1. 裸机和RTOS

1.1 裸机

裸机称为前后台系统，前台系统指的中断服务函数，后台系统指的大循环，即应用程序。 例如：打游戏和回复信息，需要打完游戏才可以回复信息，或者回复完信息才可以打游戏

1.1.1 特点

• 实时性差 应用程序轮流执行
• delay 空等待，CPU不执行其他代码（浪费资源）
• 结构臃肿 实现功能都放在无限循环

1.2 RTOS

全称：Real Time OS，就是实时操作系统，强调实时性。类似快速交替做两件事，看作同步进行！

1.2.1 特点

• 实时功能划分多个任务

• 延时函数

  不会空等待，会让出CPU的使用权给其他任务，即任务调度

• 抢占式

  高优先级任务抢占低优先级任务

• 任务堆栈

  每个任务都有自己的栈空间，用于保存局部变量以及任务的上下文信息

特别注意：

1. 中断可以打断任意任务
2. 任务可以同优先级

1.2.2 FreeRTOS

免费的嵌入式实时操作系统。

1.2.2.1 特点

1. 免费开源
2. 可裁剪
3. 简单易用，可移植性好
4. 任务优先级分配没有限制，多任务可以同一优先级
5. 可创建的实时任务数量没有软件限制
6. 支持抢占式、协程式、时间片流转任务调度

2. FreeRTOS基础知识

2.1 任务调度

调度器就是使用相关的调度算法来决定当前需要执行的任务

2.1.1 FreeRTOS支持的任务调度方式

1. 抢占式调度

   针对优先级不同的任务，每个任务都有一个优先级，优先级高的任务可以抢占优先级低的任务。

• 高优先级任务，优先执行
• 高优先级任务不停止，低优先级任务无法执行
• 被抢占CPU的任务将会进入就绪态

2. 时间片调度

   主要针对优先级相同的任务，当多个任务的优先级相同时，任务调度器会在每一次系统时钟节拍到的时候切换任务

• 同等级优先级任务，轮流执行；时间片流转
• 一个时间片大小，取却为滴答定时器中断频率
• 注意任务中途被打断或阻塞，没有用完的时间片不会再使用，下次该任务得到执行还是按照一个时间片的时钟节拍运行

3. 协程式调度

   其实就是轮询，FreeRTOS虽然还支持，但是官方以及不再开发协程式调度

2.2 任务状态

2.2.1 FreeRTOS中任务共存在4种状态

1. 运行态

   正在执行的任务，该任务就处于运行态，在STM32中，同一时间仅一个任务处于运行态

2. 就绪态

   如果该任务已经能够被执行，但当前还未被执行，那么该任务处于就绪态

3. 阻塞态

   如果一个任务因延时或者等待外部事件发生，那么这个任务就处于阻塞态

4. 挂起态

   类似于暂停，调用函数vTaskSupend()进入挂起态，需要调用解挂函数vTaskResume()才可以进入就绪态

2.2.2 特点

• 只有就绪态可转变成运行态
• 其他状态的任务想运行，必须先转变成就绪态

2.2.3 任务状态列表

除了运行态，其他三种任务状态都有其对应的任务状态列表。调度器总是在所有处于就绪列表的任务中，选择具有最高优先级的任务来执行

1. 就绪列表

    pxReadyTasksLists[x]，x代表任务优先级数值
   

2. 阻塞列表

    pxDelayedTaskList
   

3. 挂起列表

    xSuspendedTaskList