STM32F103 FreeRTOS迷你實時操作系統(tǒng)內(nèi)核的開發(fā)手冊免費下載

　　本教程中關于FreeRTOS 的原理性知識均參考自FreeRTOS 官方手冊：《FreeRTOS Reference Manual》和《Using the FreeRTOS Real Time Kernel - A PracticalGuide》， 其中大多數(shù)的理論知識都是翻譯自這兩本手冊，有關Cortex-M的內(nèi)核知識參考自《The Definitive Guide to ARM Cortex -M3 and Cortex-M4 Processors， 3rd Edition》這本書。本教程作為FreeRTOS學習、參考資料全部免費公開，包括教程中的實驗源碼！

　　我們看一下FreeRTOS的名字，可以分為兩部分：Free和RTOS， Free 就是免費的、自由的、不受約束的意思，RTOS全稱是Real Time Operating System，中文名就是實時操作系統(tǒng)。可以看出FreeROTS就是一個免費的RTOS類系統(tǒng)。這里要注意，RTOS不是指某一一個確定的系統(tǒng)，而是指一類系統(tǒng)。比如ucOs， FreeRTOS， RTX，RT-Thread 等這些都是RTOS類操作系統(tǒng)。

　　操作系統(tǒng)允許多個任務同時運行，這個叫做多任務，實際上，一個處理器核心在某一時刻只能運行一個任務。操作系統(tǒng)中任務調(diào)度器的責任就是決定在某- -時刻究競運行哪個任務，任務調(diào)度在各個任務之間的切換非?？?！這就給人們造成了同--時刻有多個任務同時運行的錯覺。

　　操作系統(tǒng)的分類方式可以由任務調(diào)度器的工作方式?jīng)Q定，比如有的操作系統(tǒng)給每個任務分配同樣的運行時間，時間到了就輪到下一個任務，Unix操作系統(tǒng)就是這樣的。RTOS 的任務調(diào)度器被設計為可預測的，而這正是嵌入式實時操作系統(tǒng)所需要的，實時環(huán)境中要求操作系統(tǒng)必須對某一個事件做出實時的響應，因此系統(tǒng)任務調(diào)度器的行為必須是可預測的。像FreeRTOS這種傳統(tǒng)的RTOS類操作系統(tǒng)是由用戶給每個任務分配一個任務優(yōu)先級，任務調(diào)度器就可以根據(jù)此優(yōu)先級來決定下-刻應該運行哪個任務。

　　FreeRTOS是RTOS系統(tǒng)的一種，F(xiàn)reeRTOS十分的小巧，可以在資源有限的微控制器中運行，當然了，F(xiàn)reeRTOS不僅局限于在微控制器中使用。但從文件數(shù)量上來看FreeRTOS 要比UCOSII和UCOSIII小的多。

　　1.1.2為什么選擇FreeRTOS？

　　上面我們說了RTOS類系統(tǒng)有很多，為什么要選擇FreeRTOS呢？在UCOS教程中，我們說過學習RTOS首選UCOS，因為UCOs的資料很多，尤其是中文資料！但是FreeRTOS的資料少，而且大多數(shù)是英文的，我為何要選擇它？原因如下：

　　1、FreeRTOS 免費！這是最重要的一點，UCOS是要收費的，學習RTOS系統(tǒng)的話UCOS是首選，但是做產(chǎn)品的話就要考慮一下成本了。 顯而易見的，F(xiàn)reeRTOS在此時就是一一個很好的選擇，當然了也可以選擇其他的免費的RTOS系統(tǒng)。

　　2、許多其他半導體廠商產(chǎn)品的SDK包就使用FreeRTOS作為其操作系統(tǒng)，尤其是WIFI、藍牙這些帶協(xié)議棧的芯片或模塊。

　　3、許多軟件廠商也使用FreeRTOS做本公司軟件的操作系統(tǒng)，比如著名的TouchGFX，其所有的例程都是基于FreeRTOS操作系統(tǒng)的。ST公司的所有要使用到RTOS系統(tǒng)的例程也均采用了FreeRTOS，由此可見免費的力量??！

　　3、簡單，F(xiàn)reeRTOS的文件數(shù)量很少，這個在我們后面的具體學習中就會看到，和UCOS系統(tǒng)相比要少很多！

　　4、文檔相對齊全，在FreeRTOS的官網(wǎng)（ wwwfreertos.org）。上可以找到所需的文檔和源碼，但是所有的文檔都是英文版本的，而且下載pdf文檔的時候是要收費的。

　　5、FreeRTOS被移植到了很多不同的微處理器上，比如我們使用的STM32， F1、F3、F4和最新的F7都有移植，這個極大的方便了我們學習和使用。

　　6、社會占有量很高，EEtimes 統(tǒng)計的2015年RTOS系統(tǒng)占有量中FreeRTOS已經(jīng)躍升至第一位，如圖1.1.1所示。

　　1.1.3 FreeRTOS特點

　　FreeRTOS是一一個可裁剪的小型RTOS系統(tǒng)，其特點包括：

　　FreeRTOS的內(nèi)核支持搶占式，合作式和時間片調(diào)度。

　　SafeRTOS衍生自FreeRTOs， SafeRTOS 在代碼完整性上相比FreeRTOS更勝一籌。

　　提供了一個用于低功耗的Tickless模式。

　　系統(tǒng)的組件在創(chuàng)建時可以選擇動態(tài)或者靜態(tài)的RAM，比如任務、消息隊列、信號量、軟件定時器等等。

　　已經(jīng)在超過30種架構的芯片上進行了移植。

　　FreeRTOS-MPU支持Corex-M系列中的MPU單元，如STM32F103.

　　FreeRTOS系統(tǒng)簡單、小巧、易用，通常情況下內(nèi)核占用4k-9k字節(jié)的空間。高可移植性，代碼主要C語言編寫。

　　支持實時任務和協(xié)程（co-routines也有稱為合作式、協(xié)同程序，本教程均成為協(xié)程）。

　　任務與任務、任務與中斷之間可以使用任務通知、消息隊列、二值信號量、數(shù)值型信號量、遞歸互斥信號量和互斥信號量進行通信和同步。

　　創(chuàng)新的事件組（或者事件標志）。

　　具有優(yōu)先級繼承特性的互斥信號量。

　　高效的軟件定時器。強大的跟蹤執(zhí)行功能。

　　堆棧溢出檢測功能。

　　任務數(shù)量不限。

　　任務優(yōu)先級不限。