FreeRTOS简介
FreeRTOS简介
1. RTOS 简介
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
RTOS 的多个工作流如下图示：
RTOS 工作原理如下图示：
RTOS 通用组件如下图示：
RTOS 的特点：
- 更好的事件实时处理机制
- 更高效利用 CPU 资源
- 通用的任务管理框架
2. FreeRTOS 介绍
FreeRTOS 是 RTOS 的一种，尺寸非常小，可运行于微控制器上。微控制器是尺寸小，资源受限的处理器，它在单个芯片上包含了处理器本身、用于保存要执行的程序的只读存储器（ROM 或 Flash）、所执行程序需要的随机存取存储器（RAM），一般情况下程序直接从只读存储器执行
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
在实际使用 FreeRTOS 的时候我们需要根据自已的需求来配置 FreeRTOS，不同架构的 MCU 在使用的时候配置也不同，下面介绍 FreeRTOS 配置文件详解
- 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药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 |
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