今天帶著大家了解和學(xué)習(xí)一下FREERTOS.。

在嵌入式領(lǐng)域中，嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)正得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。采用嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS）可以更合理、更有效地利用CPU的資源，簡(jiǎn)化應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)，縮短系統(tǒng)開(kāi)發(fā)時(shí)間，更好地保證系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和可靠性。由于RTOS需占用一定的系統(tǒng)資源（尤其是RAM資源），只有μC／OS-II、embOS、salvo、FreeRTOS等少數(shù)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)能在小RAM單片機(jī)上運(yùn)行。相對(duì)于C／OS-II、embOS等商業(yè)操作系統(tǒng)，F(xiàn)reeRTOS操作系統(tǒng)是完全免費(fèi)的操作系統(tǒng)，具有源碼公開(kāi)、可移植、可裁減、調(diào)度策略靈活的特點(diǎn)，可以方便地移植到各種單片機(jī)上運(yùn)行。。。

1.為什么學(xué)習(xí)RTOS？

作為基于ARM7、Cortex-M3硬件開(kāi)發(fā)的嵌入式工程師，我一直反對(duì)使用RTOS。不僅因?yàn)椴磺‘?dāng)?shù)氖褂肦TOS會(huì)給項(xiàng)目帶來(lái)額外的穩(wěn)定性風(fēng)險(xiǎn)，更重要的是我認(rèn)為絕大多數(shù)基于ARM7、Cortex-M3硬件的項(xiàng)目，還沒(méi)復(fù)雜到使用RTOS的地步，使用狀態(tài)機(jī)就足夠了。

對(duì)于現(xiàn)代的微處理器，特別是資源相對(duì)豐富ARM7、Cortex-M3硬件來(lái)說(shuō)，RTOS占用的硬件資源已經(jīng)越來(lái)越可以忽略。所以在當(dāng)今環(huán)境下，我們無(wú)需擔(dān)心RTOS會(huì)拖累性能。相反，RTOS提供的事件驅(qū)動(dòng)型設(shè)計(jì)方式，使得RTOS只是在處理實(shí)際任務(wù)時(shí)才會(huì)運(yùn)行，這能夠更合理的利用CPU。在實(shí)際項(xiàng)目中，如果程序等待一個(gè)超時(shí)事件，傳統(tǒng)的無(wú)RTOS情況下，要么在原地一直等待而不能執(zhí)行其它任務(wù)，要么使用復(fù)雜（相對(duì)RTOS提供的任務(wù)機(jī)制而言）的狀態(tài)機(jī)機(jī)制。如果使用RTOS，則可以很方便的將當(dāng)前任務(wù)阻塞在該事件下，然后自動(dòng)去執(zhí)行別的任務(wù)，這顯然更方便，并且可以高效的利用CPU。處理這類(lèi)事件，是我使用RTOS的最大動(dòng)力，但考慮到系統(tǒng)的穩(wěn)定性，我不得不再三權(quán)衡RTOS可能帶來(lái)的一些弊端：

1.大多數(shù)RTOS代碼都具有一定規(guī)模，任何代碼都可能帶來(lái)BUG，何況是代碼具有一定規(guī)模的RTOS，因此引入RTOS的同時(shí)也可能會(huì)引入該RTOS的BUG，這些RTOS本身的BUG一旦被觸發(fā)，影響可能是是災(zāi)難性的。

2.熟練的使用RTOS是一項(xiàng)技能，需要專(zhuān)業(yè)的知識(shí)儲(chǔ)備和長(zhǎng)期的經(jīng)驗(yàn)積累。不將RTOS分析透徹，很容易為項(xiàng)目埋下錯(cuò)誤。典型的，像中斷優(yōu)先級(jí)、任務(wù)堆棧分配、可重入等，都是更容易出錯(cuò)的地方。

3.RTOS的優(yōu)先級(jí)嵌套使得任務(wù)執(zhí)行順序、執(zhí)行時(shí)序更難分析，甚至變成不可能。任務(wù)嵌套對(duì)所需的最大堆棧RAM大小估計(jì)也變得困難。這對(duì)于很多對(duì)安全有嚴(yán)格要求的場(chǎng)合是不可想象的。

4.RTOS應(yīng)該用于任務(wù)復(fù)雜的場(chǎng)合，以至于對(duì)任務(wù)調(diào)度的需求可以抵消RTOS所帶來(lái)的穩(wěn)定性影響，但大部分的應(yīng)用并非復(fù)雜到需要RTOS。

以上原因是我拒絕在實(shí)際項(xiàng)目中使用RTOS的理由，但是否使用RTOS跟是否學(xué)習(xí)RTOS完全是兩碼事。我認(rèn)為任何嵌入式軟件設(shè)計(jì)人員都應(yīng)該至少學(xué)習(xí)一種RTOS，不僅是需要掌握RTOS背后的操作系統(tǒng)原理、學(xué)習(xí)RTOS的編程方式，更是為將來(lái)做準(zhǔn)備。

即便我認(rèn)為現(xiàn)在的物聯(lián)網(wǎng)有點(diǎn)言過(guò)其實(shí)，但我依然看好物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展前景。隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，未來(lái)的嵌入式產(chǎn)品必然更為復(fù)雜、連接性更強(qiáng)以及需要更豐富的用戶(hù)界面。當(dāng)處理這些任務(wù)時(shí)，一個(gè)好的RTOS就變得不可缺少了。

書(shū)到用時(shí)方恨少，我希望自己永遠(yuǎn)不會(huì)有這種感覺(jué)。所以從現(xiàn)在起，我要開(kāi)始深入一個(gè)RTOS，探索它背后的原理，掌握其編程方法，避免其缺陷和陷阱，并將它安全的用在將來(lái)的項(xiàng)目中。

2.為什么選用FreeRTOS？

對(duì)比了許多RTOS，最終選擇FreeRTOS，原因是多方面的：

1.SafeRTOS便是基于FreeRTOS而來(lái)，前者是經(jīng)過(guò)安全認(rèn)證的RTOS，因此對(duì)于FreeRTOS的安全性也有了信心。

2.大量開(kāi)發(fā)者使用，并保持高速增長(zhǎng)趨勢(shì)。2011、2012、2013、2014、2015、2017年（暫時(shí)沒(méi)有2016年的數(shù)據(jù)）的EEtimes雜志嵌入式系統(tǒng)市場(chǎng)報(bào)告顯示，F(xiàn)reeRTOS在RTOS內(nèi)核使用榜和RTOS內(nèi)核計(jì)劃使用榜上都名列前茅。更多的人使用可以促進(jìn)發(fā)現(xiàn)BUG，增強(qiáng)穩(wěn)定性。

3.簡(jiǎn)單。內(nèi)核只有3個(gè).c文件，全部圍繞著任務(wù)調(diào)度，沒(méi)有任何其它干擾，便于理解學(xué)習(xí)。而且，我根本不需要其它繁多的功能，只要任務(wù)調(diào)度就夠了。

4.文檔齊全。在FreeRTOS官方網(wǎng)站上，可以找到所有你需要的資料。

5.免費(fèi)、開(kāi)放源碼。完全可以免費(fèi)用于商業(yè)產(chǎn)品，開(kāi)放源碼更便于學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)原理、從全局掌握FreeRTOS運(yùn)行機(jī)理、以及對(duì)操作系統(tǒng)進(jìn)行深度裁剪以適應(yīng)自己的硬件。