Freertos入门（一）概述

为什么要学习freertos？

1.1.嵌入式系统通常需要处理实时任务，即任务必须在严格的时间限制内完成。

1.2.嵌入式系统往往需要同时处理多个任务，例如数据采集、通信、控制等。

1.3.嵌入式系统的资源（如内存、CPU、外设等）通常有限。FreeRTOS提供了内存管理、任务优先级管理、资源保护（如互斥量和信号量）等机制，帮助开发者高效利用系统资源

1.4.任务之间可共享数据或同步操作

1.5.FreeRTOS支持多种处理器架构（如ARM Cortex-M、RISC-V、AVR等），并且代码结构清晰，易于移植到不同的硬件平台。

1.6.FreeRTOS是开源的

1.7.FreeRTOS的API（软件系统之间或软件组件之间进行交互的接口。它定义了一组规则、协议和工具，允许不同的软件系统或组件相互通信和协作。简单来说，API 是一个“桥梁”，帮助开发者以一种标准化的方式访问和使用某些功能或服务）设计简单

学习freertos需要什么？

基础知识准备

在开始学习FreeRTOS之前，需要掌握以下基础知识：

• C语言编程：FreeRTOS是用C语言编写的，熟练掌握C语言是学习FreeRTOS的前提。

• 嵌入式系统基础：了解嵌入式系统的基本概念，如中断、定时器、GPIO等。

• 处理器架构：熟悉目标处理器的架构和指令集，如ARM Cortex-M系列。

2.1 FreeRTOS核心概念

学习FreeRTOS的核心概念是掌握其工作原理的关键。以下是FreeRTOS的核心概念：

• 任务（Task）：任务是FreeRTOS中的基本执行单元，每个任务都有自己的栈和优先级。

• 调度器（Scheduler）：调度器负责决定哪个任务在何时执行。FreeRTOS支持抢占式调度和时间片轮转调度。

• 队列（Queue）：队列用于任务间的数据传输，支持先进先出（FIFO）和后进先出（LIFO）模式。

• 信号量（Semaphore）：信号量用于任务间的同步和互斥，分为二进制信号量和计数信号量。

• 互斥量（Mutex）：互斥量用于保护共享资源，防止多个任务同时访问。

• 事件组（Event Group）：事件组用于任务间的事件通知和同步。

2.2 FreeRTOS API学习

FreeRTOS提供了丰富的API接口，开发者可以通过这些接口实现任务管理、内存管理、任务间通信等功能。以下是常用的API分类：

• 任务管理API：如xTaskCreate()、vTaskDelete()、vTaskDelay()等。

• 队列管理API：如xQueueCreate()、xQueueSend()、xQueueReceive()等。

• 信号量管理API：如xSemaphoreCreateBinary()、xSemaphoreGive()、xSemaphoreTake()等。

• 事件组管理API：如xEventGroupCreate()、xEventGroupSetBits()、xEventGroupWaitBits()等。

2.3FreeRTOS应用实践

通过实际项目应用FreeRTOS，可以加深对其工作原理的理解。以下是一些常见的应用场景：

3.2 进阶篇

3.3实战篇

• 多任务处理：在嵌入式系统中实现多个任务的并发执行。

• 任务间通信：使用队列、信号量等机制实现任务间的数据传输和同步。

• 资源管理：使用互斥量保护共享资源，防止资源竞争。

• 实时控制：利用FreeRTOS的实时性，实现精确的定时控制和事件响应。

• FreeRTOS学习大纲

  3.1 基础篇

• FreeRTOS简介与安装

  • FreeRTOS的特点与应用场景

  • FreeRTOS的安装与配置

• 任务管理与调度

  • 任务的创建与删除

  • 任务的优先级与调度

  • 任务的延时与挂起

• 内存管理

  • FreeRTOS内存管理方案

  • 内存分配与释放

• 任务间通信

  • 队列的使用

  • 信号量的使用

  • 事件组的使用

• 中断管理

  • 中断服务例程（ISR）与任务间的通信

  • 中断优先级与任务优先级的协调

• 定时器与软件定时器

  • 硬件定时器的使用

  • 软件定时器的使用

• 调试与优化

  • FreeRTOS的调试工具

  • 性能优化与资源管理

• 多任务处理项目

  • 实现多个任务的并发执行

  • 任务间的通信与同步

• 实时控制项目

  • 利用FreeRTOS实现精确的定时控制

  • 实时事件响应与处理

• 资源管理项目

  • 使用互斥量保护共享资源

  • 资源竞争与死锁的避免