个人对嵌入式操作系统入门的一些理解

早期嵌入式开发没有嵌入式操作系统的概念 ，一般程序为顺序执行，遇到跳转指令则跳转到相应地址执行，执行到程序末尾循环执行，中断来时保护现场执行中断服务程序，执行完后返回，比如用51单片机基本就没有操作系统的概念。通常把程序分为两部分：前台系统和后台系统。 简单的小系统通常是前后台系统，这样的程序包括一个死循环和若干个中断服务程序：应用程序是一个无限循环，循环中调用API函数完成所需的操作，这个大循环就叫做后台系统。中断服务程序用于处理系统的异步事件，也就是前台系统。前台是中断级，后台是任务级。

原文链接：嵌入式操作系统入门讲解-359电子信息技术

无操作系统程序运行过程

 

一般嵌入式程序结构

   

非操作系统的中断过程

这里就是平时我们无操作系统的运行结果，现在比如我在运行task3，突然又想马上运行task1，这怎么办？前后台程序就会让后面的任务执行之后，再去执行task1，这样实时性受到影响。如果是无操作系统，要实现也可以，

大家可以想一下，如果在中断函数里改变了堆栈里的函数返回地址，会发生什么事？大家可以进一步想如果改变了其他通用寄存器会发生什么事？如果更改了堆栈指针呢？

其实，堆栈对于嵌入式程序设计是至关重要的，其作用不仅仅在中断处理中。事实上在所有用C写的程序都和堆栈关系密切。定时器中断改变SP指针的数值就可以返回不同的函数进入不同的任务！

定时器中断中改变SP指针的数值可以返回不同函数进入不同的任务

用中断，可是这样会让程序结构变得复杂，因为我想什么时候跳过就跳过，想什么时候执行就执行，所以固定的中断触发方式虽然也可以实现一些简单的跳转功能，但是当程序复杂之后，这样的无操作系统程序难以阅读和维护。这样在有操作系统的任务调度之后，就会让系统响应更具有实时性。

有操作系统的程序结构

从操作系统能否满足实时性要求来区分，可把操作系统分成分时操作系统和实时操作系统。

分时操作系统按照相等的时间片调度进程轮流运行，分时操作系统由调度程序自动计算进程的优先级，而不是由用户控制进程的优先级。这样的系统无法实时响应外部异步事件。

实时操作系统能够在限定的时间内执行完所规定的功能，并能在限定的时间内对外部的异步事件作出响应。

分时系统主要应用于科学计算和一般实时性要求不高的场合。实时性系统主要应用于过程控制、数据采集、通信、多媒体信息处理等对时间敏感的场合。

RTOS全称为：Real Time OS，就是实时操作系统，强调的是：实时性。

实时操作系统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 ，硬实时系统不允许超时，在软实时里面处理过程超时的后果就没有那么严格。

在实时操作系统中，我们可以把要实现的功能划分为多个任务，每个任务负责实现其中的一部分，每个任务都是一个很简单的程序，通常是一个死循环。 RTOS操作系统：FreeRTOS，uCOS，RTX，RT-Thread，DJYOS等。 RTOS操作系统的核心内容在于：实时内核。

可剥夺型内核：RTOS的内核负责管理所有的任务，内核决定了运行哪个任务，何时停止当前任务切换到其他任务，这个是内核的多任务管理能力。多任务管理给人的感觉就好像芯片有多个CPU，多任务管理实现了CPU资源的最大化利用，多任务管理有助于实现程序的模块化开发，能够实现复杂的实时应用。

实时操作系统的程序运行过程

可剥夺内核顾名思义就是可以剥夺其他任务的CPU使用权，它总是运行就绪任务中的优先级最高的那个任务。