##【FreeRTOS】为什么学习FreeRTOS--相关的基本常识--学习的初衷

第一节、初识 FreeRTOS

一）、前后台系统：

早期嵌入式开发没有嵌入式操作系统的概念，直接操作裸机，在裸机上写程序，比如用51单片机基本就没有操作系统的概念。通常把程序分为两部分：前台系统和后台系统。 简单的小系统通常是前后台系统，这样的程序包括一个死循环和若干个中断服务程序：应用程序是一个无限循环，循环中调用APl函数完成所需的操作，这个大循环就叫做后台系统。中断服务程序用于处理系统的异步事件，也就是前台系统。前台是中断级，后台是任务级。

二）、RTOS系统：

1、简介

RTOS全称为：Real Time oS，就是实时操作系统，强调的是：实时性。实时操作系统又分为硬实时和软实时。硬实时要求在规定的时间内必须完成操作，硬实时系统不允许超时，在软实时里面处理过程超时的后果就没有那么严格。
在实时操作系统中，我们可以把要实现的功能划分为多个任务，每个任务负责实现其中的一部分，每个任务都是一个很简单的程序，通常是一个死循环。
RTOS操作系统：FreeRTOS，UCOS，RTX，RT-Thread，DJYOS等。
RTOS操作系统的核心内容在于：实时内核。

2、FreeRTOS系统

FreeRTOS是一个可裁剪、可剥夺型的多任务内核，而且没有任务数限制。FreeRTOS提供了实时操作系统所需的所有功能，包括资源管理、同步、任务通信等。
FreeRTOS是用C和汇编来写的，其中绝大部分都是用C语言编写的，只有极少数的与处理器密切相关的部分代码才是用汇编写的，FreeRTOS结构简洁，可读性很强！最主要的是非常适合初次接触嵌入式实时操作系统学生、嵌入式系统开发人员和爱好者学习。

3、任务调度器–多任务

操作系统允许多个任务同时运行，这个叫做多任务， 实际上，一个处理器核心在某一时刻只能运行一个任务。 操作系统中任务调度器的责任就是决定在某一时刻究竟运行哪个任务， 任务调度在各个任务之间的切换非常快！这就给人们造成了同一时刻有多个任务同时运行的错觉。

4、可剥夺内核

顾名思义就是可以剥夺其他任务的CPU使用权，它总是运行就绪任务中的优先级最高的那个任务。

三）、为什么选择 FreeRTOS？

1、 FreeRTOS 免费！ 这是最重要的一点， UCOS 是要收费的
2、 许多其他半导体厂商产品的 SDK 包就使用 FreeRTOS 作为其操作系统
3、 许多软件厂商也使用 FreeRTOS 做本公司软件的操作系统
4、 简单， FreeRTOS 的文件数量很少
5、 FreeRTOS 被移植到了很多不同的微处理器上，比如我们使用的 STM32， F1、 F3、 F4 和最新的 F7 都有移植，这个极大的方便了我们学习和使用

四）、源码初探

• 官方提供

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五、 为什么学习RTOS

   对于现代的微处理器，特别是资源相对丰富ARM7、Cortex-M3硬件来说，RTOS占用的硬件资源已经越来越可以忽略。所以在当今环境下，我们无需担心RTOS会拖累性能。相反，RTOS提供的事件驱动型设计方式，使得RTOS只是在处理实际任务时才会运行，这能够更合理的利用CPU。在实际项目中，如果程序等待一个超时事件，传统的无RTOS情况下，要么在原地一直等待而不能执行其它任务，要么使用复杂（相对RTOS提供的任务机制而言）的状态机机制。如果使用RTOS，则可以很方便的将当前任务阻塞在该事件下，然后自动去执行别的任务，这显然更方便，并且可以高效的利用CPU。处理这类事件，是我使用RTOS的最大动力，但考虑到系统的稳定性，我不得不再三权衡RTOS可能带来的一些弊端：
   大多数RTOS代码都具有一定规模，任何代码都可能带来BUG，何况是代码具有一定规模的RTOS，因此引入RTOS的同时也可能会引入该RTOS的BUG，这些RTOS本身的BUG一旦被触发，影响可能是是灾难性的。
熟练的使用RTOS是一项技能，需要专业的知识储备和长期的经验积累。不将RTOS分析透彻，很容易为项目埋下错误。典型的，像中断优先级、任务堆栈分配、可重入等，都是更容易出错的地方。
   RTOS的优先级嵌套使得任务执行顺序、执行时序更难分析，甚至变成不可能。任务嵌套对所需的最大堆栈RAM大小估计也变得困难。这对于很多对安全有严格要求的场合是不可想象的。
RTOS应该用于任务复杂的场合，以至于对任务调度的需求可以抵消RTOS所带来的稳定性影响，但大部分的应用并非复杂到需要RTOS。

• 以上原因是我拒绝在实际项目中使用RTOS的理由，但是否使用RTOS跟是否学习RTOS完全是两码事。我认为任何嵌入式软件设计人员都应该至少学习一种RTOS，不仅是需要掌握RTOS背后的操作系统原理、学习RTOS的编程方式，更是为将来做准备。
  即便我认为现在的物联网有点言过其实，但我依然看好物联网的发展前景。随着物联网的发展，未来的嵌入式产品必然更为复杂、连接性更强以及需要更丰富的用户界面。当处理这些任务时，一个好的RTOS就变得不可缺少了。
     书到用时方恨少，我希望自己永远不会有这种感觉。所以从现在起，我要开始深入一个RTOS，探索它背后的原理，掌握其编程方法，避免其缺陷和陷阱，并将它安全的用在将来的项目中。