這個(gè)技術(shù)方向！再不學(xué)就晚了...

嵌入式系統不只是ARM+Linux，不是只有安卓，凡是電子產(chǎn)品都可稱(chēng)為嵌入式系統。

物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的興起，也提升了RTOS市場(chǎng)占有率。

01 

在大學(xué)里一般電子信息專(zhuān)業(yè)的最后大部分都進(jìn)入嵌入式這個(gè)領(lǐng)域，入門(mén)首先接觸的是單片機編程，尤其是C51單片機，基礎的單片機編程通常都是指裸機編程，即不加入任何 RTOS（Real Time Operating System 實(shí)時(shí)操作系統）。

常用的有國外的FreeRTOS、μC/OS、RTX 和國內的 RT-thread、Huawei LiteOS 和 AliOS-Things 等，其中開(kāi)源且免費的 FreeRTOS 的市場(chǎng)占有率極高。

在工作中用的最多的就是FreeRTOS，免費也沒(méi)有版權誰(shuí)不喜歡用呢？

02 

輪詢(xún)系統即是在裸機編程的時(shí)候，先初始化好相關(guān)的硬件，然后讓主程序在一個(gè)死循環(huán)里面不斷循環(huán)，順序地做各種事情。裸機系統通常分成輪詢(xún)系統和前后臺系統。

int main(void)
{
 /* 硬件相關(guān)初始化 */
 HardWareInit();

 /* 無(wú)限循環(huán) */
 for (;;) {
   /* 處理事情 1 */
   DoSomething1();

   /* 處理事情 2 */
   DoSomethingg2();

   /* 處理事情 3 */
   DoSomethingg3();
 }
}

輪詢(xún)系統是一種非常簡(jiǎn)單的軟件結構，通常只適用于那些只需要順序執行代碼且不需要外部事件來(lái)驅動(dòng)的就能完成的事情。

在代碼清單中，如果只是實(shí)現LED翻轉，串口輸出，液晶顯示等這些操作，那么使用輪詢(xún)系統將會(huì )非常完美。

但是，如果加入了按鍵操作等需要檢測外部信號的事件，用來(lái)模擬緊急報警，那么整個(gè)系統的實(shí)時(shí)響應能力就不會(huì )那么好了。

假設DoSomethingg3是按鍵掃描，當外部按鍵被按下，相當于一個(gè)警報，這個(gè)時(shí)候，需要立馬響應 ， 并做緊急處理 ， 而這個(gè)時(shí)候程序剛好執行到DoSomethingg1， 要命的是DoSomethingg1需要執行的時(shí)間比較久，久到按鍵釋放之后都沒(méi)有執行完畢，那么當執行到DoSomethingg3的時(shí)候就會(huì )丟失掉一次事件。

足見(jiàn)，輪詢(xún)系統只適合順序執行的功能代碼，當有外部事件驅動(dòng)時(shí)，實(shí)時(shí)性就會(huì )降低。

在裸機系統中，所有的操作都是在一個(gè)無(wú)限的大循環(huán)里面實(shí)現,支持中斷檢測。外部中斷緊急事件在中斷里面標記或者響應，中斷服務(wù)稱(chēng)為前臺，main 函數里面的while(1)無(wú)限循環(huán)稱(chēng)為后臺，按順序處理業(yè)務(wù)功能，以及中斷標記的可執行的事件。

小型的電子產(chǎn)品用的都是裸機系統，而且也能夠滿(mǎn)足需求。

int flag1 = 0;
int flag2 = 0;
int flag3 = 0;

int main(void)
{
 /* 硬件相關(guān)初始化 */
 HardWareInit();

 /* 無(wú)限循環(huán) */
 for (;;) {
   if (flag1) {
     /* 處理事情 1 */
     DoSomething1();
   }

   if (flag2) {
     /* 處理事情 2 */
     DoSomethingg2();
   }

   if (flag3) {
     /* 處理事情 3 */
     DoSomethingg3();
   }
 }
}

void ISR1(void)
{
 /* 置位標志位 */
 flag1 = 1;
 /* 如果事件處理時(shí)間很短，則在中斷里面處理
 如果事件處理時(shí)間比較長(cháng)，在回到后臺處理 */
 DoSomething1();
}

void ISR2(void)
{
 /* 置位標志位 */
 flag2 = 2;

 /* 如果事件處理時(shí)間很短，則在中斷里面處理
 如果事件處理時(shí)間比較長(cháng)，在回到后臺處理 */
 DoSomething2();
}

void ISR3(void)
{
 /* 置位標志位 */
 flag3 = 1;
 /* 如果事件處理時(shí)間很短，則在中斷里面處理
 如果事件處理時(shí)間比較長(cháng)，在回到后臺處理 */
 DoSomething3();
}

