freertos vxworks系统的优点和缺点

1、FreeRTOS是一个迷你的实时 *** 作系统内核。最大的特点是“小”，占用资源小，支持8位、16位、32位MCU平台。FreeRTOS提供了 *** 作系统基本的功能和组件，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、软件定时器、协程等。此外FreeRTOS还有一个最大的优势就是就是免费。不足之处，一方面体现在系统的服务功能上，如FreeRTOS只提供了消息队列和信号量的实现，无法以后进先出的顺序向消息队列发送消息；另一方面，FreeRTOS只是一个 *** 作系统内核，需外扩第三方的GUI(图形用户界面)、TCP／IP协议栈、FS(文件系统)等才能实现一个较复杂的系统，不像μC／OS-II可以和μC／GUI、μC／FS、μC／TCP-IP等无缝结合。

2、VxWorks不仅是一种嵌入式实时 *** 作系统，又是可以运行的最小基本程序。其内部有BSP（BoardSupportPackage，板级支持包），便于进行驱动程序的编写。此外，VxWorks具有强实时性、微内核设计、可裁剪性、可移植性和可靠性等特点，能较好地满足嵌入式开发的需求。缺点就是昂贵的价格让开发者望而却步。

单片机STM32F407有必要用系统。系统指的是 *** 作系统，它是一种软件，可以有效地管理计算机硬件资源，提高计算机的效率和可靠性。在单片机上， *** 作系统可以帮助程序员更方便地编写代码，提高代码的可读性和可维护性。同时， *** 作系统可以提供各种服务，例如中断处理、任务调度、内存管理等，使得程序员可以更轻松地实现复杂的功能。此外， *** 作系统还可以提高程序的可靠性和安全性，避免程序的崩溃或死机等问题。因此，使用 *** 作系统可以提高单片机的性能和稳定性，是必要的选择。

我第一次使用STM32CubeMx，创建了一个简单的FreeRTOS代码。硬件平台是STM32F103RCT6。根据原代码，在freertosc文件内的函数 MX_FREERTOS_Init(void)内，调用osThreadCreate创建线程，默认生成的StartDefaultTask线程。我按照StartDefaultTask的代码，在 MX_FREERTOS_Init(void)内用osThreadCreate创建另外两个线程，分别为LEDTask和MeasureTempTask。

当三个线程同时创建的话，OS跑不起来，连StartDefaultTask都没有执行。

如果，只创建其中任意的两个线程，OS就可以跑起来。

FreeRTOS本身可以执行多个线程，但STM32CubeMx好像是用CMSIS来重新封装FreeRTOS，是不是CMSIS限制了执行线程的数量？

另外，我测试过，如果在StartDefaultTask线程内，创建另外的两个线程，OS除了执行StartDefaultTask线程外，只执行另外创建的第一个线程。

WinCE

WinCE是微软公司嵌入式、移动计算平台的基础，它是一个开放的、可升级的32位嵌入式 *** 作系统，是基于掌上型电脑类的电子设备 *** 作系统，它是精简的 Windows 95，Win CE的图形用户界面相当出色。WinCE是从整体上为有限资源的平台设计的多线程、完整优先权、多任务的 *** 作系统。它的模块化设计允许它对于从掌上电脑到专用的工业控制器的用户电子设备进行定制。 *** 作系统的基本内核需要至少200K的ROM。

一般来说，一个WinCE系统包括四层结构：应用程序、WinCE内核映像、板级支持包（BSP）、硬件平台。而基本软件平台则主要由 WinCE系统内核映像（OS Image）和板卡支持包（BSP）两部分组成。因为WinCE系统是一个软硬件紧密结合的系统，因此即使CPU处理器相同，但是如果开发板上的外围硬件不相同，这个时候还是需要修改BSP来完成一个新的BSP。因此换句话说，就是WinCE的移植过程主要是改写BSP的过程。

Android

Android 是一个包括 *** 作系统，中间件以及一些重要应用程序的专门针对移动设备的层次结构的软件集。Android 作为一个完全开源的 *** 作系统，是由 *** 作系统Linux、中间件以及核心应用程序组成的软件栈。通过 android SDK 提供的 API 以及相应的开发工具， 程序员可以很方便的开发android平台上的应用程序。其整个系统由应用程序，应用程序框架，应用程序库，Android运行库，Linux内核 （Linux Kernel）五个部分组成。Android *** 作系统内置了一部分应用程序， 包括电子邮件客户端、SMS程序、日历、地图、浏览器、通讯录以及其他的程序，值得一提的是这些所有的程序都是用java编写的。

移植的主要的工作是驱动，硬件抽象层的移植。为了更好地理解和调试系统，也应该适当地了解上层对硬件抽象层的调用情况。

TInyOS

TInyOS是一个开源的嵌入式 *** 作系统，它是由加州大学的伯利克分校开发出来的，主要应用于无线传感器网络方面。程序采用的是模块化设计，所以它的程序核心往往都很小，一般来说核心代码和数据大概在400 Bytes左右，能够突破传感器存储资源少的限制。TInyOS提供一系列可重用的组件，一个应用程序可以通过连接配置文件（A Wiring Specification）将各种组件连接起来，以完成它所需要的功能。

