請問單片機能運行操作系統(tǒng)嗎？

但是操作系統(tǒng)不是剛需，上操作系統(tǒng)比較占用單片機的資源，比如占用比較多的FLASH和RAM，間接增加了硬件成本，哪怕成本增加1毛錢，對于上量的產(chǎn)品，分分鐘是一個工程師的工資。

我做了單片機開發(fā)10幾年，大多數(shù)產(chǎn)品其實還是裸機編程，用到操作系統(tǒng)的比較少。

當然，這個跟產(chǎn)品功能有關，一般產(chǎn)品功能復雜、實時性要求苛刻的就會上操作系統(tǒng)。

目前用的比較多的就是實時操作系統(tǒng)，比如主流有uC/OS-II、FreeRTOS、rt-thread。

下面，簡單給大家說下3個系統(tǒng)各自優(yōu)缺點，如有不對，請指正！

一、uC/OS-II

uC/OS-II 是 Micrium 公司開發(fā)的商業(yè)實時操作系統(tǒng)，它的內(nèi)核設計非常穩(wěn)定和可靠，更加注重調(diào)度算法和系統(tǒng)服務的豐富性，適合于需要更高實時性和穩(wěn)定性的應用。

uC/OS-II 的優(yōu)缺點如下：

特點：

對開發(fā)友好：資料多。

實時性：uC/OS-II 可以提供非?？焖俚闹袛囗憫腿蝿涨袚Q，確保系統(tǒng)實時性。

可移植性：uC/OS-II 可以支持多種不同的處理器架構，使得應用程序更易于移植到不同的硬件平臺上。

可靠性：由于 uC/OS-II 的內(nèi)核設計非常穩(wěn)定和可靠，因此它被廣泛應用于各種不同的嵌入式系統(tǒng)中。

成熟的生態(tài)環(huán)境：由于 uC/OS-II 已經(jīng)發(fā)布了很長時間，因此它的社區(qū)和生態(tài)環(huán)境非常成熟和完善，用戶可以方便地獲取文檔、示例和支持。

缺點：

商業(yè)授權費用：uC/OS-II 是一個商業(yè)實時操作系統(tǒng)，用戶需要購買商業(yè)授權才能使用。

資源占用：uC/OS-II占用單片機資源較多，需要較大的存儲空間和內(nèi)存空間。

另外，開發(fā)者是可以剪裁的，也就是說你可以根據(jù)你產(chǎn)品的功能修改系統(tǒng)代碼做定制，前提是你已經(jīng)吃透了系統(tǒng)的代碼，否則不要輕易嘗試，不然很容易給自己挖坑。

二、 FreeRTOS

FreeRTOS 是一個開源的實時操作系統(tǒng)，目前占有率高。

特點：

商業(yè)授權費用：可以免費商用

輕量級：FreeRTOS 的內(nèi)核非常小巧，適合資源受限的單片機。

實時性：FreeRTOS 可以提供非?？焖俚闹袛囗憫腿蝿涨袚Q，確保系統(tǒng)實時性。

可移植性：FreeRTOS 可以支持多種不同的處理器架構，使得應用程序更易于移植到不同的硬件平臺上。

社區(qū)支持：FreeRTOS 的社區(qū)非?；钴S，有大量的開發(fā)人員參與開發(fā)和維護，使得 FreeRTOS 的生態(tài)環(huán)境非常完善。

良好的文檔和資料：FreeRTOS 的文檔和資料非常豐富，學習和使用 FreeRTOS 相對較為簡單。

缺點：

組件少：部分功能組件不夠完善，比如GUI(圖形界面)、TCP/IP、文件系統(tǒng)需外擴第三方。

三、rt-thread

這個是國內(nèi)一款適合物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的實時操作系統(tǒng)，特點是資源占用極低(1.2KB RAM和3KB Flash)，代碼架構做低功耗功能比較方便。

優(yōu)點：

輕量級：RT-Thread 的內(nèi)核非常小巧，適合資源受限的單片機。

實時性：RT-Thread 可以提供非?？焖俚闹袛囗憫腿蝿涨袚Q，確保系統(tǒng)實時性。

可裁剪性：RT-Thread 可以按需選擇需要的組件，以減小系統(tǒng)占用的資源。

面向對象：RT-Thread 支持對象化編程，使得代碼更加清晰易懂。

跨平臺支持：RT-Thread 可以支持多種不同的處理器架構。

缺點：

生態(tài)相對不夠完善：相比一些成熟的嵌入式操作系統(tǒng)，RT-Thread 的社區(qū)和開發(fā)人員數(shù)量相對較少，生態(tài)環(huán)境相對不夠完善。

學習曲線較陡峭：RT-Thread 是一個相對較新的操作系統(tǒng)，它的文檔和資料相對較少，學習曲線相對較陡峭。

不適合大型系統(tǒng)：由于 RT-Thread 的內(nèi)核設計初衷是輕量級和實時性，所以它不適合構建大型的嵌入式系統(tǒng)。

四、自己對RTOS的理解

最后聊一下，我對這些實時操作系統(tǒng)的理解。

我覺得實時操作系統(tǒng)，本質上就是一個實時性高的程序架構。

實時就是能保證我的任務規(guī)定的時間內(nèi)去執(zhí)行，這用傳統(tǒng)while(1)輪詢方式是實現(xiàn)不了的。

程序架構就好比建房子時的地基，只有地基穩(wěn)了，才能應對外在惡劣環(huán)境對房子造成的影響，比如臺風、地震。

我們寫程序也是一樣的，程序架構就是的”地基”，只有地基穩(wěn)了，你的程序才能應對項目經(jīng)理突如其來的改功能、換芯片方案，你的代碼才經(jīng)得起折騰、產(chǎn)品功能做得穩(wěn)定。

可惜啊，很多工程師并沒有寫程序架構的能力，因為對經(jīng)驗和代碼水平要求比較嚴格。

所以一般復雜的項目，直接上現(xiàn)成的、穩(wěn)定的實時操作系統(tǒng)就可以了。

這樣至少可以保證兩點：

1.程序架構上不出問題。

2.程序的實時性不出問題。

不過用現(xiàn)成的也是有缺點的，就是RTOS的功能很多，有很多你產(chǎn)品壓根用不上，但是你沒辦法，你又不會剪裁，這樣就會浪費你很多單片機資源。

所以這幾年我做項目，一直是用自己寫的程序架構，然后程序實時性通過人工去規(guī)避。

比如任務初始化、創(chuàng)建、調(diào)度管理。

還有實時操作系統(tǒng)一些實用功能，比如隊列，也是產(chǎn)品常用的，只是我自己寫了更簡化的代碼。

審核編輯：劉清