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很多STM32单片机初学者都是从裸机开始的，裸机确实也能开发出好的产品。但是，作为一个嵌入式软件工程师，况且用的并不是51那种低端单片机，如果只会用裸机开发产品，那肯定是不够的。0 u" c }8 ^+ A" s8 o
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要从裸机的思维转变到RTOS（Real Time Operating System）的思维，其实需要一个过程，而且开始的一段时间会很痛苦。但过一段时间理解了一些内容，能写一些Demo之后，你会发现其实RTOS也不难。: X* z9 l$ A5 v2 j- I# t
. ]# D- U; c6 M$ Y" G9 C& E现在FreeRTOS在CubeMX工具中可以直接配置并使用，相当方便。
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# [# N# @2 U$ X为什么需要RTOS
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% n& V( V# N/ F, a9 A1 \为什么我们需要RTOS？就像最开始学C编程时，老师告诉我们，指针很重要，那时你肯定有一个大的疑问，指针到底有什么好？: C$ T6 b, L( q5 }5 H2 R9 H3 ]$ ]
2 R- e5 O' `2 a" d5 z: o9 C% j' O心里一直犯嘀咕着：不用指针不一样把程序编出来了？ 现在想想看C语言没了指针，是不是“寸步难行”呢。; e' Z, R0 k6 l3 \$ k& t; C
7 O/ l b% n- ?3 }8 ~8 Z回到正题，我们到底为什么需要RTOS？( ?4 n& p1 B0 D2 @$ e8 x
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这是最常见的一种思路，对于简单的系统当然是够用了，但这样的系统实时性很差。+ I. J' A3 O8 ^ c- i
- [ L) X1 ~& d& u比如“事务1”如果是一个用户输入的检测，当用户输入时，如果程序正在处理事务1下面的那些事务，那么这次用户输入将失效，用户的体验是“这个按键不灵敏，这个机器很慢”，而我们如果把事务放到中断里去处理，虽然改善了实时性但会导致另外一个问题，有可能会引发中断丢失，这个后果有时候比“慢一点”更加严重和恶劣！
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又比如事务2是一个只需要1s钟处理一次的任务，那么显然事务2会白白浪费CPU的时间。
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改进思路5 s! H1 t8 @( a7 ~$ x/ d
. H6 ] y6 b. n) }/ z) r看到上面裸机开发的局限了吗？
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加Q2859780203，一起探讨，获取更多资料
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4 @. n, i0 I2 a2 ?: Q可以看到，这种改进后的思路，使得事务的执行时间得到控制，事务只在自己的时间片到来后，才会去执行。但这种方式仍然不能彻底解决“实时性”的问题，因为某个事务的时间片到来后，也不能立即就执行，必须等到当前事务的时间片用完，并且后面的事务时间片没到来，才有机会获得“执行时间”。 9 w5 g- C9 x, F* T( W
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这时候我们需要继续改进思路,为了使得某个事务的时间片到来后能立即执行，我们需要在时钟中断里判断完时间片后，改变程序的返回位置，让程序不返回到刚刚被打断的位置，而从最新获得了时间片的事务处开始执行，这样就彻底解决了事务的实时问题。
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& F1 m* ]+ ] L6 \, `( ]$ k+ j我们在这个思路上，进行改进，我们需要在每次进入时钟中断前，保存CPU的当前状态和当前事务用到的一些数据，然后我们进入时钟中断进行时间片处理，若发现有新的更紧急的事务的时间片到来了，则我们改变中断的返回的地址，并在CPU中恢复这个更紧急的事务的现场，然后返回中断开始执行这个更紧急的事务。
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' j+ F0 G D% p, R/ n/ j- v4 P/ ]# c) ~使用RTOS的好处
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上面那段话，对于初学者来说，可能有些不好理解。! U7 R) `. i, H/ t& v
' z( z3 i7 M6 x) m* I" a4 r事实上，这是因为要实现这个过程是有些复杂和麻烦的，这时候我们就需要找一个操作系统(OS)帮我们做这些事了，如果你能自己用代码实现这个过程，事实上你就在自己写操作系统了。
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/ P3 L4 i. R% n其实从这里也可也看出，操作系统的原理其实并不那么神秘，只是一些细节你很难做好。我们常见的RTOS基本都是这样的一个操作系统，它能帮你完成这些事情，而且是很优雅的帮你完成！" T4 F8 n+ [* C! L' R+ o
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RTOS的用处远不止帮你完成这个“事务时间片的处理”，它还能帮你处理各种超时，进行内存管理，完成任务间的通信等。3 {: M! P( n: r8 d2 M6 u2 M. C/ Q% t) b
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有了RTOS，程序的层次也更加清晰，给系统添加功能也更方便，这一切在大型项目中越发的明显！8 m8 R6 s9 O# l* c0 p
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发表于 2021-10-12 10:50
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