裸机与操做系统区别(RTOS)

        声明：该系列笔记是参考韦东山老师的视频，链接放在最后！！！

        rtos：这种系统只实现了内核功能，比较简单，在嵌入式开发中，某些情况下我们只需要多任务，而不需要文件功能，相反带上了文件工能反而对内存有限的单片机反而是一种负担。

        裸机开发程序执行流程：如果没有操作系统的的使用称为裸机开发，如果在while()循环里面有两个调度函数需要执行，程序执行顺序是在执行完A函数之后，才会去执行B函数。

int main()
{while(1)
{Mother_Freed();//A函数Mother_Message();//B函数
}
return 0;
}

 

        这就造成了一个问题，那就是，在执行A函数的期间B函数是得不到相应的，只能等待A函数，执行结束，A函数是喂孩子，B函数是回复消息，如果B函数执行时间过长，不执行A函数孩子是不是就饿死了。为了解决这个问题可以加入操作系统，也就是freertos。

        rtos开发程序执行流程：rtos操作系统会将执行函数，封装为任务，每个任务分配时间达到时间切换任务，由于分配时间较短，在外界看来就是同时执行多任务，使用操作系统就可以解决上面的难题。

             

            

void Mother_Freed(void);//声明函数
void Mother_Message(void);//声明函数int main()
{
create_task(喂饭);//创建任务 
create_task(发消息);//创建任务
start_scheduler();//执行任务调度器
while(1)
{
sleep();
}}
void Mother_Freed(void)//封装
{
while(1)
{
Mother_free();//调用函数喂饭
}
}
void Mother_Message(void)//封装
{
while(1)
{
Mother_message();//调用函数发消息
}
}

        rtos互斥操作：在操作系统中，同时执行多个任务的时候，如果多任务访问同一资源，就会发生互斥，这个时候会出现数据混乱，有可能出现死锁，可以通过软件加入变量，互斥使用系统资源。

int g_canuse = 1;
03
04 void uart_print(char *str)
05 {
06     if (g_canuse)
07 {
08     g_canuse = 0;
09     printf(str);
10     g_canuse = 1;
11 }
12 }
13
14 task_A()
15 {
16     while (1)
17 {
18     uart_print("0123456789\n");
19 }
20 }
21
22 task_B()
23 {
24     while (1)
25 { uart_print("abcdefghij");
27 }
28 }
29
30 void main()
31 {
32 // 创建 2 个任务
33     create_task(task_A);
34     create_task(task_B);
35 // 启动调度器
36     start_scheduler();
37 }

       当 g_canuse = 0;这个变量等于0的时候，就可以，对大多数访问同一资源的情况出现互斥，但是只是大部分，因为rtos这个操作系统，在执行任务转换的时候，A执行进入if函数转换，B函数执行printf（）；执行一般转换，在执行A就会发现打印出来的数字还是乱码的情况，但是可以避免大部分情况。

        出现上面的原因是因为，先变量判断在赋值，如果我们将赋值提前可以避免，出现失误嘛，如果，我们将usart_printf();这个函数重新定义为一下格式，会不会完全避免这种情况。

01 void uart_print(char *str)
02 {
03 g_canuse--; ① 减一
04 if( g_canuse == 0 ) ② 判断
05 {
06 printf(str); ③ 打印
07 }
08 g_canuse++; ④ 加一
09 }

        这里即使将变量赋值提前，但是还是会出现打印出错的情况，语句1的执行可以分为3个步奏，1从内存读取变量的值放入寄存器2修改寄存器的值让变量减1 3把寄存器的值写到内存变量上面如果执行12切换到B任务，此时变量还是1，B任务执行进行printf打印一半进行切换，A任务会从打断地方执行，也能进入if函数，这个时候打印出来也会是混乱的值。

        当我们使用rtos，写多任务程序的时候一定要注意，函数资源互斥问题，任何一种操作系统都会提供相应的函数。

         rtos互斥操作：如果任务之间有依赖关系，比如任务 A 执行了某个操作之后，需要任务 B 进行后续的处理。如果代码如下编写的话，任务 B 大部分时间做的都是无用功。

// RTOS 程序
02 int flag = 0;
03
04 void task_A()
05 {
06 while (1)
07 {
08 // 做某些复杂的事情
09 // 完成后把 flag 设置为 1
10 flag = 1;
11 }
12 }
13
14 void task_B()
15 {
16 while (1)
17 {
18 if (flag)
19 {
20 // 做后续的操作
21 }
22 }
23 }
24
25 void main()
26 {
27 // 创建 2 个任务
28 create_task(task_A);
29 create_task(task_B);
30 // 启动调度器
31 start_scheduler();
32 }

上述代码中，在任务 A 没有设置 flag 为 1 之前，任务 B 的代码都只是去判断 flag。而

任务 A、B 的函数是依次轮流运行的，假设系统运行了 100 秒，其中任务 A 总共运行了 50

秒，任务 B 总共运行了 50 秒，任务 A 在努力处理复杂的运算，任务 B 仅仅是浪费 CPU 资源。

如果可以让任务 B 阻塞，即让任务 B 不参与调度，那么任务 A 就可以独占 CPU 资源加快

处理复杂的事情。当任务 A 处理完事情后，再唤醒任务 B。示例代码如下：

// RTOS 程序
02 void task_A()
03 {
04 while (1)
05 {
06 // 做某些复杂的事情
07 // 释放信号量,会唤醒任务 B;
08 }
09 }
10
11 void task_B()
12 {
13 while (1)
14 {
百问网
13
15 // 等待信号量, 会让任务 B 阻塞
16 // 做后续的操作
17 }
18 }
19
20 void main()
21 {
22 // 创建 2 个任务
23 create_task(task_A);
24 create_task(task_B);
25 // 启动调度器
26 start_scheduler();
27 }