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freeRTOS (简介 (简介 (特点 (内核支持抢占式、合作式和时间片调度, SafeRTOS衍生自FreeRTOS,…

- - - - 时间片轮询，Unix
      - 任务优先级抢占式，RTOS
    - - 内核支持抢占式、合作式和时间片调度
      - SafeRTOS衍生自FreeRTOS
      - 有低功耗Tickless模式
      - 系统组件可选择动态或静态RAM
      - 30种架构芯片移植
      - FreeRTOS-MPU支持Corex-M的MPU
      - 简单小巧易用，4-9k空间
      - 高可移植性，C编写
      - 实时任务和协程
      - 任务与任务、任务与中断可使用任务通知、消息队列、二值信号量、数值信号量、递归互斥信号量、互斥信号量进行通信和同步
      - 创新的事件组（事件标志）
      - 优先级继承特性的互斥信号量
      - 高效软定时器
      - 强大跟踪执行能力
      - 堆栈溢出检测功能
      - 任务不限，优先级不限
    - - OpenRTOS
        
        商业版
      - SafeRTOS
        
        安全认证版
    - - www.freertos.org
- - - - heap_4.c
        
        内存管理方法中的一种
      - port.c
      - 简介：软件与硬件之间的桥梁
    - - CLI
        Command Line Interface
        
        命令行接口
      - 简介：FreeRTOS一些功能扩展（非必须）
    - - 通过宏定义完成对系统的配置和裁剪
    - - event_groups.c
      - list.c
      - quenue.c
      - tasks.c
      - timers.c
      - croutine.c
- - - - 简介：不能被打断的过程（关中断）
        
        中断开关通过操作BASEPRI寄存器，小于BASEPRI值的中断不会被屏蔽，所以可以保留紧急中断
      - 任务级临界段代码保护
        
        taskENTER_CRITICAL()
        
        taskEXIT_CRITICAL()
      - 中断级临界段代码保护
        
        taskENTER_CRITICAL_FROM_ISR()
        
        taskEXIT_CRITICAL_FROM_ISR()
- - - - 单任务（前后台系统）
        while(1)为后台中断为前台
        
        各任务（应用程序）排队轮流执行，无优先级，紧急任务也得等。应用程序稍大些实时性就不能保证
      - 多任务系统
        
        将大问题（应用）化成小问题“并发”处理
        
        高优先级任务抢占低优先级任务
    - - 特性
        
        简单；没有使用限制；支持抢占；支持优先级；
        每个任务都有堆栈，RAM占用量大；
        使用抢占需要考虑重入问题。
      - 简介：一个实时应用可做一个任务；
        每个任务都有自己的运行环境。
        任务调度器负责环境的切换，任务不需关心
      - 任务状态
        
        运行、就绪、阻塞、挂起
      - 任务优先级
        
        最大优先级数应设置为所需的最小值
        
        处于就绪态的同优先级不同任务，时间片轮转运行
      - 任务实现
      - 任务控制块
        
        简介：任务有属性需要存储，集合到一起用结构体表示，叫任务控制块。
      - 任务堆栈
    - - 简介：和任务类似，使用开销更少，主要用于低端MCU，但不能通过消息等和任务互传数据。官方不更新了
      - 特性
        
        所有协程使用同一堆栈，减速RAM用量；
        使用合作式调度器，也可抢占式；
        通过宏定义实现；
        为降低RAM做了很多限制
- - - - 简介：列表是FreeRTOS的一个数据结构，用来跟踪FreeRTOS的任务
      - list.c和list.h
      - 列表初始化：vListInitialise()
      - 列表的遍历:listGET_OWNER_OF_NEXT_ENTRY()
    - - 简介：存放在列表中的项目。分列表项和迷你列表项;
        迷你列表项：不需要全功能的为减少内存浪费。
      - list.h
      - 列表项初始化：vListInitialiseItem()
      - 列表项插入:vListInsert()
      - 列表项末未插入:vListInsertEnd()
      - 列表项删除:uxListRemove()
- - - - vTaskSuspend()
        
        挂起一任务
      - vTaskResume()
        
        恢复一任务的运行
      - xTaskResumeFromISR()
        
        中断服务函数中恢复一任务的运行
    - - xTaskCreateStatic()
        
        使用静态方法创建一任务
      - xTaskCreateRestricted()
        
        创建一使用MPU限制的任务
      - vTaskDelete()
        
        删除一任务
      - xTaskCreate(）
        
        使用动态方法创建一任务
- - - - xTaskCreate()
    - - vTaskStartScheduler()
      - 空闲任务
        
        开启调度器时自动创建；优先级最低。
        调度器开启后必须有一个任务在运行
        
        判断系统是否有任务删除。
        若有，释放任务堆栈和任务控制块内存
        
        运行用户设置的空闲任务沟子函数
        
        判断是否开启低功耗tickless模式；
        若是，执行相应处理
- - - - FreeRTOS系统的任务切换最终都在PendSV中断中完成
    - - 执行一个系统调用；taskYIELD();
      - 系统滴答定时器（SysTick）中断
- - - - 会阻塞任务，阻塞时间是一个绝对时间；
        适用于需要按一定频率运行的任务。
    - - 系统都需要系统时钟节拍；
        每个滴答定时器中断中xTickCount会加1
- - - - 不阻塞
      - 阻塞制定时间
      - 一直阻塞等待
      - 举例：任务A处理串口接收到的数据，而串口数据自动存在队列Q中。Q中无数据时，选择1种阻塞执行。
    - - 举例：任务A向队列Q中发送消息，但队列Q已满，选择1种阻塞执行
    - - 动态创建：xQueueCreate()
      - 静态创建：xQuueCreateStatic()
      - 队列初始化：prvInitialiseNewQueue()
      - 队列复位函数：xQueueGenericReset()
    - - 任务级入队函数
        
        xQueueSend();
        xQueueSendToBack()
        
