RTOS那些你得知道的事儿（一）

注：本文章参考朱有鹏老师单片机第四季课件

1、RTOS的来龙去脉

1.1、操作系统是什么？

操作系统的出现是专业分工的体现，编程有了分层的概念，建立了一个系统，有了“指挥部”。

1.2、为什么需要RTOS

(1)简单单片机资源少、并行需求小，纯裸机程序即可
(2)复杂单片机资源多、并行需求和实时需求均有，需要RTOS来帮助开发

1.3、如何学习操作系统

(1)学习操作系统本身的基本理论，学着去看懂简单的OS内核设计和实现
(2)重点在于使用操作系统来工作：对接自己硬件、管理自己资源、实现自己的项目功能
(3)不必过分关注OS内核，不必尝试自己写OS内核，但要会看、会移植、会用、会解决bug

2、主流RTOS和我们的课程规划

2.1、RTOS的技术特征

(1)RTOS（实时操作系统）和linux、windows、android等（非实时操作系统）的差异
本质区别在于任务调度的确定性

大多数操作系统都允许多个程序同时执行，称为多任务处理。
但实际上每个处理器在同一时刻只能处理单个执行线程，而操作系统的调度程序来选择在何时运行哪个程序，并通过在每个程序之前快速切换从而提供同时执行的假象。
RTOS(Real-time operating system)实时操作系统和非实时操作系统主要区别就在于调度机制的不同。
实时操作系统要旨在于确定性的执行模式。因为认为只有在可预测操作系统行为（确定）时，才能够满足实时的需求。大部分的RTOS操作系统是通过用户设定每个执行线程的优先级来实现确定性。在调度时，一定会优先执行高优先级的程序。而非实时操作系统是保证每个执行线程都不会饿死，只是尽量保证高优先级的程序较多运行，在高低优先级线程同时就绪时，调度系统仍可能会执行低优先级线程。

作者：ZRB
链接：https://www.zhihu.com/question/291405354/answer/535829364
来源：知乎

(2)RTOS的关键点：稳定性、license、开发成本、外部扩展资源、实时性、效率、市场占有率等

2.2、主流RTOS：

(1)ucosii Micrium（2016被Silabs收购）
(2)ucosiii
(3)freertos 英国Real Time Engineers Ltd,Richard Barry. 开源、免费商用，市占率最高
(4)rtx Keil/ARM 官方支持，发展很快，将M3/M4内核性能充分发挥
(5)rawos 国内高质量rtos，商业化原因暂停维护中
(6)embOS Segger 高品质，没emWin火

2.3、课程讲解规划

(1)uCOS2配合ARM3.0开发板讲解，有空的话可以移植到PZ6806L开发板上
(2)uCOS3配合PZ6808L开发板讲解（STM32F407）
(3)freertos在第5季讲STM32Cube HAL库时再讲，其实和uCOS大同小异
(4)rtx以后看需求，可以考虑以专题形式来讲
(5)其他的暂时没考虑

3、uC/OS全面介绍

3.1、uC/OS介绍

(1)micrium官网：https://www.micrium.com/ ucos网页：https://www.micrium.com/rtos/
(2)全面介绍见 https://www.micrium.com/rtos/
(3)kernel有2和3共两个版本，配件覆盖USB、CAN、TCPIP、FS、GUI等
(4)被移植到各种主流MCU平台，https://www.micrium.com/downloadcenter/
uC/OSii和uC/OSiii
(1) https://www.micrium.com/rtos/rtos-comparison/

4、uCOS的学习方法和要点

4.1 学习的思路和方法

(1)源码级学习，read the fucking source code
(2)分层和分模块的理念
(3)C语言功底得过硬《嵌入式linux核心课程》第4部分：C语言高级专题
(4)大脑的复杂度得跟上
(5)STM32本身的外设编程和标准库等基本功得过硬
纠正并强调几个观念
(1)在学中练，在练中学，不是会什么以后才去学而是在学中去会xx
(2)先会看，然后会移植，最后才会创造

5、uCOS学习前的准备工作

5.1、开发板准备

(1)用ARM3.0开发板+STM32F103C8T6核心板作为开发板
(2)串口硬件改造以方便ISP下载同时串口输出监测
(3)LED接线用作调试，后续按键等其他接线同前面课程讲解

5.2 源码浏览工具

(1)测试和体验源码用我提供的移植过的可以运行的源码
(2)待移植源码用ARM3.0开发板光盘自带的uCOS2工程
(3)源码浏览用SourceInsight
(4)移植时SI + MDK5