嵌入式实时 *** 作系统（RTOS）

在工业控制、 军事设备、航空航天等领域对系统的响应时间有苛刻的要求，这就需要使用实时系统。当外界事件或数据产生时，能够接受并以足够快的速度予以处理，其处理的结果又能在规定的时间之内来控制生产过程或对处理系统作出快速响应，并控制所有实时任务协调一致运行的嵌入式 *** 作系统。故对嵌入式实时 *** 作系统的理解应该建立在对嵌入式系统的理解之上加入对响应时间的要求。

FreeRTOS

FreeRTOS是一个迷你 *** 作系统内核的小型嵌入式系统。作为一个轻量级的 *** 作系统，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任务可选择是否共享堆栈，并且没有任务数限制，多个任务可以分配相同的优先权。相同优先级任务的轮转调度，同时可设成可剥夺内核或不可剥夺内核。

FreeRTOS 的移植主要需要改写如下三个文件。1portmacroh 2portc 3 portasm

μTenux

μTenux基于ARM微控制器平台，对uT最适用于ARM Cortex M0-M4系列的微控制器，代码开源、免费，是一个功能强大的抢占式实时多任务 *** 作系统。μTenux除具有实时嵌入式 *** 作系统的一般特性：可移植性，可固化，可裁剪等特性以外，它还具有如下优点：（1）微内核。无MMU， ROM/RAM占用量小，所占ROM最大60KB，最小10KB;RAM最大12KB，最小2KB;（2）开源免费;（3）支持所有32位ARM7/9和 Cortex M系列的微控制器;（4）可配置多达到256个任务以及140个任务优先级;（5）有良好的商业支持， T-Engine论坛进行总的维护。

移植主要包括：芯片系统时钟移植，外设移植和通用输出/输入端口的移植以及看门狗模块移植。由于考虑到内核代码的重要性以及其在整个移植中的重要意义，且为了整个系统有更好的实时性，可选用汇编语言编写 *** 作系统的启动代码。

VxWorks

VxWorks系统提供多处理器间和任务间高效的信号灯、消息队列、管道、网络透明的套接字。实时系统的另一关键特性是硬件中断处理。为了获得最快速可靠的中断响应，VxWorks系统的中断服务程序ISR有自己的上下文。VxWorks实时 *** 作系统由400多个相对独立的、短小精炼的目标模块组成，用户可根据需要选择适当模块来裁剪和配置系统，这有效地保证了系统的安全性和可靠性。系统的链接器可按应用的需要自动链接一些目标模块。这样，通过目标模块之间的按需组合，可得到许多满足功能需求的应用。

移植过程可以参考网络上一些BSP代码，BSP的英文全称为board support package，即板级支持包，它的作用是针对特殊的硬件平台，为VxWorks内核提供 *** 作的接口。

μClinux

嵌入式Linux 作为一个开放源代码的 *** 作系统，以价格低廉、功能强大又易移植的特性正在被广泛应用，μClinux是专门针对没有MMU的处理器而设计的嵌入式 Linux，非常适合中低端嵌入式系统的需求。 在GNU通用公共许可证的授权下，μClinux *** 作系统的用户可以使用几乎所有Linux的API函数，不会因为没有内存管理单元MMU而受到影响;而且，μClinux在标准的Linux基础上进行了适当的裁剪和优化，形成了一个高度优化的、代码紧凑的嵌入式Linux，体积小了，但是仍然保留了 Linux的大多数的优点，比如稳定性好、强大的网络功能、良好的可移植性、完备的文件系统支持功能、以及标准丰富的应用程序接口API等，可以支持类似 ARM7TDMI等类型多的小巧玲珑的中央处理器。

eCos

eCos中文翻译为嵌入式可配置 *** 作系统或嵌入式可配置实时 *** 作系统。适合于深度嵌入式应用，主要应用对象包括消费电子、电信、车载设备、手持设备以及其他一些低成本和便携式应用。eCos是一种开发源代码软件，无任何版权费用。 eCos最大的特点是模块化，内核可配置。如果说嵌入式Linux太庞大了，那么eCos可能就能够满足要求。它是一个针对16位、32位和64位处理器的可移植开放源代码的嵌入式RTOS。和嵌入式Linux不同，它是由专门设计嵌入式系统的工作组设计的。eCos具有相当丰富的特性和一个配置工具，后者能够让你选取你所需要的特性。

eCos的软件分了若干的模块，移植工作主要在他的hal层进行，所谓hal（硬件抽象层）就是把和硬件相关的软件凑到一起。

μC/OS-II

μC /OS-II是一个完整的、可移植、可固化、可裁剪的占先式实时多任务内核。μC/OS-II绝大部分的代码是用ANSI的C语言编写的，包含一小部分汇编代码，使之可供不同架构的微处理器使用。其结构小巧简洁且支持抢占式的多任务调度与管理。此实时 *** 作系统管理任务数多达64个，且提供内部程序存储器管理、系统运行时间管理、多任务实时调度与管理等功能。由于它的作者占用和保留了8个任务，所以留给用户应用程序最多可有56个任务。赋予各个任务的优先级必须是不相同的。这意味着μC/OS-II不支持时间片轮转调度法。μC/OS-II为每个任务设置独立的堆栈空间，可以快速实现任务切换。

