### FreeRTOS 实时内核实用指南 #### 一、引言与概述 《FreeRTOS 实时内核实用指南》是一份官方文档的中文版本，旨在介绍如何使用FreeRTOS这一流行的实时操作系统（RTOS）。该文档由Richard Barry编写，最初发布于FreeRTOS.net网站，并在中文社区得到了积极的推广和支持。FreeRTOS因其开源性和易于使用性，在嵌入式开发领域广受欢迎。 #### 二、FreeRTOS简介 FreeRTOS（Free Real-Time Operating System）是一款专为微控制器设计的实时操作系统。它具有体积小、代码质量高、可移植性强等特点，适用于资源受限的微控制器环境。FreeRTOS支持多种微控制器架构，包括ARM、MIPS、8051等，并且提供了丰富的API来支持任务管理、中断处理、定时器管理等功能。 #### 三、任务管理：概览与概念 本节介绍了FreeRTOS中的任务管理概念及其在嵌入式系统中的应用。 1. **任务（Task）**：在FreeRTOS中，任务是最基本的执行单元，每个任务都代表了一个独立的控制流程。任务可以拥有不同的优先级，以便于实现基于优先级的任务调度。 2. **任务调度**：FreeRTOS采用了一种基于优先级的抢占式调度算法，这意味着高优先级的任务可以抢占低优先级任务的执行权。此外，FreeRTOS还支持时间片轮转调度机制，确保所有任务都能获得一定的CPU时间。 3. **软实时与硬实时**：文章中提到了软实时和硬实时的概念。软实时系统是指那些对响应时间有一定要求，但不会导致系统故障的系统；而硬实时系统则要求任务必须在规定的时间内完成，否则会导致系统故障或安全问题。例如，汽车的安全气囊触发机制就是一个典型的硬实时应用场景。 4. **调度算法对比**：与工作站或桌面电脑的多任务系统相比，嵌入式系统的调度算法更加注重实时性。桌面系统的调度算法通常更关注用户体验，而嵌入式系统的调度算法则更加注重及时响应和资源的有效分配。 #### 四、FreeRTOS的关键特性 - **任务创建与管理**：开发者可以通过简单的API函数来创建、挂起、恢复和删除任务。 - **互斥量与信号量**：这些同步机制可以用来保护共享资源，避免并发访问时的数据不一致性问题。 - **消息队列**：FreeRTOS支持消息队列，允许任务间传递数据和消息。 - **定时器管理**：FreeRTOS提供了软件定时器，可以用于周期性的事件处理和延时操作。 #### 五、总结 《FreeRTOS 实时内核实用指南》不仅是一份关于FreeRTOS基础知识的详细介绍，也为初学者提供了一个全面了解实时操作系统及其在嵌入式系统中应用的机会。通过学习本文档，开发者可以更好地理解FreeRTOS的工作原理和使用方法，从而有效地利用这一强大的工具进行嵌入式软件开发。无论是对于硬件工程师还是软件工程师而言，掌握FreeRTOS都是提高项目成功率的重要途径之一。

