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Free rtos介绍
- 1. FreeRTOS
- 2. What is FreeRTOS ? 多任务的嵌入式RTOS。 ? 开源免费，可用于商业产物，无任何IP风险。 ? 始于2003年。12年历史。 ? 由Real Time Engineers ltd. 开发和维护。 ? 占有率仅次于Android和Ubuntu。深度嵌入 式领域市场占有率最高的RTOS。 ? 简单。核心只有3个c文件。
- 3. 设计目标 From official documents : ? 易用 ? 低内存占用（Small footprint） ? 健壮
- 4. 核心功能 core kernel仅仅提供： ? 实时任务调度 ? 任务间通信 ? Timing ? 同步原语 其它功能，如网络协议栈等，均作为add-on 组件。
- 5. Feature: task和co-routine ? Scheduler决定哪个task执行。每个task有独立的stack。当 task被scheduler换出执行时，执行上下文被保存在stack以 便下次换入执行。 ? Co-routine适用于非常小的设备。与task类似，但同一个 application中的所有co-routine共用一个stack。比起task来 极大的节省ram。代价是在co-routine组织和api调用方面受 到一些严格的限制。 ? FreeRTOS不会删掉co-routine的实现，但也不会再继续改进 和发展co-routine。因为近日已经很少使用co-routine。 ? 某些地方co-routine译作”协程”
- 6. 进程：4种状态和转换
- 7. Feature : Tickless Idle Mode ? 一个常见的降低功耗的做法是使用Idle task。 ? Idle task运行在最低执行权限，调用用户定义的hook函数， 可以使processor进入低功耗模式。 ? FreeRTOS提供了Tickless Idle Mode停止tick中断，防止 processor不停的退出/进入低功耗模式。 ? 退出Tickless Idle Mode时，仍能调整tick count value为正确 的值。
- 8. Feature：Queue ? Queue是任务间通信的主要方式。线程安全的FIFO buffer。 ? 数据是以copy的方式进入queue，而不是指针。 ? Kernel负责为queue中存储的data分配内存。 ? 提供block on queue功能。可以指定最大block time。当读 取一个empty的queue，或向一个full queue写入时，task进 入阻塞状态。 ? Queue set功能，类似于select()，block on multiple objects。
- 9. Feature ：Binary Semaphores，mutex ? 二元信号量用于互斥和同步。 ? 允许设定block time。 ? Binary Semaphores + 优先级实现 = mutex 如果 task A试图获得一个mutex因而阻塞，此mutex当前的 持有者task B的优先级低于A，那么B的优先级被暂时提升到 与A相同。 此举是为了保证高优先级task被block的时间尽可 能短。
- 10. Feature: Software Timer 函数在指定时间之后运行。 FreeRTOS的timer实现： ? 可选的，不属于core kernel。 ? 由一个timer service（或daemon） task实现。 ? 许多api的实现是通过标准的queue向timer task发送命令。 ? 不消耗processor时间，除非timer已到期。 ? 不在tick interupt中增加任何负载。 ? 支持one-shot和auto-reload两种timer。
- 11. Feature:debug支持 ? Trace Hook Macros ? Run Time Statistics (Abs time and % time for each task)
- 12. Feature : simulator ? Windows ? Posix/linux
- 13. Feature ： 内存管理 ? 多种内存管理策略 ? 定制heap实现，同时使用2种堆实现 ? MPU支持。 Cortex-M3 FreeRTOS-MPU port. ? 检测stack overflow
- 14. footprint RAM: ? Scheduler ：236 bytes. ? Every Queue: 76bytes + queue data ? Every Task : 64 bytes + stack size ROM: ? Kernel : 5 – 10 K. (minimal)
- 15. Feature ： hook ? Idle Hook ? Tick Hook ? Malloc Failed Hook ? Stack Overflow Hook
Editor's Notes
- #14: stack和RTOS objects放在快速内部ram，应用数据放在外部慢速ram. 保护kernel自己不被task破坏。 保护外部设备不被task无意的修改。 Stack overflow检测。 Stack overflow检测会增加上下文切换的负载，所以只用于开发和测试环境。 当task被换出processor的时候，stack中包含task的context。此时kernel检查stack pointer在valid space内。否则调用stack overflow hook。