        后向入队:发送消息到队尾
        
        xQueueSendToFront()
        
        前向入队
        
        xQueueOverWrite()
        
        队满后自动覆盖旧消息
      - 中断级入队函数
        
        xQueueSendFromISR()；
        xQueueSendToBackFromISR()
        
        xQueueSendToFrontFromISR()
        
        xQueueOverWriteFromISR()
    - - prvLockQueue()
      - prvUnlockQueue()
    - - 任务级出队函数
        
        xQueueReceive()
        
        读取队列项。并从队列中删除此项
        
        xQueuePeek()
        
        读取队列项，不删除
      - 中断级出队函数
        
        xQueueReceiveFromISR()
        
        xQueuePeekFromISR()
- - - - 简介：常用于互斥访问和同步；与互斥信号量相似，但没有优先级继承，更适用于同步
        举例：串口有无数据
      - 阻塞时间：任务获取信号量无效，所等待的最长时间；
        当多个任务等待同一信号量时，高优先级的先获得，解除阻塞
      - 二值信号量实则为只有一个队列项的队列，要么是满的要么是空的，中断或任务不需关心队列内容，只需根据满空来同步。
      - 创建二值信号量
        
        vSemaphoreCreateBinary()
        
        老版本创建二值信号量
        
        xSemaphoreCreateBinary()
        
        新版动态创建
        
        xSemaphoreCreateBinaryStatic()
        
        静态创建
      - 释放信号量
        
        xSemaphoreGive()
        
        任务级信号量释放
        
        xSemaphoreGiveFromISR()
        
        中断级信号量释放
      - 获取信号量
        
        xSemaphoreTake()
        
        任务级获取信号量
        
        xSemaphoreTakeFromISR()
        
        中断级获取信号量
    - - 简介：和二值信号量类似，只是数量多；
        举例：停车场100个车位
    - - 实时系统不允许出现
    - - 简介：实则为一个拥有优先级继承的二值信号量
      - 高优先级任务尝试获取被低优先级任务占用的互斥信号量时，会把低优先级任务提高到与自己同等的优先级水平。这样尽可能减少了优先级翻转的影响。
      - 不能用于中断中，中断服务不能因为等信号量而阻塞
      - xSemaphoreCreateMutex();动态
        xSemaphoreCreateMutexStatic();静态
    - - 简介：是一种特殊的互斥信号量，已经获取递归互斥信号量的任务可再次获取这个信号量，且次数不限，获取几次就要释放几次。
- - - - xTimerReset();
        xTimerResetFromISR();
    - - xTimerCreate();
        xTimerCreateStatic();
    - - xTimerStart();
        xTimerStartFromISR();
    - - xTimerStop();
        xTimerStopFromISR();
- - - - 用来表明某个事件是否发生
    - - 就是一组的事件位，通过编号来访问
    - - xEventGroupCreate();
        xEventGroupCreateStatic();
    - - xEventGroupClearBits();
        xEventGroupClearBitsFromISR();
        xEventGroupSetBits();
        xEventGroupSetBitsFromISR();
    - - xEventGroupGetBits();
        xEventGroupGetBitsFromISR();
    - - xEventGroupWaitBits()
        
        可等待多个事件位发生，若没有则阻塞
- - - - 在小型嵌入式系统中并不总是有效
      - 会占用很多代码空间
      - 它们不是线程安全的
      - 不确定性，每次执行时间不同
      - 会导致内存碎片
      - 使链接器的配置变得复杂
    - - heap_4.c适用于需重复创建删除队列、信号量等的应用中。也具有不确定性，但远比C库中的malloc/free效率高
- - - - 不覆盖接收任务的通知值
      - 覆盖通知值
      - 更新通知值的1个或多个bit
      - 增加接收任务的通知值
    - - FreeRTOS的任务通知只能有一个接收任务
      - 接收任务可因接收通知而进入阻塞态，
        但发送任务不会因发送失败而阻塞。
    - - xTaskNotify()；
        xTaskNotifyFromISR();
        
        发送通知，带通知值，不保留接收任务原通知值
      - xTaskNotifyGive();
        vTaskNotifyGiveFromISR();
        
        发送通知，不带通知值，不保留原值，会将接收任务通知值加一。
      - xTaskNotifyAndQuery();
        xTaskNotifyAndQueryFromISR();
        
        发送通知，带通知值，保留接收任务的原通知值
    - - ulTaskNotifyTake()
        
        获取任务通知，可在退出此函数时将任务通知值清零或减一。
      - xTaskNotifyWait()
        
        全功能版任务通知获取函数