FreeRTOS是一种广泛使用的开源实时操作系统（RTOS）内核，专为微控制器和其他资源有限的嵌入式系统设计。它的目标是提供高效、可靠且易于理解的多任务环境，使开发者能够构建复杂的嵌入式系统。本实用指南是FreeRTOS官方文档的中文翻译版，旨在帮助中国开发者更好地理解和应用这一强大的操作系统内核。 FreeRTOS的核心特性包括： 1. **任务管理**：FreeRTOS支持并发执行多个任务，每个任务都有其独立的执行上下文。任务通过优先级进行调度，高优先级任务在系统中有更高的响应性。任务间的切换由内核自动处理，确保系统的实时性能。 2. **信号量与互斥量**：FreeRTOS提供了信号量和互斥量机制来实现任务间的同步和资源保护。信号量用于控制访问共享资源的顺序，而互斥量则确保在同一时间只有一个任务可以访问特定资源。 3. **事件标志组**：事件标志组允许任务等待一组事件中的任意一个或多个发生，提高了任务间的通信效率和灵活性。 4. **队列**：FreeRTOS提供了一种高效的数据传输机制——消息队列，任务可以通过队列发送和接收各种类型的数据，实现异步通信。 5. **定时器**：系统内的软件定时器可设定超时事件，触发回调函数，用于实现周期性任务或者延时操作。 6. **内存管理**：FreeRTOS内核包含了动态内存分配功能，可以根据需求动态分配和释放内存，同时支持定制化的内存管理策略。 7. **中断服务例程（ISR）**：FreeRTOS支持中断处理，并提供安全的方法在中断服务例程和任务之间进行交互。 8. **轻量级线程（Task）**：FreeRTOS的任务（线程）具有较低的开销，使得它非常适合在资源受限的环境中运行。 9. **移植性**：FreeRTOS被设计成高度可移植的，已支持上百种不同的处理器架构和开发平台。 学习FreeRTOS的过程中，开发者需要注意以下几点： 1. **理解实时性**：实时系统必须在规定的时间内完成任务，因此，了解实时性的概念和调度算法至关重要。 2. **熟悉任务管理**：创建、删除任务，以及设置任务优先级和状态是基础操作，理解如何有效地使用这些功能对系统性能有很大影响。 3. **掌握同步和通信机制**：正确使用信号量、互斥量、事件标志组和队列是防止死锁和提高系统效率的关键。 4. **内存管理策略**：根据项目需求选择合适的内存管理策略，如静态分配、动态分配或两者结合。 5. **调试技巧**：学会利用FreeRTOS提供的调试工具，如任务列表、堆栈深度检查等，以优化系统性能和查找潜在问题。 6. **实时操作系统的选择**：虽然FreeRTOS是流行的选择，但也有其他如μC/OS、ThreadX等替代方案，需根据项目需求评估选择。 7. **适应硬件**：理解所使用的微控制器特性，如中断处理、存储限制等，以便更好地适配FreeRTOS。 通过深入阅读"FreeRTOS实时内核实用指南中文文档"，开发者可以全面掌握FreeRTOS的使用方法，从而在实际项目中实现高效、可靠的嵌入式系统设计。这份文档详细解释了FreeRTOS的各项功能和用法，是学习和应用FreeRTOS的宝贵资源。

基于firefly SDK的rtlinux内核补丁，可以显著提升系统的实时性。使用方法可以参考对应的博客。

Xenomai 是一种采用双内核机制的Linux 内核的强实时扩展。由于Linux 内核本身的实现方式和复杂度，使得Linux 本身不能使用于强实时应用。在双内核技术下，存在一个支持强实时的微内核，它与Linux 内核共同运行于硬件平台上，实时内核的 优先级高于Linux 内核，它负责处理系统的实时任务，而Linux 则负责处理非实时任务，只有当实时内核不再有实时任务需要处理的时候，Linux 内核才能得到运行的机会。

包括： Franka Emika Panda ROS包 ROS-Melodic Linux 实时内核5.4.19

包括： Franka Emika Panda ROS包 libfranka ROS-Melodic Linux 实时内核5.4.19

FreeRTOS实时内核使用指南大全_中文

包括测试软件和硬件两部分。测试软件选用ETest，包含实时内核模块和实时动作脚本；硬件由上位机和实时下位机组成，上位机采用商用便携计算机，下位机采用PXI测控计算机。上位机安装Windows操作系统，运行设备资源管理、测试设计、测试调度、运行服务器、数据中心、运行客户端、实时动作

本文记录了树莓派4B编译安装Preempt实时内核详细的教程，编译过程的指令及指令输入的图片、配置过程图片全部进行了截图总结，方便大家参考。 编译于2022年3月31日上午测试成功，并制作了RT系统的镜像文件。不想编译的，可联系我下载编译成功的镜像文件（8GB）。

RaspbrryPi 2、3B实时内核补丁。