芯耀
258
大家好，我是專注分享職業(yè)規(guī)劃/技術科普/智能改變生活有關原創(chuàng)文章的allen康哥。
很多關注公眾號的朋友想入門嵌入式，很大可能都是從Arduino、STM32這些單片機開始的。如果你只是點個燈，那裸機直接用main循環(huán)干就完事了！但是如果你想同時讀取傳感器、控制LED、發(fā)送數(shù)據(jù)這些事一起做。是不是有點難受了？
這個時候，今天的主角就登場了——FreeRTOS。你可以簡單的理解它是嵌入式單片機開發(fā)中的“超級管家”，下邊就帶大家了解下這家伙的厲害之處。
首先第一個問題，大家可能會想知道，什么是操作系統(tǒng)？
我們之所以可以用手機同時聊微信、聽歌、刷網(wǎng)頁，這其實就是后臺的操作系統(tǒng)在干活。操作系統(tǒng)非常忙，它會一邊管理像CPU、內存、屏幕、鍵盤、網(wǎng)卡等這種硬件。另一邊處理瀏覽器、游戲等等這種軟件應用。操作系統(tǒng)讓軟件亂流是用這些硬件資源，讓我們感覺就像軟件在同時運行。這種能力叫多任務處理。正是這種多任務處理能力，讓我們不用直接面對復雜的硬件細節(jié)，開發(fā)軟件更快、更簡單、更容易維護。
然后就是第二個問題，為什么嵌入式單片機開發(fā)需要操作系統(tǒng)？
單片機芯片對比我們日常使用的手機來說性能是相當弱的，資源也很緊張，flash基本都是KB這種級別！所以嵌入式硬件某種程度來說就是做專一事件的定制硬件，比如控制智能鎖、監(jiān)測心率、驅動電機等等。所以這種設備就對實時性有很強的要求，不能說可快可慢那還得了。
所以一般的通用系統(tǒng)就不適合嵌入式開發(fā)了，因為這些系統(tǒng)更在意用戶體驗，所以專家們就設計了一款專為實時性設計的操作系統(tǒng)——RTOS ，翻譯過來就是Real Time Operating System，實時操作系統(tǒng)。這個系統(tǒng)的強項就在于“調度器”RTOS的調度器核心目標就是：確保任務執(zhí)行的順序和時間可預測！
第三個問題，那怎么實現(xiàn)時間可預測呢？沒錯，靠“優(yōu)先級”！
在RTOS開發(fā)中，你要把要做的任務都定義好，這種我們叫他“task”。然后給每一個task分配一個優(yōu)先級，比如緊急的剎車任務優(yōu)先級最高，閃個狀態(tài)燈的任務優(yōu)先級低調度器時刻盯著：哪個“就緒”的Task優(yōu)先級最高？優(yōu)先級最高的Task馬上獲得CPU執(zhí)行權！它不主動讓出（比如等待事件、延時）或者被打斷（被更高優(yōu)先級Task搶占），就占著CPU不放！
然后就是第四個問題，也是今天的主題，F(xiàn)reeRTOS是個啥？
簡單來說，F(xiàn)reeRTOS就是剛才說的嵌入式操作系統(tǒng)中的一種，而且是比較優(yōu)秀的一種。除了具備上述操作系統(tǒng)的功能外，它是完全免費開源的，無論個人學習、做項目、甚至拿去開發(fā)商業(yè)產品賣錢，都不用交任何費用！
而且，它是一個經(jīng)過商業(yè)考驗的可靠系統(tǒng)，比如NXP恩智浦、意法半導體ST、英飛凌Infineon、瑞薩Renesas、TI德州儀器、英偉達NVIDIA這些企業(yè)都和FreeRTOS的開發(fā)團隊緊密合作。
還一個得天獨厚的優(yōu)勢，它被集成在這些大廠的芯片參考設計和開發(fā)工具里，包括國內同學最熟悉的STM32CubeMX。另外FreeRTOS還有龐大的社區(qū)，各種學習資料豐富，很適合學習。
