FreeRTOS

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FreeRTOS简介

  • FreeRTOS是一个迷你的实时操作系统内核。

  • 作为一个轻量级的操作系统，功能包括：任务管理、时间管理、信号量、消息队列、内存管理、记录功能、软件定时器、协程等，可基本满足较小系统的需要

  • FreeRTOS能在小RAM单片机上运行。FreeRTOS操作系统是完全免费的开源操作系统，具有源码公开、可移植、可裁减、调度策略灵活的特点，可以方便地移植到各种单片机上运行

  • 目前github上最新FreeRTOS的版本是2021年12月发布的Release版本（FreeRTOSv202112.00），版本号：FreeRTOS Kernel V10.4.6

  • github上最新的10.4 LTS版本是2020年12月发布的版本（FreeRTOSv202012.04-LTS），版本号：FreeRTOS Kernel V10.4.3 LTS Patch 2

  • 目前Armino平台使用的是2021年7月发布的版本，比10.4 LTS版本稍新的Release版本（FreeRTOSv202107.00），版本号：FreeRTOS Kernel V10.4.4

FreeRTOS通用架构

FreeRTOS Architecture

FreeRTOS 架构

  • 一个FreeRTOS 系统主要由BSP驱动+内核+组件组成（如上图）。内核包含多任务调度、内存管理、任务间通信的功能，组件包含网络协议、外设支持等。

  • FreeRTOS内核是可剪裁的，组件也是可选的。由于嵌入式应用往往对内存空间的要求十分苛刻，所以一个可剪裁的RTOS对于嵌入式应用非常重要。这使得FreeRTOS的核心代码只有9000行左右。

功能和特点

  • 用户可配置内核功能

  • 多平台的支持

  • 提供一个高层次的信任代码的完整性

  • 目标代码小，简单易用

  • 遵循MISRA-C标准的编程规范

  • 强大的执行跟踪功能

  • 堆栈溢出检测

  • 没有限制的任务数量

  • 没有限制的任务优先级

  • 多个任务可以分配相同的优先权

  • 队列，二进制信号量，计数信号灯和递归通信和同步的任务

  • 优先级继承

  • 免费开源的源代码

FreeRTOS 小结

  • 作为一个轻量级的操作系统，FreeRTOS提供的功能包括：任务管理、时间管理、信号量、消息队列、内存管理、记录功能等，可基本满足较小系统的需要。FreeRTOS内核支持优先级调度算法，每个任务可根据重要程度的不同被赋予一定的优先级，CPU总是让处于就绪态的、优先级最高的任务先运行。FreeRTOS内核同时支持轮换调度算法，系统允许不同的任务使用相同的优先级，在没有更高优先级任务就绪的情况下，同一优先级的任务共享CPU的使用时间。

  • FreeRTOS的内核可根据用户需要设置为可剥夺型内核或不可剥夺型内核。当FreeRTOS被设置为可剥夺型内核时，处于就绪态的高优先级任务能剥夺低优先级任务的CPU使用权，这样可保证系统满足实时性的要求；当FreeRTOS被设置为不可剥夺型内核时，处于就绪态的高优先级任务只有等当前运行任务主动释放CPU的使用权后才能获得运行，这样可提高CPU的运行效率。

  • 在嵌入式领域，FreeRTOS是不多的同时具有实时性，开源性，可靠性，易用性，多平台支持等特点的嵌入式操作系统。目前，FreeRTOS已经发展到支持包含X86，Xilinx，Altera等多达30种的硬件平台，其广阔的应用前景已经越来越受到业内人士的瞩目。