FreeRTOS系列第1篇—为什么选择FreeRTOS?

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2019年11月29日10:04:45 评论 307 次浏览

1.为什么学习RTOS?
         作为基于ARM7、Cortex-M3硬件开发的嵌入式工程师,我一直反对使用RTOS。不仅因为不恰当的使用RTOS会给项目带来额外的稳定性风险,更重要的是我认为绝大多数基于ARM7、Cortex-M3硬件的项目,还没复杂到使用RTOS的地步,使用状态机就足够了。

         对于现代的微处理器,特别是资源相对丰富ARM7、Cortex-M3硬件来说,RTOS占用的硬件资源已经越来越可以忽略。所以在当今环境下,我们无需担心RTOS会拖累性能。相反,RTOS提供的事件驱动型设计方式,使得RTOS只是在处理实际任务时才会运行,这能够更合理的利用CPU。在实际项目中,如果程序等待一个超时事件,传统的无RTOS情况下,要么在原地一直等待而不能执行其它任务,要么使用复杂(相对RTOS提供的任务机制而言)的状态机机制。如果使用RTOS,则可以很方便的将当前任务阻塞在该事件下,然后自动去执行别的任务,这显然更方便,并且可以高效的利用CPU。处理这类事件,是我使用RTOS的最大动力,但考虑到系统的稳定性,我不得不再三权衡RTOS可能带来的一些弊端:

大多数RTOS代码都具有一定规模,任何代码都可能带来BUG,何况是代码具有一定规模的RTOS,因此引入RTOS的同时也可能会引入该RTOS的BUG,这些RTOS本身的BUG一旦被触发,影响可能是是灾难性的。
熟练的使用RTOS是一项技能,需要专业的知识储备和长期的经验积累。不将RTOS分析透彻,很容易为项目埋下错误。典型的,像中断优先级、任务堆栈分配、可重入等,都是更容易出错的地方。
RTOS的优先级嵌套使得任务执行顺序、执行时序更难分析,甚至变成不可能。任务嵌套对所需的最大堆栈RAM大小估计也变得困难。这对于很多对安全有严格要求的场合是不可想象的。
RTOS应该用于任务复杂的场合,以至于对任务调度的需求可以抵消RTOS所带来的稳定性影响,但大部分的应用并非复杂到需要RTOS。
 

         以上原因是我拒绝在实际项目中使用RTOS的理由,但是否使用RTOS跟是否学习RTOS完全是两码事。我认为任何嵌入式软件设计人员都应该至少学习一种RTOS,不仅是需要掌握RTOS背后的操作系统原理、学习RTOS的编程方式,更是为将来做准备。

         即便我认为现在的物联网有点言过其实,但我依然看好物联网的发展前景。随着物联网的发展,未来的嵌入式产品必然更为复杂、连接性更强以及需要更丰富的用户界面。当处理这些任务时,一个好的RTOS就变得不可缺少了。

         书到用时方恨少,我希望自己永远不会有这种感觉。所以从现在起,我要开始深入一个RTOS,探索它背后的原理,掌握其编程方法,避免其缺陷和陷阱,并将它安全的用在将来的项目中。

2.为什么选用FreeRTOS?
         对比了许多RTOS,最终选择FreeRTOS,原因是多方面的:

SafeRTOS便是基于FreeRTOS而来,前者是经过安全认证的RTOS,因此对于FreeRTOS的安全性也有了信心。
 大量开发者使用,并保持高速增长趋势。2011、2012、2013、2014、2015、2017年(暂时没有2016年的数据)的EEtimes杂志嵌入式系统市场报告显示,FreeRTOS在RTOS内核使用榜和RTOS内核计划使用榜上都名列前茅。更多的人使用可以促进发现BUG,增强稳定性。
简单。内核只有3个.c文件,全部围绕着任务调度,没有任何其它干扰,便于理解学习。而且,我根本不需要其它繁多的功能,只要任务调度就够了。
文档齐全。在FreeRTOS官方网站上,可以找到所有你需要的资料。
免费、开放源码。完全可以免费用于商业产品,开放源码更便于学习操作系统原理、从全局掌握FreeRTOS运行机理、以及对操作系统进行深度裁剪以适应自己的硬件。
2017年底,FreeRTOS作者加入亚马逊,担任首席工程师,FreeRTOS也由亚马逊管理。同时修改了用户许可证,FreeRTOS变得更加开放和自由。背靠亚马逊,相信未来FreeRTOS会更加稳定可靠。此外,以前价格不菲的《实时内核指南》和《参考手册》也免费开放下载,这使得学习更加容易。
 

         学习的资料来源主要是FreeRTOS的官方网站(www.freertos.org)和源代码。FreeRTOS的创始人RichardBarry编写了大量的移植代码和配套文档,我只不过是沿着Richard Barry铺好的路前进,所以,这没什么困难的。

         最后,感谢RichardBarry的付出,感谢Richard Barry的无私开源精神!
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lichongyang
  • 本文由 发表于 2019年11月29日10:04:45
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