FreeRTOS新手+入门学习笔记

一、为什么使用实时多任务操作系统？
RTOS，real-time Operate System。有很多成熟的技术可以在不使用内核的情况下编写好的嵌入式软件，但是在复杂情况下，RTOS有如下的好处：
1）用户无需关心时间信息
内核负责计时，并由相关的API完成，从而使得用户的应用程序代码结构更简单。
2）模块化、可拓展性强
也正是由于第一点的原因，程序性能不易受底层硬件更改的影响。并且，各个任务是独立的模块，每个模块都有明确的目的，降低了代码的耦合性。
3）效率高
内核可以让软件完全由事件驱动，因次，轮询未发生的事件是不浪费时间的。相当于用中断来进行任务切换。
4）中断进程更短
通过把中断的处理推迟到用户创建的任务中，可以使得中断处理程序非常短。

二、FreeRTOS的核心功能

接下来，就按顺序介绍以上的4种核心功能。
三、内存管理

FreeRTOS目前有5种内存管理方案供我们选择。

下图为heap2内存分配方式

下图为heap4内存分配方式

其中，heap4：我们主要用到的是动态内存分配的heap4。相比于heap2的链表式内存块结构，heap4是按照物理地址来进行排序。这样设计的目的是方便合并相邻物理地址中空闲的内存块。但是，当在嵌入式系统中，频繁的创建与释放内存，还是会导致空闲块物理地址相对分散，依然会产生较多内存碎片。
补充：μS/OS采用的是静态分割成多个块。

四、任务管理
1.如何创建一个任务（接下来我会举一个实例）
用到的函数：xTaskCreate（如下图）

如何创建两个不同的任务，并让他们都能够执行呢？
首先，声明任务1和任务2（如下图)

接着，在主函数中创建任务1和任务2（如下图）

最后，通过串口打印能看出两个任务在轮流执行。（下图）

2.优先级
优先级0是最低优先级，可以通过在FreeRTOSConfig.h文件中，设置configMAX_priorities来配置最高优先级数。
特别要注意，不同任务可以共用同一个优先级。
3.你知道为什么要用vTaskDelay吗
在有两个任务的情况下，不用delay的时候，每执行完一个任务，需要等到Tick中断，才能让调度器选择运行下一个任务（如下图）。

这是不用delay的时候

当使用了delay之后，两个任务能够在一个周期内依次运行（如下图），毕竟处理1个任务不需要占用整一个时间周期，之前不用delay的做法太浪费了。

这是用delay的情况

4.任务在不同的状态间调度

5.vTaskDelay和VTaskDelayUntil的区别
第一个delay是相对的延时，第2个delayuntil是绝对的延时，适合需要固定频率执行的任务
。
6.对于空闲任务来说，它一直都处于就绪态，只有当其他优先级比它高的任务，都执行完了，都在阻塞态里，空闲任务idle task才会执行。

五、（任务间）通信管理
1.队列的原理
队列，可以容纳有限数量固定大小的数据。一般采用FIFO存储方式（First in First Out）。而在freertos中，队列的传输用的是copy的方式。
队列传输数据方式（过程如下图）

采用copy传递的优势有：堆栈中的变量也可以直接发送到队列中，而不用担心是否会被释放掉。因次，发送和接收任务也不用去关心是哪一个任务“拥有”数据。
2.创建一个队列

3.接收队列

4.利用指针传输特大变量。
5.可能有人问，队列有什么用处呢？
确实，用全局变量直接很多。但在中断的时候，如果中断执行的时间很长，数据处理量很大，会影响正常任务的运行。因次我们通过把数据转移到任务里面再作处理，减小中断开销。
六、其他功能
还有软件时钟管理、事件管理、解决互斥问题的内存管理方法等等，可以先不管，还未看到过有人用，感觉事件管理还不如来个全局变量flag。
七、数据类型
freertos有自己的命名规格，在portmarco.h文件里。

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