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，隊列等等資源，對于操作系統(tǒng)而言，又分為實時操作系統(tǒng)和非實時操作系統(tǒng)，實時操作系統(tǒng)代表任務(wù)或者某個功能必須在指定的運行時間內(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就是一個迷你型的實時操作系統(tǒng)內(nèi)核。

FreeRtos作為輕量級的操作系統(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)，并且是完全免費的。包括在飛機(jī)、航天器上，也在使用一些特別定制的實時嵌入式操作系統(tǒng)，來保證設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)。

作為嵌入式實時操作系統(tǒng)，F(xiàn)reeRtos具有搶占式實時操作系統(tǒng)內(nèi)核，也就是說任務(wù)之間有優(yōu)先級的區(qū)分，比如一些需要實時響應(yīng)的功能部分，可以把優(yōu)先級設(shè)置得高一些，這樣當(dāng)需要執(zhí)行的時候，高優(yōu)先級別的任務(wù)可以打斷別的低優(yōu)先級任務(wù)，率先得到CPU資源，得到執(zhí)行的機(jī)會。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)運行可能會用到一部分的參數(shù)資源，CPU資源等等，當(dāng)一個任務(wù)占用這些資源并且不釋放的時候，其他的任務(wù)是無法調(diào)用這些資源的。那么試想，當(dāng)兩個任務(wù)分別在執(zhí)行的時候，雖然由于單核的原因，任務(wù)肯定有掛起的時候，但是掛起并沒有代表任務(wù)就釋放了這些資源，當(dāng)兩個任務(wù)分別擁有對方想要使用的資源，所以都等待著對方釋放，當(dāng)雙方都不釋放的時候，就會造成死鎖，兩個任務(wù)都將徹底卡死不再繼續(xù)執(zhí)行，同時對于一些關(guān)鍵的代碼段而言，由于任務(wù)之間的調(diào)度，可能被多個任務(wù)執(zhí)行過甚至更改過參數(shù)，這種情況也是需要避免的，這就是互斥鎖的意義，它保證在同一時刻，只能有一個線程去操作關(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。

信號量和消息隊列

FreeRtos還有信號量和消息隊列的功能。一個任務(wù)可以向消息隊列中添加信息，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)的訪問沖突，也解決了中斷服務(wù)程序與任務(wù)之間的消息傳遞的問題。

總結(jié)

其實對于單片機(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，同時還有rom和ram的消耗，所以對于嵌入式設(shè)備而言，是否要上FreeRtos系統(tǒng)是一種權(quán)衡，如果小型的簡單邏輯設(shè)備，沒有必要舍近求遠(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的必要性就會越來越高，因為邏輯的增多，我們更需要將精力集中于功能部分的開發(fā)而不是這些功能任務(wù)間的調(diào)度。任務(wù)的運行、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，感謝有這么一種開源免費的操作系統(tǒng)，來幫助開發(fā)者精力集中地進(jìn)行開發(fā)，讓設(shè)備的運行更穩(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