将μC/OS-II *** 作系统移植到目标处理器上，需要从硬件和软件两方面来考虑。硬件方面，目标处理器需满足以下条件：

①处理器的C编译器能产生可重入代码;

②用C语言可以开/关中断;

③处理器支持中断，并且能够产生定时中断（通常在10～1000 Hz之间）;

④处理器能够支持容纳一定量数据的硬件堆栈;

⑤处理器有将堆栈指针和其他寄存器读出和存储到堆栈或内存中的指令。

软件方面，主要是一些与处理器相关的代码移植，其分布在OS_CPUH、OS_CPU_CC和OS_CPU_AASM这3个不同的文件中。

参考和感谢zhzht19861011：FreeRTOS队列分析

队列是主要的任务间通讯方式， 可以在任务与任务间、中断和任务间传送信息。

大多数情况下，队列用于具有线程保护的FIFO（先进先出）缓冲区。

发送到队列的消息是通过拷贝实现的，这意味着队列存储的数据是原数据，而不是原数据的引用。

API函数允许指定阻塞时间。

队列的基本用法：

创建队列API函数xQueueCreate()，但其实这是一个宏，只是定义的像函数而已。真正被执行的函数是xQueueGenericCreate()，我们称这个函数为通用队列创建函数。

参数ucQueueType只是用来可视化跟踪调试用 。

首先调用函数prvAllocateQueueMemory分配队列结构体和队列项存储空间，结构体和队列项在存储空间上是连续的。

分配成功后初始化成员，然后调用函数xQueueGenericReset()初始化剩下的结构体成员。

假设我们申请了3个队列项，每个队列项占用4字节存储空间（即uxLength=3、uxItemSize=4），则经过初始化后的队列内存如图所示。

队列项入队也称为投递（Send），分为带中断保护的入队 *** 作和不带中断保护的入队 *** 作。每种情况下又分为从队列尾部入队和从队列首部入队两种 *** 作，从队列尾部入队还有一种特殊情况，覆盖式入队，即队列满后自动覆盖最旧的队列项。

这个函数用于入队 *** 作，绝不可以用在中断服务程序中。

调用函数prvCopyDataToQueue()将要入队的数据拷贝到队列。这个函数处理三种入队情况，第一种是队列项大小为0时（即队列结构体成员uxItemSize为0，比如二进制信号量和计数信号量），不进行数据拷贝工作，而是将队列项计数器加1（即队列结构体成员uxMessagesWaiting++）；第二种情况是从队列尾入队时，则将数据拷贝到指针pxQueue->pcWriteTo指向的地方、更新指针指向的位置、队列项计数器加1；第三种情况是从队列首入队时，则将数据拷贝到指针pxQueue->upcReadFrom指向的地方、更新指针指向的位置、队列项计数器加1。如果是覆盖式入队，还会调整队列项计数器的值。

队列结构体中有两个成员跟队列上锁有关：xRxLock和xTxLock。这两个成员变量为queueUNLOCKED（宏，定义为-1）时，表示队列未上锁；当这两个成员变量为queueLOCKED_UNMODIFIED（宏，定义为0）时，表示队列上锁。

freertos临界区不能能进行系统调度。

临界区指的是一个访问共用资源（例如：共用设备或是共用存储器）的程序片段，而这些共用资源又无法同时被多个线程访问的特性；当有线程进入临界区时，其他线程或是进程必须等待。总的概括来说就是在执行该程序片段区间，不允许其他东西干扰到。

像我们在 MCU上面跑实时 *** 作系统，一般都是单核单进程的，而一个进程可以拥有多个线程；FreeRTOS是主要以抢占式任务调度为主（通过 PendSV中断），以时间片轮转调度任务为辅（通过 SysTick系统节拍器中断）的实时 *** 作系统，并且可支持同等优先级切换，具体配置可以看 FreeRTOS篇章之 FreeRTOSConfigh分析；而刚讲的线程其实就相当于我们用 xTaskCreate函数创建的各种任务。在这里，我们要实现临界区 *** 作，那么就相当于要保证当前所处在的需要保护的代码片段不要受其他任务（线程）的干扰（例如同等优先级的切换、中断的触发）。

这需要 加入向量表的定义；

加入这段话

#ifdef VECT_TAB_RAM

/ Set the Vector Table base location at 0x20000000 /

NVIC_SetVectorTable(NVIC_VectTab_RAM, 0x0); //向量表位于RAM

#else / VECT_TAB_FLASH /

/ Set the Vector Table base location at 0x08000000 /

NVIC_SetVectorTable(NVIC_VectTab_FLASH, 0x0); //向量表位于FLASH

#endif

也可以直接写入；

NVIC_SetVectorTable(NVIC_VectTab_RAM, 0x0); //向量表位于RAM

祝你成功！

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