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1、嵌入式实时操作系统嵌入式实时操作系统FreeRTOSFreeRTOS原理及应用原理及应用基基于于STM32STM32微控制器微控制器嵌入式实时操作系统嵌入式实时操作系统FreeRTOS原理及应用原理及应用张超张超主编主编STM32Cortex-M4通用开发板通用开发板嵌入式实时操作系统嵌入式实时操作系统FreeRTOS原理及应用原理及应用嵌入式系统的基本概念嵌入式系统的基本概念FreeRTOS简介简介嵌入式实时操作系统介绍嵌入式实时操作系统介绍主要内容:主要内容:一、嵌入式嵌入式系统的基本概念系统的基本概念嵌入式实时操作系统介绍嵌入式实时操作系统介绍嵌入式系统嵌入式系统嵌入式系统的基本概念嵌入
2、式系统的基本概念IEEE(国际电气和电子工程师协会):嵌入式系统是控制、监视或者辅助机器和设备运行的装置(Device used to control,monitor,or assist the operation of equipment,machinery or plants)。我国比较流行的定义:嵌入式系统是以应用为中心,以计算机技术为基础,软硬件可裁剪,满足应用系统对功能、可靠性、成本、体积和功耗等严格要求的专用计算机系统。嵌入式系统一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统、特定的应用程序四部分组成。嵌入式操作系统嵌入式操作系统嵌入式系统的基本概念嵌入式系统的基本概念嵌入式操
3、作系统(Embedded Operating System,EOS)是指用于嵌入式系统的操作系统。它是一种用途广泛的系统软件,通常包括与硬件相关的底层驱动软件、系统内核、设备驱动接口、通信协议、图形界面、标准化浏览器等。嵌入式操作系统负责嵌入式系统的全部软硬件资源的分配、任务调度、控制与协调并发活动。它能体现其所在系统的特征,并且可以通过裁剪某些模块来达到系统所要求的功能。嵌入式操作系统特点嵌入式操作系统特点嵌入式系统的基本概念嵌入式系统的基本概念微型化。没有大容量的内存,几乎没有外存,软件一般都固化在存储器芯片中。代码质量高。在大多数应用中,存储空间依然是宝贵的资源,要求程序代码质量高,尽量
4、精简。专业化。针对不同的应用领域而专门设计,要有好的适应性和移植性,还要支持多种开发平台。实时性强。嵌入式系统广泛应用于过程控制、通信、多媒体信息处理等要求实时响应的场合。可裁减、可配置。根据应用的特点和具体要求进行灵活配置和裁减,以适应微型化和专业化要求。实时操作系统实时操作系统嵌入式系统的基本概念嵌入式系统的基本概念能使计算机系统及时的响应外部事件请求,并能控制所有实时设备和实时任务协调运行,且能在一个规定的时间内完成对事件的处理,那么这种系统就称为实时操作系统(Real Time Operating System,RTOS)。实时操作系统特征实时操作系统特征嵌入式系统的基本概念嵌入式系统
5、的基本概念高精度计时。多级中断机制。实时调度机制。嵌入式实时操作系统特性嵌入式实时操作系统特性嵌入式系统的基本概念嵌入式系统的基本概念满足嵌入式应用的高可靠性。满足应用需要的可裁剪能力。内存需求少。运行的可预测性。采用实时调度策略。系统的规模紧凑。支持从ROM或RAM上引导和运行。对不同的硬件平台均有较好的可移植性。二、FreeRTOS简介简介嵌入式实时操作系统介绍嵌入式实时操作系统介绍FreeRTOSFreeRTOS简介简介FreeRTOS是一个源码开放的嵌入式实时操作系统内核,体积小巧,支持抢占式任务调度。其作者是Richard Barry,由 Real Time Engineers Lt
6、d 出品,支持市面大部分处理器架构。FreeRTOS设计十分小巧,可以在资源非常有限的微控制器中运行,甚至可以在51架构的单片机上运行。FreeRTOS是一个开源、免费的实时操作系统,相较于UCOS等需要收费的RTOS,尤其适合在嵌入式系统中使用,能有效降低嵌入式产品生产成本。FreeRTOS特点特点FreeRTOS简介简介开源、免费。支持抢占式、合作式和时间片三种调度方式。支持的芯片种类多,已经在超过30种架构的芯片上进行了移植。系统简单、小巧、易用,通常情况下内核仅占用4k9k字节的ROM空间。代码主要用C语言编写,可移植性高。支持 Corex-M 系列中的 MPU(内存保护)单元,比如
7、STM32F429等有MPU的芯片。任务数量不限。任务优先级不限。FreeRTOS特点特点FreeRTOS简介简介任务与任务、任务与中断之间可以使用任务通知、消息队列、信号量进行通信和同步。高效的软件定时器。强大的跟踪执行功能。堆栈溢出检测功能。适应低功耗应用,FreeRTOS提供了一个用于低功耗的Tickless模式。任务、消息队列、信号量、软件定时器等系统组件,在创建时可以选择动态或者静态RAM。SafeRTOS作为FreeRTOS的衍生品,具有比FreeRTOS更高的代码完整性。商业许可商业许可FreeRTOS简介简介FreeRTOS开源许可开源许可 OpenRTOS商业许可商业许可是否
8、免费是否免费是 否是否可在商业应用中使用是否可在商业应用中使用是 是是否免版权费是否免版权费是 是是否提供质保是否提供质保否 是是否有技术支持是否有技术支持否,只有论坛支持 是是否提供法律保护是否提供法律保护否 是是否需要开源工程代码是否需要开源工程代码否 否是否需要开源对于源码的修改是否需要开源对于源码的修改是 否是否需要记录产品使用了是否需要记录产品使用了FreeRTOS如果发布源代码,需要记录 否是否需要提供是否需要提供FreeRTOS代码给工程用户代码给工程用户如果发布源代码,需要 否为何选择为何选择FreeRTOSFreeRTOS简介简介免费。像C/OS-II、VxWorks等都是收费的。使用FreeRTOS可有效降低嵌入式产品成本。得到众多半导体厂商支持。很多半导体产品的SDK包使用了FreeRTOS,尤其是蓝牙、WiFi等带协议栈的芯片或模块。容易移植到不同架构处理器。如STM32的F1、F3、F4、F7的Cortex-M架构,MSP430架构、RISC-V架构等。文件数量少,占用内存少,使用简单、高效。社会占有量高。FreeRTOS社会占有量社会占有量FreeRTOS简介简介