FreeRTOS学习笔记-基于STM32（1）基础知识

一、裸机与RTOS

我们使用的32板子是裸机，又称前后台系统。裸机有如下缺点：

1、实时性差。只能一步一步执行任务，比如在一个while循环中，要想执行上一个任务，就必须把下面的任务执行完，循环一遍后才能执行这个任务；

2、浪费资源。在程序delay延时的时候会进入空等待，此时CPU不执行其他代码；

3、结构臃肿。实现的功能都放在无限循环中。

但RTOS（Real Time OS），实时操作系统就可以解决这些问题。RTOS有以下特点：

1、分而治之。实现的功能可以划分为多个任务；

2、任务调度。在延时函数时，不会进入空等待，而是让CPU执行其他任务；

3、抢占式。高优先级的任务可以抢占低优先级的任务；

4、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。

注意：中断可以打断任意任务；任务可以同等优先级。

二、任务调度

1、任务调度器

使用相关的调度算法来决定当前需要执行的任务

2、调度方式

①抢占式调度：

主要针对优先级不同的任务，每个任务都有一个优先级，优先级高的任务先执行，高优先级的任务可以抢占低优先级的任务；

        注意：

        高优先级的任务优先执行；

        高优先级的任务不停止，低优先级的任务无法执行；

        被抢占的任务将进入就绪态

②时间片调度：

主要针对优先级相同的任务，优先级任务相同的时候，任务调度器在每一个系统时钟节拍到的时候切换任务，即每一个任务执行一个滴答定时器中断周期的时间，然后执行别的任务；

        注意：

        同等优先级任务会轮流执行，时间片流转；

        一个时间片大小取决于滴答定时器中断频率；

        如果任务被中途打断或阻塞，没有用完的时间片不会再次使用，而是直接跳过。

③协程式调度（了解即可）：

一个任务执行完后才能执行另一个任务，且不能被抢占。

三、任务状态

1、FreeRTOS的任务状态

①运行态：即正在执行的任务，STM32中，同一时间只有一个任务处于运行态；

②就绪态：任务已经能够被执行但还未执行；

③阻塞态：任务因延时或等待外部事件发生；

④挂起态：类似暂停，调用vTaskSuspend（）进入挂起态，调用vTaskResume（）解挂函数解除挂起态。

        注意：

        ①：挂起态解除后会进入就绪态；

        ②：仅就绪态才可以转变为运行态；

        ③：其他状态想要运行，必须先转变为就绪态。

2、状态之间的转换

四、状态列表

这四种状态中，除了运行态，其他三种任务状态都有对应的任务状态列表：就绪列表（pxReadyTasksList[x]）；阻塞列表（pxDelayedTaskList[x]）；挂起列表（xSuspendedTaskList[x]）其中x代表任务优先级数值，为0~31。

而任务调度器总是在所有处于就绪列表的任务中，选择优先级最高的任务来执行，如果优先级相同，就使用时间片调度，“同时”执行同一优先级的任务。