2025最新超详细FreeRTOS入门教程：什么是FreeRTOS？下载、安装、配置FreeRTOS 的详细教程

摘要

在嵌入式开发中，单片机 裸机编程 随着项目复杂度提升逐渐显得力不从心。为了解决多任务并发、实时调度、资源管理问题，RTOS（Real-Time Operating System，实时操作系统） 应运而生。

其中，FreeRTOS 作为全球最流行的 RTOS，以其 小巧、可裁剪、开源免费、生态丰富 的特性，成为学习与项目开发的首选。

本文将从 “什么是 FreeRTOS？” 开始，带你一步步了解：

• FreeRTOS 的概念与特点
• FreeRTOS 的下载与获取方式
• 如何在 Windows/Linux 下配置开发环境
• 如何移植到 STM32/ARM/RISC-V 等常见 MCU

---

---

一、什么是 FreeRTOS？

FreeRTOS 是一个小巧、开源的实时操作系统内核，由 Richard Barry 于 2003 年发布，2017 年被亚马逊收购并更名为 AWS FreeRTOS。
它采用 MIT 协议，几乎可以无限制商用。

特点：

• 轻量级：内核源码仅几千行，易读易改
• 移植性强：支持 ARM Cortex-M、Cortex-A、RISC-V、Xtensa、MSP430 等数十种架构
• 实时性好：支持任务优先级、抢占式调度
• 生态丰富：拥有官方文档、示例代码、社区支持
• 免费开源：遵循 MIT 协议，适合商用

---

二、FreeRTOS 的核心组成

FreeRTOS 内核并不是一个完整的操作系统，而是一个 任务调度内核 + 基础组件库。

模块	功能
任务管理	创建、删除、挂起、恢复任务
调度器	抢占式/协作式任务调度
队列	任务间通信
信号量与互斥量	同步与资源共享
事件组	多事件同步
软件定时器	定时任务调度
内存管理	多种堆管理方案 (heap_1~heap_5)

---

三、FreeRTOS 的下载与获取

FreeRTOS 提供多种方式获取：

1. 官方网站下载

• 进入官网 👉 https://www.freertos.org
• 点击 Download FreeRTOS，即可获取最新版本压缩包

2. GitHub 获取

git clone https://github.com/FreeRTOS/FreeRTOS.git

• 优点：获取最新开发分支，适合研究与学习
• 缺点：可能包含实验性代码

3. STM32CubeMX 集成

• 在 STM32CubeMX 中，新建工程 → Middleware → 添加 FreeRTOS
• CubeMX 会自动生成配置文件与任务模板

4. 第三方开发板 SDK

• 野火、正点原子等国内厂商开发板均自带移植好的 FreeRTOS 工程
• 适合快速上手

---

四、开发环境配置

1. 在 Windows 下使用 FreeRTOS

• 安装 Keil MDK-ARM 或 IAR EWARM
• 配置编译工具链
• 导入 FreeRTOS 内核文件（FreeRTOS/Source）
• 选择合适的 heap 管理文件（如 heap_4.c）

2. 在 Linux 下使用 FreeRTOS

• 安装交叉编译工具链（如 arm-none-eabi-gcc）
• 获取 FreeRTOS 源码：

git clone https://github.com/FreeRTOS/FreeRTOS.git
cd FreeRTOS/Demo
make

• 可直接在 QEMU/真实开发板上运行

---

五、FreeRTOS 的配置步骤

配置 FreeRTOS 时，核心在于修改 FreeRTOSConfig.h 文件。

1. 基本配置示例

#define configUSE_PREEMPTION        1       // 启用抢占式调度
#define configUSE_IDLE_HOOK         0
#define configUSE_TICK_HOOK         0
#define configCPU_CLOCK_HZ          ( SystemCoreClock )
#define configTICK_RATE_HZ          ( ( TickType_t ) 1000 ) // 1ms 心跳
#define configMAX_PRIORITIES        ( 5 )
#define configMINIMAL_STACK_SIZE    ( ( unsigned short ) 128 )
#define configTOTAL_HEAP_SIZE       ( ( size_t ) ( 10*1024 ) )
#define configMAX_TASK_NAME_LEN     ( 16 )

2. 时钟节拍配置

• configTICK_RATE_HZ = 1000 → 系统心跳 1ms
• 推荐：1ms~10ms，根据应用场景调整

3. 堆管理选择

• heap_1.c：最简单，不能释放
• heap_4.c：最佳选择，支持内存释放，性能好

---

六、FreeRTOS 第一个任务示例

void vTask1(void *pvParameters)
{
    for(;;)
    {
        printf("Task1 is running\n");
        vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(1000)); // 1秒延迟
    }
}

int main(void)
{
    // 硬件初始化
    xTaskCreate(vTask1, "Task1", 128, NULL, 1, NULL);
    vTaskStartScheduler();  // 启动调度器
    while(1);
}

运行结果：串口每秒打印一次 “Task1 is running”。

---

七、流程图总结

---

八、常见问题与解决方案

问题	原因	解决方案
程序跑飞	堆栈溢出	增加 configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW 配置
系统卡死	没有调用 vTaskDelay	在循环内使用延时/调度函数
内存不足	堆分配不够	增大 configTOTAL_HEAP_SIZE
调度器不启动	没有调用 vTaskStartScheduler	检查主函数调用顺序

---

九、总结

通过本文，你已经掌握：

• FreeRTOS 的定义、特点与应用
• 如何下载 FreeRTOS（官网/GitHub/STM32CubeMX）
• 如何配置开发环境（Windows/Linux）
• 如何修改 FreeRTOSConfig.h 文件
• 第一个任务创建与运行示例

这篇文章适合所有刚刚接触 FreeRTOS 的嵌入式开发者，是后续学习任务通信、信号量、互斥量、事件组等机制的基础。

---

🔗 👉 FreeRTOS专栏入口

---