freeRTOS手册 -- 序言

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序言

关于FreeRTOS

FreeRTOS是由Real Time Enginners公司拥有，开发和维护。Real Time Enginners公司已经和世界各地的领军企业合作超过10年，为你提供优质的，商业级和高质量完全免费的软件支持。
FreeRTOS非常适用于微处理器和小微处理器上运行实时程序。这种程序通常是硬件和实时软件需求的混合。
软件的实时需求是一个时间期限状态，但违背时间期限不会导致系统不可用。比如按键响应太慢可能让系统看起来失去响应，但实际上不会让它无法使用。
硬件的实时需求是另一种的时间期限，违背这些时间期限会绝对的导致系统错误。比如，汽车的安全气囊破坏传感器输入，导致响应缓慢会造成更多伤害相比好的时候。
FreeRTOS是一个在嵌入式程序之上的实时系统(实时调度器)，它可以满足这些硬件实时需求。程序就像一个个独立被执行的线程一样初始化。单处理器系统上，一次只能有一个线程任务执行。内核会通过测试每个任务关联优先级决定执行哪个线程。最简单的方式程序设计者可以指定一个更高的优先级，以满足硬件实时需求，低优先级线程任务实现软件实时需求。这样确保硬件实时需求总是在软件实时需求之前执行，但程序优先级的设置往往没有这么简单。
如果你不是完全理解上面章节的概念也不要担心。接下来的章节会提供详细的解释，还会带有例子帮助你明白，怎么使用实时系统，怎么使用FreeRTOS。

价值观

FreeRTOS史无前例的成功源自它的价值观；FreeRTOS有专业开发，严格质量控制，健全的，富有支持的，不包括任何所有权不明确的属性，可以真正免费用于商业程序，在不公开你源代码的前提下。你也可以再不通知Real Time Enginners公司的前提下在应用商店发布你的产品。更不必说支付费用，有很多人就是这做的。如果有一天你想要额外的保证，或你的团队需要一个额外的书面保证或豁免，那么可以进行一个低价格的商业版升级。放心的使用它，你可以随时升级成商业版本。

术语说明

FreeRTOS中每个执行的线程叫任务。嵌入式社区没有一个统一的术语，但更习惯用任务，因为线程在一些应用领域有更多的含义。

为什么使用实时内核

如果程序相对简单，有很多不用系统写出优秀嵌入式程序的可靠技术，而且这些技术可能是最适用的方案。在更复杂的情形，可能就是用一个内核更适合，但零界点的判断却是主观性的。
如前面所述，任务优先级化可以确保程序满足处理期限要求，同时一个内核也会带来一些其他的好处。下面就给出了一个简明的表述:

• 抽象化时间信息
  内核会响应执行时间，并且为程序提供了时间相关的函数。这样就可以让程序的结构更简单，代码量也更少。
• 可维护性和可扩展性
  抽象化时间细节导致模块之间更少的依赖关系，允许程序以可控的和可预测的方式进化。因为内核可以响应时间，所以程序就可以更少的处理容易受硬件影响的代码。
• 模块化
  任务实独立模块，每一个都有一个定义好的目的
• 团队开发
  任务也应该有定义好的接口，程序员可以轻松的组建团队开发
• 方便测试
  如果任务都是定义好的独立模块，拥有明确的接口，它们就可以单独测试
• 代码复用
  模块化程度越好，更少的相互依赖，就更容易重复使用代码
• 提高性能
  用内核让程序完全的事件驱动，这样没有事件发生时就不会有处理器时间浪费。只有在有事情发生的时候才会执行代码。
  为了处理RTOStick中断和从一个任务切换到另外一个任务，需要保存有效的计数值。如果不用RTOS，通常程序中都需要包含一个时钟中断。
• 空闲时间
  开启调度器会自动创建一个空闲任务。当没有其他任务执行时它就会运行。空闲任务可以用于统计处理器备用性能，也可以用作后台检查，或者让处理器进入低耗电模式。
• 电源管理
  通过RTOS获取效率，就可以使处理器更多的时间运行在低耗点模式。
  可以通过每次进入空闲任务时将处理器置入低耗电模式，从而有效降低电能消耗。FreeRTOS还有一个特别的tick-less模式。使用tick-less模式让处理器消耗电能更低，而且保持在低耗电的时间更长。
• 灵活的中断操作
  可以通过推迟操作到程序创建的任务或FreeRTOS的守护任务中，使中断服务程序非常短小。
• 混合处理需求
  用一个简单的设计模式可以获取程序中的周期性的，连续性的和事件驱动的任务的混合。甚至软件和硬件需求也可以用合适的任务和优先级中断处理。

FreeRTOS功能

FreeRTOS有一下的基础功能

• 任务抢占和合作
• 灵活的任务优先级分配
• 灵活，快速，高效的任务通知机智
• 队列
• 二进制信号量
• 普通信号量
• 互斥锁
• 互斥继承锁
• 软件定时任务
• 事件组
• Tick勾子函数
• 空闲勾子函数
• 栈溢出检查
• 追踪记录
• 任务运行时状态收集
• 商业许可证选项和支持
• 一些架构的完全体中断嵌套
• tick-less模式，程序的极低耗电模式
• 合适的用软件管理中断堆栈

许可证，FreeRTOS,OpenRTOS,SafeRTOS家族

FreeRTOS开源协议用于确保:

1. FreeRTOS可以用于商用目的
2. FreeRTOS源码每个人都可以免费使用
3. FreeRTOS用户保有自己创造产品所有权
   更多许可证信息查看http://www.FreeRTOS.org/license
   OpenRTOS是由Real Time Enginners公司提供的，在FreeRTOS许可证之下的第三方版本。
   SafeRTOS和FreeRTOS共享同样的使用模块，但根据各种声名符合国际安全标准的实践，程序和流程进行开发。

包含的源码文件和项目

这本书中所有例子的源代码，预配置项目文件和所有的编译指令都以zip的压缩文件提供。你可以从http://www.FreeRTOS.org/Documentation/code网址下载zip文件，如果你没有下载成功。可能最新版本的zip文件还没有包含进FreeRTOS中。
本书中的所有屏幕截图都是来自于运行中的Windows电脑，使用的是Windows的系统。这里的FreeRTOS项目都是用免费的Visual Studio预配置和编译的，可以从http://www.microsoft.com/express下载。注意，Windows版本的FreeRTOS提供一个方便的测试开发平台方案，但它不提供真正的实时行为。