精準解讀FreeRTOS的十三大特性

FreeRTOS 由 Richard Barry 開發(fā)，是一個開源的、可移植的、小型的嵌入式實時操作系統(tǒng)內核。FreeRTOS 既支持搶占式多任務，也支持協(xié)作式多任務。

FreeRTOS的主要特性如下：

實時性：FreeRTOS “可以”配置成為一個硬（Hard）實時操作系統(tǒng)內核。要注意這里用的是“可以”，F(xiàn)reeRTOS 也可以配置為非實時型內核，甚至于部分任務是實時性的，部分不是。這一點比uC/OS-II 要靈活。

任務數(shù)量：FreeRTOS對任務數(shù)沒有限制，同一優(yōu)先級也可以有多個任務。這點上比uC/OS-II 好。

搶占式或協(xié)作式調度算法：任務調度既可以為搶占式也可以為協(xié)作式。采用協(xié)作式調度算法后，一個處于運行態(tài)任務除非主動要求任務切換（Yielding），否則是不會被調度出運行態(tài)的。

任務調度的時間點：調度器會在每次定時中斷到來時決定任務調度，同時外部異步事件也會引起調度器任務調度。

調度算法：任務調度算法首先滿足高優(yōu)先級任務最先執(zhí)行，當多于1個任務具有相同的高優(yōu)先級時，采用round robin 算法調度。

任務間通信：FreeRTOS 支持隊列和幾種基本的任務同步機制。

隊列：任務間傳遞信息可以采用隊列方式，F(xiàn)reeRTOS 實現(xiàn)的隊列機制傳遞信息是采用傳值方式，因此對于傳遞大量數(shù)據效率有些低。但可以通過傳遞指針的方式提高效率。中斷處理函數(shù)中讀寫隊列都是非阻塞型的。任務中讀寫隊列可以為阻塞型也可以配置非阻塞型。當配置為阻塞型時可以指定一個阻塞的最大時間限（Timeout）。

任務間同步：FreeRTOS 支持基本的信號量功能。FreeRTOS 采用隊列來實現(xiàn)信號量的功能，可以認為一個值為n的信號量就是一個長度為n的隊列，隊列中每個元素的大小為0。這樣的隊列并不會浪費寶貴的內存空間。

對于死鎖（Deadlock）的處理：FreeRTOS 并沒有實現(xiàn)一種可以完全避免死鎖的機制。只是通過指定一個阻塞的最大時間限（Timeout）來減少死鎖現(xiàn)象的發(fā)生?；蛘哒f是給出了當死鎖現(xiàn)象發(fā)生時解鎖的可能。當然能不能真的解鎖要依賴于使用者的處理代碼是否合適。

臨界區(qū)：FreeRTOS 采用開關中斷的方式實現(xiàn)臨界區(qū)保護。任務代碼中臨界區(qū)可以嵌套，F(xiàn)reeRTOS 會自動記錄每個任務中臨界區(qū)嵌套的層數(shù)。

暫停調度：與進入臨界區(qū)類似，F(xiàn)reeRTOS 可以通過暫時關閉任務調度來保證任務代碼不被更高優(yōu)先級的其他任務打斷，與臨界區(qū)不同，關閉任務調度并不會關閉中斷，這樣中斷處理函數(shù)仍會照常的執(zhí)行。

內存分配：FreeRTOS 提供了多種內存動態(tài)分配的方法，具體程序中需要選擇其中一種。最簡單的內存分配方式提供了一種非常簡單的固定內存分配算法，這種方式下只支持內存的分配，不支持分配內存的回收。因此，任務建立后就不能被刪除。其他幾種內存分配算法支持分配內存的回收，有的方法支持鄰接內存塊的合并，有些不支持。對我個人來說，我還是比較欣賞uC/OS-II中內存分配的方法，既保證了實時性，也具有一定的靈活性。FreeRTOS 中提供的幾種方式，實時性好的功能上有缺陷，功能上完善的實時性卻不好。我通常采用的方式是采用最簡單的內存固定分配算法，當需要動態(tài)釋放時將uC/OS-II中內存分配的代碼拿來用。

優(yōu)先級翻轉：FreeRTOS 沒有提供優(yōu)先級繼承機制或其他的避免優(yōu)先級翻轉的方法。