你还在裸奔?为什么不用协同式操作系统?

最近又开始用Keil的RTX协同式RTOS了,非常喜欢MCU加协同式操作系统写项目,因为,非常爽,喜欢这种感觉,所以写一些心得。

协同时操作系统的优点:

1. 效率高,没有强制切换现场,仅有一个Systick中断,而且可以设置为1秒或10秒中断一次,可以忽略不计。

2. 双刃剑问题,RTOS是个好东西,但容易伤到自己,而协同式操作系统相对安全,由于是自己切换,多个线程中,可避免资源互斥,甚至不用去使用Mutex,当然不建议这样写代码,但在一些高频操作的代码中,可以不用Mutex,更大地提高效率。

3.中断系统与RTOS共存,你可以设置一个Timer中断服务,比操作系统的先级更高,能做一些实时的事性,如果是抢占式RTSO,则会影响到系统切换的实时性,并且抢占式操作系统也没有提供API来解决中断与任务间的互斥问题。

4爽,这不属于协同式操作系统的优点,但是,当你在使用协同式操作系统的软件项目时,也意味着:所有软件代码,都是自己写的,才能手动释权切换。这样多项目才会爽,不会有不可掌控的Bug,头发也不会掉太多。

5.短小精悍,OS本身代码量小,占用内存小。

6. 代码逻辑清晰,可维护性强,这个不属于协同式操作系统的优点,当然还是抢占式任务的代码更优雅,但是相对裸奔的人,为何你还在裸奔?裸奔是写不出好的软件的,快点上操作系统吧。(这句话是本文的中心思想)

协同时操作系统的缺点:

  1. 因为协同式操作系统是手动切换的,可以在一段时间内,不被打扰地干一件事,但也是缺点,不能在小颗粒度上保证其它任务的实时性。当然,小颗粒的实时性,用抢占式操作系统也做不到,除非你用一个【高主频MCU】+【抢占式操作系统】。
  2. 如果你的项目中有Ctrl+V来的代码,你的脑子无法操心,或是从网上Down来的闭源的Lib,或是有一个大佬股东写的控权加密源代码,那么,你不配使用协同式操作系统。因为那些代码里面无法手动释权。
  3. 协同式切换,各线程中轮流执行的,没有优先级的概念,但其实也可以手动实现。通过各个线程中的osDelay(),释放的时间不同,也就是优先级了。
  4. 不适合小颗粒度实时性要求的项目,自己得非常清楚每个外设的操作速度与要求,不在什么地方都频繁地释权,否则可能会因为代码的累积,造成时序超出范围。
    例如:用软件I2C通讯时,中间的波形操作用了释权,而另一个线程,则是把SRAM中的显示数据通过SPI传输到带控制器的LCD,这个操作可能要用很长时间,中间不能释权(会造成画面刷新时卡顿割裂)。当然这个例子比较傻,我就干过,正常的,不要用软件I2C,也不要用小MCU跑视频。

总结:

协同式操作系统,适合【一个超高实时性任务】+【多个无实时性要求的任务】。

协同式操作系统,适合用于你怕用OS太繁琐,而想用裸奔来完成的项目,它能使你的代码优雅。

协同式操作系统,适合低端MCU,低成本的项目。

协同式操作系统,适合一个人或小团队合维护的软件项目。
协同式操作系统,适合所有源代码,都能掌控的项目。
……

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