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RTOS ​

软件工具 ​

基础入门(FreeRTOS) ​

裸机与RTOS ​

  • 裸机【前后台系统】

    前台系统：中断服务函数 ；后台系统：大循环、即应用程序

    • 特点
      • 时效性差，应用程序依次轮流执行
      • delay 空等待，浪费cpu
      • 结构臃肿，实现功能放在main中无限循环
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  • RTOS【实时操作系统】

    • 特点
      • 分而治之：实现功能划分为多个任务
      • 延时函数：任务调度，让出CPU使用权，而不是空等待
      • 抢占式：高优先级任务可抢占低优先级任务
      • 任务堆栈：每个任务都有自己的栈空间【抢占与恢复】
      • 中断可以打断任意任务【内核级】，任务都是【软件级】
      • 任务之间可以同等优先级
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FreeRTOS™ ​

  • 特点
    • 免费开源，无商业使用风险
    • 可裁剪，核心代码9000+行，对硬件要求友好
    • 简单，简单易用，可移植性非常好
    • 优先级不限：任务优先级分配没有限制，多任务可同一优先级
      • 优先级算法：通用软件方法，无限制
      • 硬件方法：受限于MCU架构，例stm32属于32位，则优先级限制在0-31
        • 数字越大，任务优先级越高（中断数字越小，任务优先级越高）
    • 任务不限：可创建的实时任务没有软件限制，but分配堆栈受硬件限制
    • 抢占/协程/时间片：支持抢占式、协成程、时间片流转任务调度

任务调度与状态 ​

调度器使用相关的调度算法决定当前需要执行哪个任务

  • 任务状态
    • 运行态
    • 就绪态
    • 阻塞态：因外部延迟或等待外部事件发生，而等待
    • 挂起态：类似暂停，调用函数vTaskSusoend()进入挂起态，调用vTaskResume()解除挂起进入就绪态
  • 任务列表【除就绪态外，其余三种状态都拥有任务列表-类似链表】
    • 就绪列表
      • pxReadyTaskLists[x] x代表任务优先级值，常取硬件值范围。软件-无限制；硬件-0~31；
      • 挑选最高优先级任务进入运行态，相同优先级的任务会连接在同一就绪列表上轮流执行
      • 32位的变量，当某个位，置一时，标识当前对应的优先级就绪列表有任务存在
    • 阻塞列表
      • pxDelayedTaskList
    • 挂起列表
      • xSuspendedTaskList

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  • 三种调度方式

    • 抢占式

      • 针对优先级不同的任务，高优先级抢占低优先级任务【数值越大，优先级越大】
      • 高优先级任务不停止，低优先级任务就无法被执行
      • 被抢占的任务进入就绪态

    • 时间片

      同等优先级任务轮流的享有CPU的时间（可设置中断周期），一个时间片就等于滴答定时器(SysTick)中断周期

      • 针对优先级相同的任务，在每一次系统时钟节拍到达时切换任务，循环执行
      • 当前任务意外阻塞后，会直接切换下个任务重新计时，而不是空等待

    • 协成程【了解即可，FreeROTS不再更新，被淘汰？】

      • 当前任务一直执行，高优先级也无法抢占，从前小芯片适合的方案

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移植OS ​

源码目录 ​
  • FreeRTOS/Source/portable 的移植文件
    • keil 指向 RVDS 文件夹
    • RVDS 不同内核芯片的移植文件
    • MemMang 内存管理文件

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基础工程 ​

后续需使用LED、LCD、定时器、内存管理等，可使用【HAL库版本的内存管理实验工程】作为基础工程进行FreeRTOS的移植

  1. 添加FreeRTOS源码 将源码添加到基础文件、头文件路径等

    • 项目的 Middlewares下新建 FreeRTOS文件夹，并将源码部分拷贝进来

    • 精简 portable 文件内容

    • 将文件添加到工程 keil打开项目 Projects/MDK_ARM/... 新建文件分组

      • Middlewares/FreeRTOS_CORE

        • 将下图1的所有.c文件加入

      • Middlewares/FreeRTOS_PORT

        • 加入port.c

        • heap_4.c

        • 开发板类型所在文件夹
          STM32F1ARM_CM3
          STM32F4ARM_CM4F
          STM32F7ARM_CM7/r0p1
          STM32H7ARM_CM7/r0p1

      • 添加头文件路径

        • 魔法笔 - c/c++ include path
          • 选择 下图1的include 和 RVDS下的ARM_CM3

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  2. 添加 FreeRTOS Config.h 配置文件

    操作系统的配置文件 宏定义，FreeRtOS可裁剪特性

    • 获取途经
      • 1：根据裁剪需求，自行编写
      • 2：官方提供的demo文件夹的演示工程获取
      • 3：正点原子教程获取
    • 复制到项目的 user文件夹下

  3. 修改SYSTEM文件中的 sys.c delay.c uart.c

  4. 修改中断相关文件 Systick中断 SVC中断 PendSV中断

  5. 添加应用程序

略 ​