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文章目录

单片机\_RTOS\_架构
- 1. RTOS的概念
- - 1.1 用人来类比单片机程序和RTOS
  - - 1.1.1 我无法一心多用
    - 1.2.2 我可以一心多用
  - 1.2 程序简单示例
- 2. 架构的概念
- - 2.1 用人来类比电子产品
  - 2.2 要深入理解RTOS就必须深入理解CPU架构
- 3. 课程重点

5分钟拿下你的三连，RTOS的最通俗理解！

单片机_RTOS_架构

1. RTOS的概念

1.1 用人来类比单片机程序和RTOS

妈妈要一边给小孩喂饭，一边加班跟同事微信交流，怎么办？

1.1.1 我无法一心多用

对于单线条的人，不能分心、不能同时做事，她只能这样做：

给小孩喂一口饭
瞄一眼电脑，有信息就去回复
再回来给小孩喂一口饭
如果小孩吃这口饭太慢，她回复同事的信息也就慢了，被同事催：你半天都不回我？
如果回复同事的信息要写一大堆，小孩就着急得大哭起来。

这种做法，在软件开发上就是一般的单片机开发，没有用操作系统。

1.2.2 我可以一心多用

对于眼明手快的人，她可以一心多用，她这样做：

左手拿勺子，给小孩喂饭
右手敲键盘，回复同事
两不耽误，小孩“以为”妈妈在专心喂饭，同事“以为”她在专心聊天
但是脑子只有一个啊，虽然说“一心多用”，但是谁能同时思考两件事？
只是她反应快，上一秒钟在考虑夹哪个菜给小孩，下一秒钟考虑给同事回复什么信息

这种做法，在软件开发上就是使用操作系统，在单片机里叫做使用RTOS。

RTOS的意思是：Real-time operating system，实时操作系统。

我们使用的Windows也是操作系统，被称为通用操作系统。使用Windows时，我们经常碰到程序卡死、停顿的现象，日常生活中这可以忍受。

但是在电梯系统中，你按住开门键时如果没有即刻反应，即使只是慢个1秒，也会夹住人。

在专用的电子设备中，“实时性”很重要。

1.2 程序简单示例

// 经典单片机程序
void main()
{while (1){喂一口饭();回一个信息();}
}
------------------------------------------------------
// RTOS程序
喂饭()
{while (1){喂一口饭();}
}回信息()
{while (1){回一个信息();}
}void main()
{create_task(喂饭);create_task(回信息);start_scheduler();while (1){sleep();}
}

2. 架构的概念

2.1 用人来类比电子产品

在电子系统中，CPU就是大脑，CPU有很多种类别，被称为架构。

常见的有：

ARM：
目前主流的架构，用得最广，芯片公司需要付费购买，再搭配各种模块才能设计出芯片。
目前华为被美国制裁，无法获得最新的ARM架构；
对于其他公司，购买ARM新架构的价格也不低。
RISC-V：
后起之秀，开源、免费。
目前华为海思的HI3861、乐鑫的ESP32-C3等芯片，都是使用RISC-V的单片机芯片；
平头哥和全志的D1芯片，是使用RISC-V的、能运行Linux的芯片；
RISC-V作为全新的架构，没有历史包袱，设计优美，在技术上大有可为，另外它开源无需授权，能摆脱技术的卡脖子问题。

2.2 要深入理解RTOS就必须深入理解CPU架构

如果只是使用别人移植好的RTOS来写程序，当然不需要了解CPU架构。

甚至编写驱动程序时，也不需要了解CPU架构：因为我们操作的是CPU之外的设备，不是操作CPU。

但是，如果你想达到如下目标，就需要先了解CPU架构：

深入理解RTOS的内部实现
移植RTOS
解决疑难问题

3. 课程重点

对于同一个电子产品，编写程序时：

不使用RTOS时，处理多个事情就像单线条的妈妈一样，一件一件地顺序做事，前后有影响。
使用RTOS时，就像可以一心多用的妈妈一样，事情之间的影响可以降到最低，多件事可以“同时”进行。

我们要讲的内容就是：

RTOS部分：怎么在单片机上，移植、使用ROTS，RTOS的内部实现
CPU架构：深入理解CPU架构，才能移植RTOS、深入理解RTOS

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