free rtos 是微内核吗

原创

mob64ca12f18f13 2024-01-09 21:38:15 ©著作权

文章标签 微内核任务控制块 ci 文章分类 HarmonyOS 后端开发

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实现“FreeRTOS 是微内核吗”

引言

在嵌入式开发领域，FreeRTOS 是一款广泛应用的实时操作系统。而对于刚入行的小白来说，了解 FreeRTOS 的内核类型是非常重要的。本文将指导你了解 FreeRTOS 是如何实现微内核架构的。

整体流程

下面是学习 FreeRTOS 是否为微内核的流程，我们将分为以下步骤：

理解微内核架构
研究 FreeRTOS 的架构
分析 FreeRTOS 的代码

理解微内核架构

微内核架构是一种操作系统设计模式，它将操作系统的核心功能模块化，将尽可能多的功能移出内核，并通过轻量级的进程间通信（IPC）机制将这些功能提供给用户空间的任务。相比于大内核模式，微内核模式具有更高的可靠性和可维护性。

研究 FreeRTOS 的架构

FreeRTOS 是一款基于事件驱动的实时操作系统，它采用了微内核架构。在 FreeRTOS 中，内核只提供了最基本的内核服务，如任务调度、中断管理和时间管理。其他高级功能如文件系统、网络协议栈和驱动程序被称为可选模块，需要用户根据自己的需求进行选择和集成。

下面是 FreeRTOS 的架构图：

sequenceDiagram
  participant TaskA
  participant TaskB
  participant Kernel

  TaskA->>Kernel: 调用任务创建函数
  Kernel->>Kernel: 创建任务控制块
  Kernel->>TaskA: 返回任务句柄
  TaskA->>Kernel: 挂起任务
  Kernel->>Kernel: 将任务加入就绪队列
  
  Note right of Kernel: 任务调度<br/>选择下一个<br/>最高优先级的任务
  
  Kernel->>TaskB: 恢复任务

分析 FreeRTOS 的代码

为了更好地理解 FreeRTOS 是如何实现微内核架构的，我们将分析以下代码片段：

/* 创建任务 */
xTaskHandle xTaskCreate(TaskFunction_t pxTaskCode,
                        const char * const pcName,
                        const configSTACK_DEPTH_TYPE usStackDepth,
                        void * const pvParameters,
                        UBaseType_t uxPriority,
                        xTaskHandle * const pxCreatedTask)

/* 创建任务控制块 */
pxNewTCB = prvAllocateTCBAndStack( usStackDepth );

/* 挂起任务 */
vTaskSuspendAll();

/* 将任务加入就绪队列 */
prvAddCurrentTaskToDelayedList( xTicksToWait, pdTRUE );

/* 恢复任务 */
if( xTaskResumeAll() == pdTRUE )
{
    portYIELD();
}

上述代码片段展示了 FreeRTOS 中任务的创建、挂起和恢复的过程。通过调用 xTaskCreate 函数，我们可以创建一个任务，并获得任务句柄。任务控制块（TCB）是用于保存任务的状态和上下文信息的数据结构。在任务创建后，我们可以使用 vTaskSuspendAll 函数将任务挂起，并使用 prvAddCurrentTaskToDelayedList 函数将任务加入就绪队列。当任务被恢复时，通过调用 xTaskResumeAll 函数可以恢复任务的执行。