嵌入式操作系统FreeRTOS的原理与实现VIP专享VIP免费

嵌入式操作系统FreeRTOS 的原理与实现 在嵌入式领域中，嵌入式实时操作系统正得到越来越广泛的应用。采用嵌入式实时操作系统(RTOS)可以更合理、更有效地利用CPU 的资源，简化应用软件的设计，缩短系统开发时间，更好地保证系统的实时性和可靠性。由于 RTOS 需占用一定的系统资源(尤其是 RAM 资源)，只有μ C／OS-II、embOS、s alv o、FreeRTOS 等少数实时操作系统能在小 RAM 单片机上运行。相对于 C／OS-II、embOS 等商业操作系统，FreeRTOS 操作系统是完全免费的操作系统，具有源码公开、可移植、可裁减、调度策略灵活的特点，可以方便地移植到各种单片机上运行，其最新版本为 2.6 版。 1 FreeRTOS 操作系统功能 作为一个轻量级的操作系统，FreeRTOS 提供的功能包括：任务管理、时间管理、信号量、消息队列、内存管理、记录功能等，可基本满足较小系统的需要。FreeRTOS 内核支持优先级调度算法，每个任务可根据重要程度的不同被赋予一定的优先级，CPU 总是让处于就绪态的、优先级最高的任务先运行。FreeRT0S 内核同时支持轮换调度算法，系统允许不同的任务使用相同的优先级，在没有更高优先级任务就绪的情况下，同一优先级的任务共享 CPU 的使用时间。 FreeRTOS 的内核可根据用户需要设置为可剥夺型内核或不可剥夺型内核。当 FreeRTOS 被设置为可剥夺型内核时，处于就绪态的高优先级任务能剥夺低优先级任务的CPU 使用权，这样可保证系统满足实时性的要求；当 FreeRTOS 被设置为不可剥夺型内核时，处于就绪态的高优先级任务只有等当前运行任务主动释放 CPU 的使用权后才能获得运行，这样可提高 CPU 的运行效率。 2 FreeRTOS 操作系统的原理与实现 2. 1 任务调度机制的实现 任务调度机制是嵌入式实时操作系统的一个重要概念，也是其核心技术。对于可剥夺型内核，优先级高的任务一旦就绪就能剥夺优先级较低任务的CPU 使用权，提高了系统的实时响应能力。不同于μ C／OS-II，FreeRTOS 对系统任务的数量没有限制，既支持优先级调度算法也支持轮换调度算法，因此 FreeRTOS 采用双向链表而不是采用查任务就绪表的方法来进行任务调度。系统定义的链表和链表节点数据结构如下所示： FreeRTOS 定义就绪任务链表数组为xList pxReady—TasksLists[portMAX_PRIORITIES]。其中 portMAX_PRIORITIES 为系统定义的最大优先级。若想使优先级为n 的任务进入就绪态，需要把此任务对应的 TCB 中的结点 xGe...