FreeRTOS 简介FreeRTOS 简介FreeRTOS 架构FreeRTOS 特性FreeRTOS 文件

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我是靠谱客的博主无辜冰淇淋，最近开发中收集的这篇文章主要介绍FreeRTOS 简介FreeRTOS 简介FreeRTOS 架构FreeRTOS 特性FreeRTOS 文件，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

FreeRTOS系列：
FreeRTOS 简介
FreeRTOS 基本配置
FreeRTOS 数据类型和代码风格
FreeRTOS 内存管理
FreeRTOS 任务管理
FreeRTOS 任务调度算法
FreeRTOS 队列
FreeRTOS 软定时器
FreeRTOS 中断管理
FreeRTOS 资源管理
FreeRTOS 事件组
FreeRTOS 任务通知

FreeRTOS 简介

FreeRTOS 是一个嵌入式实时操作系统，什么是实时操作系统呢？

对于一个嵌入式系统，比如说一个数据采集器，他需要不停地采集数据并发送给主机，例如有三个任务，一个是采集任务，一个是发送任务，一个显示任务。正常情况下，应该是先采集再显示并发送，理想中显示和发送是同时进行的。但是我们的MCU在一个时刻只能跑一个任务，也就是说必有个先后关系，我们可以认为定义顺序如下——采集->发送->显示。

那么考虑复杂一点的情况，如果此时发送任务没有等到数据，他就会停在这里等待，然而这就导致了显示任务不能正常进行。这就不能称为实时。这个例子也许还不能完全体现实时系统的重要性，如果我们将场景设定为自动驾驶，我们的控制和感知系统的实时性凸显的尤为重要，一个意外的延迟会造成安全性的极大下降。还有更多的场景，这里就不一一列举了。当然，除了实时性的优点，RTOS也具有较强的扩展性和易用性，方便开发者进行开发。总之，RTOS在很多场景中都是不可或缺的。

对于FreeRTOS来说，严格意义上来说还不能称为实时，因为他只是相当于分时复用，比方说我们把一个时间单位设定为1ms，那么我把这1ms可以分为很多的细分，每个细分上跑不同的任务，这样在宏观上看就相当于实时系统了。真正的实时系统，就是实现并行的操作，比如说FPGA，这里不再赘述。常见的RTOS，还有 $μ C O S$ 、VxWorks等

下图是2019年EETimes统计的最常用的操作系统排名，供大家参考
在这里插入图片描述

FreeRTOS 架构

在这里插入图片描述
一个FreeRTOS 系统主要由BSP驱动+内核+组件组成（如上图）。内核包含多任务调度、内存管理、任务间通信的功能，组件包含网络协议、外设支持等。

FreeRTOS内核是可剪裁的，组件也是可选的。由于嵌入式应用往往对内存空间的要求十分苛刻，所以一个可剪裁的RTOS对于嵌入式应用非常重要。这使得FreeRTOS的核心代码只有9000行左右。

FreeRTOS 特性

灵活的任务优先级
灵活轻量级的任务通知机制
队列
二值/计数信号量
互斥/递归互斥量
软定时器
事件组
定时/空闲Hook函数
栈溢出检查
跟踪记录
任务时间统计
…

FreeRTOS 文件

FreeRTOS核心组件主要有三个文件：list.c，queue.c，tasks.c是必须添加的；可扩展的部分：stream_buffer.c, croutine.c, event_group.c这几个功能用不着可以不加。

下图是FreeRTOS-Kernel的根目录
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queue.c 队列
timers.c 软定时器
event_group.c 事件组
croutine.c 协程，协程大多应用在资源很有限的MCU上，目前已经很少使用了

下图是FreeRTOS的根目录
在这里插入图片描述
需要注意的是，这两个根目录是不一样的。FreeRTOS的内核文件是在FreeRTOS-Kernel的目录下的。FreeRTOSDemo目录下是不同芯片的Demo（如下图）

一个完整的工程除了需要.c文件之外，还需要引用头文件
头文件‘task.h’, ‘queue.h’, ‘semphr.h’, ‘timers.h’ ,‘event_groups.h’ 等