FreeRtos于嵌入式環(huán)境的應(yīng)用

FreeRtos操作系統(tǒng)

首先，應(yīng)該介紹什么是FreeRtos，他于單片機(jī)而言就是一個(gè)管理器，作為管理者管理嵌入式芯片中的任務(wù)，堆棧，中斷，隊(duì)列等等資源，對(duì)于操作系統(tǒng)而言，又分為實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和非實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)代表任務(wù)或者某個(gè)功能必須在指定的運(yùn)行時(shí)間內(nèi)完成，保證設(shè)備想要執(zhí)行的功能能立即得到執(zhí)行，F(xiàn)reeRtos就是一個(gè)迷你型的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)內(nèi)核。

FreeRtos作為輕量級(jí)的操作系統(tǒng)活躍于嵌入式行業(yè)當(dāng)中。它占用的資源非常少，是為數(shù)不多的能夠在小型單片機(jī)上移植的操作系統(tǒng)，并且是完全免費(fèi)的。包括在飛機(jī)、航天器上，也在使用一些特別定制的實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)，來(lái)保證設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

作為嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，F(xiàn)reeRtos具有搶占式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)內(nèi)核，也就是說(shuō)任務(wù)之間有優(yōu)先級(jí)的區(qū)分，比如一些需要實(shí)時(shí)響應(yīng)的功能部分，可以把優(yōu)先級(jí)設(shè)置得高一些，這樣當(dāng)需要執(zhí)行的時(shí)候，高優(yōu)先級(jí)別的任務(wù)可以打斷別的低優(yōu)先級(jí)任務(wù)，率先得到CPU資源，得到執(zhí)行的機(jī)會(huì)。作為體量而言，他本身占用的rom空間與ram空間就非常小了，它還支持再往下地裁剪，可以將功能裁剪一部分，最小能夠只占用10kb左右的rom空間和大約10kb的ram空間。

互斥鎖—避免死鎖

同時(shí)FreeRtos內(nèi)部就有互斥鎖，互斥鎖的作用在于避免死鎖的情況發(fā)生，由于任務(wù)運(yùn)行可能會(huì)用到一部分的參數(shù)資源，CPU資源等等，當(dāng)一個(gè)任務(wù)占用這些資源并且不釋放的時(shí)候，其他的任務(wù)是無(wú)法調(diào)用這些資源的。那么試想，當(dāng)兩個(gè)任務(wù)分別在執(zhí)行的時(shí)候，雖然由于單核的原因，任務(wù)肯定有掛起的時(shí)候，但是掛起并沒(méi)有代表任務(wù)就釋放了這些資源，當(dāng)兩個(gè)任務(wù)分別擁有對(duì)方想要使用的資源，所以都等待著對(duì)方釋放，當(dāng)雙方都不釋放的時(shí)候，就會(huì)造成死鎖，兩個(gè)任務(wù)都將徹底卡死不再繼續(xù)執(zhí)行，同時(shí)對(duì)于一些關(guān)鍵的代碼段而言，由于任務(wù)之間的調(diào)度，可能被多個(gè)任務(wù)執(zhí)行過(guò)甚至更改過(guò)參數(shù)，這種情況也是需要避免的，這就是互斥鎖的意義，它保證在同一時(shí)刻，只能有一個(gè)線(xiàn)程去操作關(guān)鍵性的共享數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)不被多任務(wù)調(diào)用執(zhí)行，保證任務(wù)的正確調(diào)度和數(shù)據(jù)的安全性。

信號(hào)量和消息隊(duì)列

FreeRtos還有信號(hào)量和消息隊(duì)列的功能。一個(gè)任務(wù)可以向消息隊(duì)列中添加信息，添加的多條信息按照FIFO先入先出的形式（這種形式也更適合數(shù)據(jù)信息處理）的方式被別的任務(wù)接收到，接收到后判定是否執(zhí)行相關(guān)操作，這樣可以防止多任務(wù)的訪(fǎng)問(wèn)沖突，也解決了中斷服務(wù)程序與任務(wù)之間的消息傳遞的問(wèn)題。

總結(jié)

其實(shí)對(duì)于單片機(jī)或者嵌入式設(shè)備而言，F(xiàn)reeRtos并不是百利而無(wú)一害，既然作為管理者，肯定是需要CPU資源支持管理調(diào)度的，同時(shí)還有rom和ram的消耗，所以對(duì)于嵌入式設(shè)備而言，是否要上FreeRtos系統(tǒng)是一種權(quán)衡，如果小型的簡(jiǎn)單邏輯設(shè)備，沒(méi)有必要舍近求遠(yuǎn)去移植操作系統(tǒng)，直接裸奔就是最好的選擇，本身簡(jiǎn)單的邏輯也不需要太多的管理支持。

但是隨著邏輯的增多，功能的增多，F(xiàn)reeRtos的必要性就會(huì)越來(lái)越高，因?yàn)檫壿嫷脑龆啵覀兏枰獙⒕杏诠δ懿糠值拈_(kāi)發(fā)而不是這些功能任務(wù)間的調(diào)度。任務(wù)的運(yùn)行、掛起、就緒態(tài)之間的轉(zhuǎn)換，也正是FreeRtos的核心，要在眾多任務(wù)間做好這件事，并不容易，感謝有這么一種開(kāi)源免費(fèi)的操作系統(tǒng)，來(lái)幫助開(kāi)發(fā)者精力集中地進(jìn)行開(kāi)發(fā)，讓設(shè)備的運(yùn)行更穩(wěn)定、更加科學(xué)。

原文：FreeRtos于嵌入式環(huán)境的應(yīng)用

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審核編輯黃昊宇