实时操作系统

1、概述

1、FreeRTOS 是由 Real Time Engineers Ltd 出品，是一款市场领先的 RTOS。现在已经支持几十种处理器架构。
2、Free即免费的，RTOS全称是 Real Time Operating System，中文就是实时操作系统。注意，RTOS不是指某一个确定的系统，而是指一类系统。比如μC/OS，FreeRTOS，RTX，RT-Thread等这些都是 RTOS 类操作系统。
3、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，就给人们造成了同一时刻有多个任务同时运行的错觉。
4、FreeRTOS 操作系统是由用户给每个任务分配一个任务优先级，任务调度器就可以根据此优先级来决定下一刻应该运行哪个任务。
5、FreeRTOS 最大的优势就是开源免费，商业使用的话不需要用户公开源代码，也不存在任何版权问题，是当前小型嵌入式操作系统市场使用率最高的。

2、用实时操作系统做嵌入式开发的优势

2.1软件角度分析

1、并发性
2、模块化（高内聚，低耦合）
3、生态：很多高级软件组件，必须依赖于操作系统来实现
4、实时性
5、可重用性

2.2操作系统带来的优势

线程方式的并发任务处理，解决模块化问题，同时保证实时性。
1、模块化
2、并发性
3、实时性
4、开发效率
5、软件生态（自己玩->大家一起玩）

3、三大操作系统

1、UCOS
2、RT-Thread
3、FreeRTOS

详情看下面网站入口
UCOS官网入口RT-Thread官网入口FreeRTOS官网入口

4、选择FreeRTOS原因（官方表达）

FreeRTOS 用户程序架构设计 freertos简介_模块化

5、代码规范

5.1 代码结构

内核代码文件（官方描述）

  • croutine.c/croutine.h: 协程，在8位/16位平台下效率比较高，在32位平台建议使用任务task。
  • event_groups.c / event_groups.h:顾名思义，这个是事件组的实现。
  • heap_x.c：内核堆实现，FreeRTOS提供了heap_1.c ～ heap_5.c 5种堆管理器，各有优缺点，需要根据应用进行选择。
  • list.c/list.h：链表实现，主要为调度器提供数据结构算法支持服务。比如任务链表。
  • port.c/portmacro.h：硬件相关层级可移植抽象，主要包括SysTick中断，上下文切换，中断管理，具体实现很大程度上取决于平台（单片机体系硬件内核和编译器工具集）。通常以汇编语言实现。
  • queue.c/queue.h/semphr.h：信号量、互斥体实现。
  • tasks.c/task.h:任务管理器实现。
  • timers.c/timers.h：软件定时器实现。
  • FreeRTOS.h：选编译配置文件，用于汇总所有源文件的编译选择控制。
  • FreeRTOSConfig.h：FreeRTOS内核配置，Tick时钟和irq中断配置。

5.2 代码规范

5.2.1 变量

c – char 字符型变量
s – short 短型变量
l – long 长整型变量
x – portBASE_TYPE 在 portmacro.h 中定义，便于移植的数据类型转定义
u – unsigned 无符号整型
p - pointer 指针

举例：

//x表示portBASE_TYPE, u 表示无符号型
PRIVILEGED_DATA static volatile TickType_t xTickCount = ( TickType_t ) configINITIAL_TICK_COUNT;
PRIVILEGED_DATA static volatile UBaseType_t uxTopReadyPriority = tskIDLE_PRIORITY;
 
//比如在list.h 中
struct xLIST_ITEM
{
    configLIST_VOLATILE TickType_t xItemValue;
    //指针以p打头
    struct xLIST_ITEM * configLIST_VOLATILE pxNext; 
    struct xLIST_ITEM * configLIST_VOLATILE pxPrevious; 
    void * pvOwner; 
    struct xLIST * configLIST_VOLATILE pxContainer; 
};
5.2.2 函数

v ：void 无返回类型
x ：返回portBASE_TYPE
prv ：私有函数，模块内使用

举例：

//ux 表示无符号portBASE_TYPE 返回值
//List表示该函数所属文件
//Remove函数名
UBaseType_t uxListRemove( ListItem_t * const pxItemToRemove ) PRIVILEGED_FUNCTION;

//又比如prv 表示模块内函数
static TickType_t prvGetNextExpireTime( BaseType_t * const pxListWasEmpty ) PRIVILEGED_FUNCTION;
5.2.3 宏

port：比如portable.h中portMAX_DELAY
task：比如task.h中task_ENTER_CRITICAL
pd ：例如projdefs.h中定义的pdTRUE
config：例如 FreeRTOSConfig.h中定义的configUSE_PREEMPTION
err：例如 projdefs.h中定义的errQUEUE_FULL

总结：复杂的代码规范是否能提高代码的可读性，提高阅读性就要看自己。