在順序執行后臺程序的時(shí)候，如果有中斷來(lái)臨，那么中斷會(huì )打斷后臺程序的正常執行流，轉而去執行中斷服務(wù)程序，在中斷服務(wù)程序里面標記事件，如果事件要處理的事情很簡(jiǎn)短，則可在中斷服務(wù)程序里面處理，如果事件要處理的事情比較多，則返回到后臺程序里面處理。

雖然事件的響應和處理是分開(kāi)了，但事件的處理還是在后臺里面順序執行的，但相比輪詢(xún)系統，前后臺系統確保了事件不會(huì )丟失，再加上中斷具有可嵌套的功能，這可以大大的提高程序的實(shí)時(shí)響應能力。在大多數的中小型項目中，前后臺系統運用的好，堪稱(chēng)有操作系統的效果。

一般來(lái)說(shuō)：如果的項目里面沒(méi)有使用RTOS，則一般使用的都是這種前后臺系統。

03 

相比前后臺系統，多線(xiàn)程系統的事件響應也是在中斷中完成的，但事件的處理是在線(xiàn)程中完成的。在多線(xiàn)程系統中，線(xiàn)程跟中斷一樣，也具有優(yōu)先級，優(yōu)先級高的線(xiàn)程會(huì )被優(yōu)先執行。

當一個(gè)緊急的事件在中斷被標記之后，如果事件對應的線(xiàn)程的優(yōu)先級足夠高，就會(huì )立馬得到響應。相比前后臺系統，多線(xiàn)程系統的實(shí)時(shí)性又被提高了。

多線(xiàn)程系統大概的偽代碼具體見(jiàn)代碼清單所示：

int flag1 = 0;
int flag2 = 0;
int flag3 = 0;

int main(void)
{
 /* 硬件相關(guān)初始化 */
 HardWareInit();

 /* OS 初始化 */
 RTOSInit();

 /* OS 啟動(dòng)，開(kāi)始多線(xiàn)程調度，不再返回 */
 RTOSStart();
 
 while(1);/* 程序不會(huì )執行到這里 */
}

void ISR1(void)
{
 /* 置位標志位 */
 flag1 = 1;
}

void ISR2(void)
{
 /* 置位標志位 */
 flag2 = 2;
}

void ISR3(void)
{
 /* 置位標志位 */
 flag3 = 1;
}

void DoSomething1(void)
{
 /* 無(wú)限循環(huán)，不能返回 */
 for (;;) {
   /* 線(xiàn)程實(shí)體 */
   if (flag1) {

   }
 }
}

void DoSomething2(void)
{
 /* 無(wú)限循環(huán)，不能返回 */
 for (;;) {
   /* 線(xiàn)程實(shí)體 */
   if (flag2) {

   }
 }
}

void DoSomething3(void)
{
 /* 無(wú)限循環(huán)，不能返回 */
 for (;;) {
   /* 線(xiàn)程實(shí)體 */
   if (flag3) {

   }
 }
}

相比前后臺系統中后臺順序執行的程序主體，在多線(xiàn)程系統中，根據程序的功能，我們把這個(gè)程序主體分割成一個(gè)個(gè)獨立的，無(wú)限循環(huán)且不能返回的小程序，這個(gè)小程序我們稱(chēng)之為線(xiàn)程。

每個(gè)線(xiàn)程都是獨立的，互不干擾的，且具備自身的優(yōu)先級，它由操作系統調度管理。加入操作系統后，我們在編程的時(shí)候不需要精心地去設計程序的執行流，不用擔心每個(gè)功能模塊之間是否存在干擾。

加入了操作系統，我們的編程反而變得簡(jiǎn)單了。整個(gè)系統隨之帶來(lái)的額外開(kāi)銷(xiāo)就是操作系統占據的那一丁點(diǎn)的FLASH和RAM?，F如今，單片機的 FLASH和RAM是越來(lái)越大，完全足以抵擋RTOS那點(diǎn)開(kāi)銷(xiāo)。

04 

學(xué)習RTOS，一是項目需要，隨著(zhù)產(chǎn)品要實(shí)現的功能越來(lái)越多，單純的裸機系統已經(jīng)不能完美地解決問(wèn)題，反而會(huì )使編程變得更加復雜，如果想降低編程的難度，就必須引入RTOS實(shí)現多任務(wù)管理。

二是技能需要，掌握操作系統，和基于RTOS的編程，實(shí)現更好的職業(yè)規劃，對個(gè)人發(fā)展尤其是“錢(qián)途”是必不可少的。

大家可能一直覺(jué)得學(xué)操作系統就必須是linux，實(shí)際每個(gè)系統都有其應用場(chǎng)景，對于物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)，殺雞焉用牛刀，小而美，且應用廣泛的FreeRTOS 是首選。

有一個(gè)操作系統的基礎，即使后續基于其他系統開(kāi)發(fā)軟件，也可觸類(lèi)旁通，對新技術(shù)快速入門(mén)。