FreeRTOS系列|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