RTOS全称为 Real Time Operation System,即实时操作系统。RTOS强调的是实时性,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,不允许超时;而软实时里对处理过程超时的要求则没有很严格。RTOS的核心就是任务调度

image.png

image.png

image.png

RTOS通用组件如下图示

image.png

微控制器用于深度嵌入式应用,一般都有非常明确、专门的工作。尺寸的限制以及专用的终端应用等性质,令其很少能使用完整的RTOS实现。因此FreeRTOS仅为内核提供了实时调度功能、任务间通信、时序和同步原语。更准确地说,它是一个实时内核,或实时执行器。命令控制台界面、网络栈等额外的功能可作为附加组件。

内核配置

FreeRTOS.h 文件中。需要定义在 FreeRTOSConfig.h 文件中。

如果想研究的透彻,可以把每个宏在哪里发挥作用的看一下。

  • 内核配置一
参数名称 参数说明
USE_PREEMPTION 定义调度器模式
CPU_CLOCK_HZ 定义CPU的主频
TICK_RATE_HZ 定义系统时钟节拍数
MAX_PRIORITIES 定义可供用户使用的最大优先级数
MINIMAL_STACK_SIZE 定义空闲任务的栈空间大小
MAX_TASK_NAME_LEN 定义任务名最大的字符数
USE_16_BIT_TICKS 系统时钟节拍计数使用TickType_t数据类型定义
IDLE_SHOULD_YIELD 用于使能与空闲任务同优先级的任务
  • 内核配置二
参数名称 参数说明
USE_MUTEXES 用于使能互斥锁
USE_RECURSIVE_MUTEXES 用于使能递归互斥锁
USE_COUNTING_SEMAPHORES 用于使能计数信号量
QUEUE_REGISTRY_SIZE 用于设置可以注册的信号量和消息队列个数
USE_APPLICATION_TASK_TAG 用于使能任务标记
ENABLE_BACKWARD_COMPATIBILITY 用于使能新版本对老版本的兼容特性
USE_PORT_OPTIMISED_TASK_SELECTION 用于优化优先级列表中要执行的最高优先级任务的算法
USE_TICKLESS_IDLE 用于使能tickless低功耗模式
USE_TASK_NOTIFICATIONS 使能任务间直接的消息传递,包括信号量、事件标志组和消息邮箱
  • 内存管理
参数名称 参数说明
MEMORY_ALLOCATION 定义内存分配模式
TOTAL_HEAP_SIZE 定义动态内存分配总长度
HEAP_NUMBER 定义动态内存管理方式
  • 任务运行信息获取配置
参数名称 参数说明
GENERATE_RUN_TIME_STATS 用于使能任务运行状态参数统计
USE_TRACE_FACILITY 使能此配置将添加额外的结构体成员和函数
USE_STATS_FORMATTING_FUNCTIONS 用户配置宏定义 configUSE_TRACE_FACILITY 和configUSE_STATS_FORMATTING_FUNCTIONS都为 1 的时候,将使能函数 vTaskList() 和 vTaskGetRunTimeStats(),如果两者中任何一个为 0,那么这两个函数都将被禁能
  • 软件定时器
参数名称 参数说明
USE_TIMERS 用于使能软件定时器
  • 中断优先级
参数名称 参数说明
LIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY 用于配置 FreeRTOS 用到的 SysTick 中断和 PendSV 中断的优先级
LIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY 定义了受 FreeRTOS 管理的最高优先级中断
  • 函数Include配置
参数名称 参数说明
vTaskPrioritySet 设置任务优先级
uxTaskPriorityGet 获取任务优先级
vTaskDelete 任务删除
vTaskCleanUpResources 清理任务资源
vTaskSuspend 任务挂起
vTaskDelayUntil 任务绝对延时
vTaskDelay 任务延时
xTaskGetSchedulerState 获取调度器状态
xTaskResumeFromISR 在中断中恢复任务
xQueueGetMutexHolder 获取互斥锁持有者
pcTaskGetTaskName 获取任务名称
uxTaskGetStackHighWaterMark 获取任务堆栈信息
xTaskGetCurrentTaskHandle 获取当前任务句柄
eTaskGetState 获取任务状态
xEventGroupSetBitFromISR 在中断中设置事件标志组
xTimerPendFunctionCall 定时器挂起后回调函数
xTaskAbortDelay 终止任务延时
xTaskGetHandle 获取任务句柄