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

用户说...	读取文件
"创建任务" / "创建队列" / "信号量" / "互斥锁" / "事件组" / "任务通知"	EXAMPLES/BASIC.md
"UART 驱动" / "ADC 驱动" / "I2C 驱动" / "TIM 驱动"	REFERENCE/HAL_DRIVERS.md + EXAMPLES/DRIVERS.md
"printf 重定向" / "printf 输出" / "ITM"	REFERENCE/STD_LIBS.md
"DMA 接收" / "不定长数据"	REFERENCE/HAL_DRIVERS.md + EXAMPLES/DRIVERS.md

代码审查/问题排查请求

用户说...	读取文件
"中断" / "FromISR" / "portYIELD_FROM_ISR" / "优先级配置"	PATTERNS/INTERRUPT.md
"死锁" / "优先级反转" / "堆栈溢出" / "资源泄漏"	PATTERNS/TRAPS.md
"生产者-消费者" / "状态机" / "资源池" / "发布-订阅"	PATTERNS/DESIGN.md

调试请求

用户说...	读取文件
"SystemView" / "TRACEalyzer" / "trace 分析"	REFERENCE/DEBUG_TOOLS.md
"任务统计" / "堆栈监控" / "CPU 使用率"	REFERENCE/DEBUG_TOOLS.md

高级应用请求

用户说...	读取文件
"低功耗" / "Tickless" / "STOP 模式"	EXAMPLES/ADVANCED.md
"CubeMX 配置" / "STM32CubeMX"	EXAMPLES/ADVANCED.md
"传感器融合" / "多任务"	EXAMPLES/ADVANCED.md

API 查询请求

用户说...	读取文件
"xTaskCreate 参数" / "API 语法" / "函数说明"	REFERENCE/FREERTOS_API.md

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。

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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

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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）

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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

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文件索引

类型	文件	说明
主文件	SKILL.md	AI 唯一自动读取的文件
用户指南	USER_GUIDE.md	仅用户阅读，不读取
API 参考	REFERENCE/FREERTOS_API.md	FreeRTOS API 语法
API 参考	REFERENCE/STD_LIBS.md	标准库集成
API 参考	REFERENCE/HAL_DRIVERS.md	HAL 外设驱动
API 参考	REFERENCE/DEBUG_TOOLS.md	调试工具配置
代码示例	EXAMPLES/BASIC.md	基础组件示例
代码示例	EXAMPLES/DRIVERS.md	外设驱动模板
代码示例	EXAMPLES/ADVANCED.md	高级应用
设计模式	PATTERNS/DESIGN.md	设计模式
设计模式	PATTERNS/INTERRUPT.md	中断最佳实践
设计模式	PATTERNS/TRAPS.md	常见陷阱

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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。