FREE RTOS学习随记

最近开始学习实时操作系统提升知识面，刚好STM32的开发板附赠了FREE RTOS的学习手册，就据此来学习吧，

所谓RTOS，即Real-Time Opreating System，实时操作系统，这个系统最大的好处就是通过一系列的算法，实现了多任务的灵活切换。单片机本身是单核的，只能单条代码依序执行，所以这个实时也只是伪实时，只是通过灵活切换任务，降低各个任务之间的延时，以达到实时的目的。

那么RTOS是怎么实现多任务切换和管理的呢？系统中有一个模块被称为“任务调度器”，其实就是通过产生中断，在中断中实现任务切换，STM32就是在PendSV中切换任务，每次需要切换任务的时候，就产生一个PendSV中断。

任务调度有两种方式，一种是被动切换，一种是主动切换。被动切换，就是任务完整的跑完一个系统时钟（也可以称为时间片），这个系统时钟是RTOS的系统时钟，由硬件定时器实现，一次定时器溢出为一个时间片，所以RTOS内的延时计时都是以这个为单位的，而不是以硬件的时钟源为单位，比如定时器溢出时间是1S，那么RTOS的时间片就是1S。当时间片用完时，硬件定时器就会产生中断，在中断函数里面又会产生一个PendSV中断。

另外一种是主动切换，主动切换任务就是将当前任务由运行状态进入阻塞状态。任务的状态分为就绪态，运行态，阻塞态，和挂起态。系统中同一时间只能有一个任务处于运行态，任务只能从就绪态进入运行态。

既然是多任务系统，那么各个任务之间就有个先后顺序，即任务优先级。系统只会运行最高优先级的任务，所以要想执行低优先级的任务，就有两个方法，一个是修改任务优先级，另一个就是阻塞高优先级的任务。

一般情况下，各个任务之间互不干涉，因此每个任务都需要申请一块内存空间存放该任务的变量，保存切换任务时该任务的各个变量值已经代码执行到的地址。比如A任务执行了半个时间片，此时需要切换到B任务，切换任务之前就需要保存A任务的状态，比如代码执行到了哪一行，此时各个变量的值是多少，这样在之后才能恢复此任务的运行状态。

有时候各个任务之间需要传递信息，就需要创建一个队列，队列就是FIFO（先进先出），所有任务都可以访问队列，队列不属于某个任务。各个任务可以通过队列同步数据。