RTOS

1 为什么使用RTOS

嵌入式，最开始学习的时候，都用裸机编程，主要是熟悉怎么操作硬件电路。而在商业产品中，裸机程序是很难满足要求。当前的电子设备中，可能涉及到网络模块、蓝牙模块、定位系统（北斗/GPS）、陀螺仪、摄像头等，这些系统都需要实时响应，使用裸机编程，内部进行轮询，随着业务复杂度增加，写出来的程序将会出现各种漏洞，程序没有崩溃，人先崩溃了。使用操作系统后，对于复杂系统，仅需要关注业务实现和业务间的同步和通信。同时，使用操作系统，也有利于进行团队协作。大型的嵌入式项目，有良好的架构设计，和服务器编程（java/C++）类似，有利于代码的可读性和扩展性。
我也写过一些低端的嵌入式程序，曾经做过一个充电管理芯片编程，使用台湾的一款8位芯片，内存和运输速度极小，有部分还需要使用汇编编码。功能就是使用两个ADC管脚，采集电压，充电不同阶段，控制一个二极管以不同颜色和闪烁频率通知。这种嵌入式就只适用裸机编程，功能单一，对芯片成本极为敏感。即使是如此简单的功能，新手和老兵写出的代码可读性和健壮性还是差很多。老兵写出的代码，会带有部分操作系统多任务风格。同时可以充分利用芯片的性能和特性，增加一些辅助功能，比如为每个设备设置唯一电子编码、完成多种警示灯功能等。
使用操作系统的好处就不多说了，现在物联网设备越来越多，对于嵌入式的要求也越来越高，就像智能手机发展过程中的安卓系统。国内主流的系统有AliOS，华为liteOS，uCOS，RT-Thread，FreeRTOS等。前两者在围绕的自有的生态进行大量扩张，提供了大量的适配自有功能的组件，作为开源免费系统，正在对uCOS和FreeRTOS（亚马逊）市场形成很大威胁。


2怎么选择RTOS

使用哪个RTOS，完全就是一个偶然结果。最开始学习的是uCOS- II，不过都是N年前的学习的，对其中的基本盖宁还有印象，当时使用的IAR软件，自己也没有去裁剪内核，都是从老师的工程里直接拷贝的，按照老师的教学过程一步一步编写了几段代码实现最简单的按键、流水灯等，也接触到了一些名词，比如任务、信号量、队列、动态内存、阻塞态、就绪态、抢占式、优先级、时间片、钩子函数、IDLE任务、TICK任务等。有了这些基础，对自学其他操作系统有了很大帮助。
在实际商业工程中选择RTOS需要谨慎选择，当前国内公司对版权越来越重视，所以需要在一开始就要规避一些商业风险，之前在网上看了很多介绍，最后还是选择的FreeRTOS，其实原因就两个，一是免费，二是网上的资料多。uCOS在商业使用上存在风险，国内的RT-Thread在文档资料上要逊色一点，因为用户很多是中国人，英文资料比较少，当时也没有深入了解过，后来深入读了官网的文档，觉得也很不错，有很多实用组件。我使用的是STM32的芯片，这个芯片在官网上对FreeRTOS的支持更多，其中在cubemx中直接集成，这样对推广该系统有很大促进。对于一个初学者，学习uCOS是一个比较好的选择，毕竟该系统发展更成熟，实用案例更多。学习了uCOS，再学其他的系统，基本都是手到擒来。


3 学习RTOS

AliOS和华为LiteOS在行业里发展很快，有专业团队做技术支持，借鉴了uCOS和FreeRTOS的成功经验。而个人建议从uCOS或者FreeRTOS学起，毕竟有大量的参考资料和开源示例代码，而前两者多是商业项目采用，社区论坛还有待积累，从成熟系统学起，有利于快速上手。
对于学习RTOS，个人的经验是，要动手操作，不要局限于一些暂时难以理解的概念和名词。
上手一个RTOS，掌握如下几个基础操作，就可以自己上路，去打怪升级了：

• 多任务
  
• 信号量/事件组
  
• 队列
  
• 通知
  
• 任务调度
  
• 定时器
  
• Tickless
  
• 内存管理
  

这些基础功能理解后，再去掌握高级功能，需要深入的读专业书籍和走读源代码，同时需要不停的学习。


4 示例程序

github地址: http://github.com/tracediary/FreeRTOS-STM32L1
说明：因为网络上大量使用的是STM32F1xx系列产品，物联网的发展对于设备的功耗要求越来越敏感，我选择了一款低功耗产品，STM32L1xx，此系列在网络上示例源码较少，上传此示例，仅供参考

硬件电路说明

管脚	功能
PB5	LED
PA10	USART1-TX
PA9	USART1-RX

示例程序说明

名称	功能
multi-tasks	多任务创建
delete-task	删除任务
supendresume-tasks	挂起/恢复任务
binarysemaphore	二值信号量
countsemaphore	计数信号量
mutexsemaphore	互斥信号量
eventgroup	事件组
taskNotify	任务通知
timer	定时器
tickless	低功耗
interMemory	内存管理