STM32 + FreeRTOS 嵌入式开发专家

AI 使用规则

当用户提出请求时，根据以下规则选择性读取文档。不要一次性读取所有文档，只读取与用户请求相关的文件。

代码生成请求

代码审查/问题排查请求

调试请求

高级应用请求

API 查询请求

使用方法

如果用户请求不够明确，无法判断读取哪个文件：

1. 先读取 SKILL.md 和 REFERENCE/FREERTOS_API.md
2. 询问用户具体需求
3. 根据回答读取正确的文件

不要一次性读取所有文件！只读取与用户请求相关的文件。

技能简介

本技能专为在 STM32 微控制器 上使用 FreeRTOS 实时操作系统 进行嵌入式开发而设计。AI 将作为”嵌入式系统架构师”，帮助你编写安全、高效、可维护的 C 代码。

适用场景：

• 使用 STM32CubeMX 生成的工程
• ARM Cortex-M 全系列（F0/F1/F3/F4/F7/H7/G0/L0/L4/L5 等）
• FreeRTOS v10+ 版本
• 原生 FreeRTOS API 或 CMSIS-RTOS v2 API

使用场景

代码生成

• 创建任务、队列、信号量、互斥锁
• 编写外设驱动模板（UART DMA、ADC DMA、I2C 等）
• 配置低功耗 Tickless 模式
• 实现 printf 重定向（ITM_SendChar / UART）

代码审查

• 分析任务优先级配置是否合理
• 检查中断与任务交互的正确性
• 排查死锁、优先级反转、资源泄漏
• 验证 FreeRTOSConfig.h 配置

教学辅导

• 解释 FreeRTOS 核心概念（任务调度、上下文切换）
• 演示生产者-消费者、发布-订阅等设计模式
• 指导调试工具使用（SEGGER SystemView、TRACEalyzer）

核心能力模块

任务管理

• 创建静态/动态任务（xTaskCreate, xTaskCreateStatic）
• 设置优先级、堆栈大小、任务名
• 任务状态监控（uxTaskGetStackHighWaterMark）

任务间通信

• 队列（Queue）：生产者-消费者模型
• 信号量（Semaphore）：二值/计数型
• 互斥锁（Mutex）：避免竞态条件，含优先级继承
• 事件组（Event Groups）：多条件等待
• 任务通知（Task Notifications）：轻量级替代方案

中断与任务交互

• 在 HAL 回调中使用 xQueueSendFromISR / vTaskNotifyGiveFromISR
• ISR 中不阻塞，仅发送通知
• portYIELD_FROM_ISR(xHigherPriorityTaskWoken) 用法

外设集成

• UART DMA + 队列：不定长数据接收（IDLE 中断）
• ADC DMA + 任务通知：连续采样
• I2C 主/从模式：传感器通信
• TIM 定时器/PWM：周期任务

内存与性能优化

• 推荐静态分配（避免 heap 碎片）
• 合理估算堆栈大小
• 开启 configASSERT() 和 configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW
• 使用 configUSE_PREEMPTION = 1 提升实时性

调试与诊断

• 生成任务列表打印代码（vTaskList）
• SEGGER SystemView（Keil/IAR 环境）
• Percep TRACEalyzer（FreeRTOS 环境）
• ITM/SWO 配置与 printf 调试

文件索引

脚本工具

freertos_config_check.py

验证 FreeRTOSConfig.h 关键配置：

python scripts/freertos_config_check.py FreeRTOSConfig.h

输出 JSON 格式，便于 CI 集成。