一、裸机与RTOS

1.1、裸机

不带操作系统，又称为前后台系统，前台系统指中断服务函数，后台系统指主程序的大循环，即应用程序。

特点：

1）实时性差（程序轮流执行）

2）空等待（在delay时，cpu不执行其他代码）

3）结构性差（实现功能全放在主函数循环中）

1.2、RTOS

Real-time OS，也就是实时操作系统。

特点：

1）多任务，每个功能可以划分为一个任务

2）任务调度，高优先级任务延时时，会让出cpu试用期给低优先级使用

3）任务抢占，高优先级任务可以抢占低优先级任务

4）任务堆栈，每个任务都有自己的栈空间，用来保存相关数据

注意点：

1）中断可以打断任何等级的任务

2）可以存在优先级相同的不同任务

二、FreeRTOS简介

2.1、介绍

Free，免费的，RTOS实时操作系统，FreeRTOS就是一个免费的嵌入式实时操作系统。

2.2、特点

1）免费开源（降低了开发成本）

2）可裁剪（核心代码只有三个.c文件，9000行）

3）简单（可移植性好）

4）优先级不限（任务优先级分配没有限制，多任务可以同一优先级，硬件限制0-31）

5）任务不限（可创建的实时任务没有软件限制）

6）支持抢占/协程/时间片（任务调度）

2.3、如何查找相关资料

1）官网：https://www.freertos.org/

2）网络上其它分享平台如：正点原子学习资料、野火学习资料

ARM Cortex-M知识参考：<Cortex M3权威指南（中文）><Cortex M3、M4权威指南>

三、FreeROTS基础

3.1、任务调度

FreeROTS支持三种任务调度方式，如下：

1）抢占式调度：针对优先级不同的任务，每个任务都有一个优先级，优先级高的任务可以抢占优先级低的任务；

2）时间片调度：一个时间片就等于SysTick中断周期（默认1ms），可设置，针对优先级相同的任务，当多个任务的优先级相同时，任务调度器会跟根据系统时钟节拍到的时候切换任务；

3）携程式调度：当前执行任务将会一直运行，同时高优先级的任务不会抢占的优先级的任务，FreeROTS现在虽然还支持，但是官方已经表示不会在更新携程式调度。

3.2、任务状态

FreeROTS中任务存在4中状态，如下：

1）运行态：正在执行的任务，该任务就处于运行态，在STM32中，同一时间仅一个任务处于运行态；

2）就绪态：该任务已经能够执行，但目前还未被执行，那么该任务就处于就绪态；

3）阻塞态：任务因延时或等待外部事件发生，那么这个任务就处于阻塞态；

4）挂起态：类似于暂停，调用函数vTaskSuspend()进入挂起态，需要调用解挂函数vTaskResume()才可以进入就绪态。

注意：

1）任务中途被打断或阻塞，没有用完的时间片不会被二次使用，在下次轮到该任务执行时，分配的是一个新的时间片；

2）仅就绪态可转变成运行态；

3）其它状态的任务想运行，必须先转变成就绪态。

四种状态转换图，如下图1：

图1

这四种状态中，除了运行态，其他三种任务状态的任务都有其对应的任务状态列表，如下：

就绪列表：pxReadyTasksLists[x]，其中x代表任务优先级数值-->常用硬件较为稳定0-31，数字大优先级高

阻塞列表：pxDelayedTaskList

挂起类别：xSuspendedTaskList