 裸工程模板
10
│   │   │   └── SYSTEM/       # 公共库（delay/sys/usart/malloc/timer）
11
│   │   ├── vscode/           # VSCode (STM32CubeIDE) 工程（内容与 Keil 一致）
12
│   │   └── TIMER/            # 定时器相关独立工程
13
│   ├── PDF/                  # 参考文档 PDF
14
│   │   ├── FreeRTOS_Reference_Manual_V10.0.0.pdf
15
│   │   ├── FreeRTOS开发指南_V1.12.pdf
16
│   │   └── Mastering-the-FreeRTOS-Real-Time-Kernel.v1.1.0.pdf
17
│   └── FreeRTOS/             # 笔记引用图片资源
18
└── README.md

📖 笔记目录#

序号	笔记	内容简介
01	FreeRTOS 入门	裸机 vs RTOS、前后台系统、抢占式调度、任务状态转换
02	任务创建和删除	xTaskCreate / xTaskCreateStatic 静态与动态任务创建、vTaskDelete
02+	动态分配的 API 解释	动态内存分配 API 深入解读
03	任务挂起和恢复	vTaskSuspend / vTaskResume / xTaskResumeFromISR
04	中断管理	中断优先级配置、FromISR 系列 API
05	临界段代码保护	taskENTER_CRITICAL / taskEXIT_CRITICAL 关中断保护
06	调度器的挂起和恢复	vTaskSuspendAll / xTaskResumeAll 调度锁机制
07	列表和列表项	内核核心数据结构 List 与 List Item 原理解析
08	任务调度	基于优先级的抢占式调度算法基础
08+	任务调度-详细解析	就绪列表、PendSV 异常、上下文切换流程
09	时间片轮询	同优先级任务的时间片轮转调度机制
10	任务相关的其他 API	uxTaskPriorityGet/Set、eTaskGetState 等辅助 API
11	时间管理	vTaskDelay vs vTaskDelayUntil 延时函数对比
12	消息队列	队列创建、发送/接收、数据传递与阻塞
13	信号量	二值信号量、计数信号量、互斥量（优先级继承）
14	队列集	Queue Set 多队列统一监听与事件处理
15	事件标志组	事件位、AND/OR 触发模式、任务同步
16	任务通知	轻量级任务间通信——替代信号量/队列/事件组
17	软件定时器	xTimerCreate、回调函数、Daemon 任务
17+	软件定时器解释	软件定时器实现原理补充说明
18	Tickless 低功耗模式	Tickless 原理、低功耗配置与唤醒机制
19	内存管理	heap_1 ~ heap_5 五种内存分配方案对比与选型
19+	内存管理代码详解	heap_4 等内存分配源码逐行分析

🧭 学习路线#

1
01.入门 ──→ 02.任务创建删除 ──→ 03.挂起恢复 ──→ 04.中断管理
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                                              │
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    12.消息队列 ←── 06-09.调度器 ←── 05.临界段保护
4
        │
5
    13.信号量 ──→ 15.事件标志组 ──→ 16.任务通知
6
        │
7
    14.队列集    17.软件定时器 ──→ 18.低功耗 ──→ 19.内存管理

💻 配套代码（22 个实验）#

编号	实验内容	章节	Keil	VSCode
1-1	任务创建和删除（动态方式）	02	✅	—
1-2	任务创建和删除（静态方式）	02	✅	—
1-3	任务挂起和恢复	03	✅	—
1-4	任务调度器的挂起和恢复	06	✅	—
1-5	列表和列表项	07	✅	✅
1-6	时间片轮	09	✅	✅
1-7	任务相关的其他 API 函数	10	✅	✅
1-8	任务运行时间统计	10	✅	✅
1-9	延时函数展示	11	✅	✅
1-10	队列操作	12	✅	✅
1-11	二值信号量	13	✅	✅
1-12	计数信号量	13	✅	✅
1-13	优先级翻转现象	13	✅	✅
1-14	互斥信号量	13	✅	✅
1-15	队列集	14	✅	✅
1-16	事件标志组	15	✅	✅
1-17	任务通知模拟二值信号量	16	✅	✅
1-18	任务通知模拟消息邮箱	16	✅	✅
1-19	任务通知模拟事件标志组	16	✅	✅
1-20	软件定时器 API 使用	17	✅	✅
1-21	低功耗 Tickless 模式	18	✅	✅
1-22	内存管理	19	✅	✅

🔧 硬件平台#

芯片	内核	开发板
STM32F103C8T6	Cortex-M3	最小系统板 / 正点原子 Mini
STM32F407ZGT6	Cortex-M4	正点原子探索者
STM32F429IGT6	Cortex-M4	正点原子阿波罗

🛠️ 开发环境#

Keil MDK#

IDE: Keil MDK-ARM V5
编译器: Arm Compiler 5 / 6
调试器: ST-Link / J-Link

VSCode (STM32CubeIDE)#

构建工具: STM32CubeIDE / GCC ARM Embedded
调试器: OpenOCD + ST-Link

🗂️ 参考文档#

仓库 assets/PDF/ 目录包含以下参考文档：

Cortex-M3权威指南.pdf — ARM Cortex-M3 权威指南
FreeRTOS_Reference_Manual_V10.0.0.pdf — FreeRTOS 官方 API 参考手册
FreeRTOS开发指南_V1.12.pdf — FreeRTOS 开发指南中文版
Mastering-the-FreeRTOS-Real-Time-Kernel.v1.1.0.pdf — FreeRTOS 官方内核指南
FreeRTOS课程讲义.pdf — 配套讲义

⚡ 核心概念速查#

概念	说明
任务 (Task)	FreeRTOS 的基本执行单元，每个任务有自己的堆栈空间
调度器 (Scheduler)	基于优先级抢占 + 同级时间片轮转
队列 (Queue)	任务间数据传输的标准方式，支持 FIFO 和阻塞等待
信号量 (Semaphore)	二值信号量用于同步、计数信号量用于资源管理
互斥量 (Mutex)	支持优先级继承的互斥锁，防止优先级反转
事件标志组	多事件位并行等待，支持 AND/OR 触发模式
任务通知	速度最快、RAM 占用最小的任务间通信方式
软件定时器	基于 Daemon 任务的回调定时器，无需硬件定时器资源
临界段	通过关中断保护不可重入代码段
Tickless	在无任务运行时停止 SysTick 以降低功耗

📝 使用说明#

📒 笔记使用 Obsidian Markdown 格式编写（Wiki 链接 + YAML Frontmatter）
🔗 推荐使用 Obsidian 打开以获得最佳笔记体验
🖼️ 笔记图片资源位于 assets/FreeRTOS/ 目录
💻 Keil 工程目录: assets/Code/keil/
💻 VSCode 工程目录: assets/Code/vscode/

打开工程#

Keil 用户: 在 assets/Code/keil/ 下找到对应章节文件夹，双击 .uvprojx 文件打开。

VSCode / STM32CubeIDE 用户: 在 assets/Code/vscode/ 下找到对应章节文件夹，用 IDE 导入工程。

📄 License#

本仓库笔记与代码仅供学习交流使用，转载请注明出处。

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