学习总结（一）——FreeRTOS
一、为什么是FreeRTOS
首先我们来看看什么是RTOS（实时操作系统）。顾名思义，实时操作系统是和分时操作系统区相对的，和分时操作系统相比，RTOS要求实时响应并安全可靠，分时操作系统则要求的是及时性而非实时，这也是两种操作系统最大的区别。因此，RTOS在要求实时性和可靠性高的军工、汽车电子、工业控制等领域很有前景。
RTOS系统有很多种，常见的有uc/OS-III、RTX、RTThread、FreeRTOS等，为什么选择FreeRTOS呢。FreeRTOS是专为小型嵌入式系统设计的可扩展的实时内核。我认为选用RTOS的原因有以下几个：
1. Free，即免费开源
2. 用户（开发者）众多
3. 容易学习，官网上提供了很多资料
4. 系统小巧却齐全，仅需占用十几k RAM
了解了FreeRTOS后，接下来就开始FreeRTOS的学习吧。
二、任务管理
在我的理解中，RTOS其实就是用于完成一系列任务（或者说线程）的一种方法。一个应用中一般会包含多个任务，对于MCU而言，它实际上只能同时执行一个任务，因此需要通过调度来实现任务的切换，这就是任务管理。
2.1，任务状态
通过RTOS对任务的管理方式可以看出，任务的一个任务可能的状态有4个：
1. 运行，即这个任务正在被CPU执行
2. 就绪，即任务处于可以被执行但还未被执行的状态
3. 阻塞，若一个任务正在等待一个时序或者中断，则该任务处于阻塞状态
4. 挂起，只有被相应的函数调用才任务才会被挂起或者解除挂起
任务被创建后就处于这四个状态的一个，直至执行完毕。后面我们将针对这些状态进行深入分析。
2.2，任务函数
在FreeRTOS中，任务是由C语言实现的。一个任务函数的结构如下：
void ATaskFunction(void *pvParameters) { int Example=0; for( ; ; ) { //任务代码 } vTaskDelete(NULL); //该函数的作用是删除任务 }
一个任务函数可以有多个任务，一般任务函数处于死循环中。创建任务由xTaskCreate函数来实现，返回值有两个可能，pdTRUE代表成功，errCOUNLD_NOT_ALLOCATE_REQUIRED_MEMORY代表内存空间不足无法创建任务：
dataType xTaskCreate( TaskFunction_t pxTaskCode, //要创建的任务函数 const char * const pcName, //任务名 const uint16_t usStackDepth, //需要的栈空间 void * const pvParameters, //传递到任务中的值 UBaseType_t uxPriority, //任务的优先级 TaskHandle_t * const pxCreatedTask ); //用于传出任务的句柄
2.3，任务优先级
由xTaskCreate函数可以看出，任务的优先级由uxPriority来设定，优先级没有上限，通过configMAX_PRIORITIES常量来设置，0代表最低，但是为了节省内存一般使用可能用到的最小值。在设定优先级后，调度器总是选择所有任务中优先级最高的任务来运行。如果两个任务优先级一致，那么两个任务将会交替执行，执行时间为一个时钟心跳（tick），心跳通过configTICK_RATE_HZ来设定。当任务A优先级比任务B高时，将总执行任务A，这样任务B永远没有执行机会，这是我们所不希望的，合理使用将任务控制在不同的状态才能使得我们的程序切实有用。
任务优先级通过vTaskPrioritySet()函数来改变。
2.4，空闲任务
当创建的任务都处于阻塞或挂起态时，将没有任务被执行，但是CPU需要任务来执行，调度器会创建一个空闲任务去执行，它总是拥有最低优先级以保证不干扰正常任务。回调函数会被一直被空闲任务调用，里面一般是后台功能代码，一般是将cpu设定为低功耗模式。
2.5，调度算法
FreeRTOS支持一下三种调度算法：
（1）抢占式调度算法
任务有不同优先级，高优先级任务会一直被执行直至遇到阻塞或者中断
（2）协作式调度
任务永远不会被抢占，即使优先级相同也不会切换，除非任务遇到阻塞或者显式调用taskYIELD（）时，才会进行任务切换。
（3）选择任务优先级
根据各个任务的周期来分配一个唯一的优先级。