1.1初识FreeRTOS

1.1.1 什么是FreeRTOS？

　FreeRTOS的名字由两部分构成，Free+RTOS。Free就是免费的意思，RTOS的全称是RealTimeOperatingSystem，中文名就是实时操作系统。RTOS 不是指某一个确定的系统，而是指一类系统。比如 UCOS， FreeRTOS， RTX， RT-Thread 等这些都是 RTOS 类操作系统。
　一般操作系统允许多个任务同时允许，但实际上一个处理器在同一时刻只能运行一个任务。所谓的多个任务同时运行是操作系统在各个任务之间进行切换，且该操作非常的快，就给人一种同一时刻有多个任务同时运行的错觉。在操作系统中决定某一个时刻运行哪个任务是由 任务调度器 来决定的。
　操作系统的分类方式可以由任务调度器的工作方式决定。比如Unix操作给每个任务分配了同样的运行时间，时间到了就轮到下一个任务。RTOS类的操作系统的任务调度器被设计为可预测的。原因是实时环境中要求操作系统必须对某一个事件做出实时的响应。 FreeRTOS 这种传统的 RTOS 类操作系统是由用户给每个任务分配一个任务优先级，任务调度器就可以根据此优先级来决定下一刻应该运行哪个任务。

1.1.2 为什么选择 FreeRTOS？

免费
其他半导体厂商的SDK使用FreeRTOS
简单
文档齐全
在各种微处理器上都有使用
设备占有量较高

1.1.3 FreeRTOS 特点

FreeRTOS 的内核支持抢占式，合作式和时间片调度
SafeRTOS 衍生自 FreeRTOS， SafeRTOS 在代码完整性上相比 FreeRTOS 更胜一筹
提供了一个用于低功耗的 Tickless 模式
系统的组件在创建时可以选择动态或者静态的 RAM，比如任务、消息队列、信号量、软件定时器等等
已经在超过 30 种架构的芯片上进行了移植
FreeRTOS-MPU 支持 Corex-M 系列中的 MPU 单元，如 STM32F103
FreeRTOS 系统简单、小巧、易用，通常情况下内核占用 4k-9k 字节的空间
高可移植性，代码主要 C 语言编写
支持实时任务和协程(co-routines 也有称为合作式、协同程序，本教程均成为协程)
任务与任务、任务与中断之间可以使用任务通知、消息队列、二值信号量、数值型信号量、递归互斥信号量和互斥信号量进行通信和同步
创新的事件组(或者事件标志)
具有优先级继承特性的互斥信号量
高效的软件定时器
强大的跟踪执行功能
堆栈溢出检测功能
任务数量不限
任务优先级不限
1.2 磨刀不误砍柴工
1.2.1 资料查找
　其实找资料没有这么复杂，官网是最好的地方， FreeRTOS的官网是 www.freertos.org
1.2.2 FreeRTOS 官方文档
FreeRTOS 有一个在线文档，可以直接在官网浏览文档链接
1.2.3 Cortex-M 架构资料
　学习FreeRTOS 任务切换的时候需要我们了解 Cortex-M 内核架构相关的知识，否则的话根本看不懂任务切换的过程。参考《ARM Cortex-M3 与 Cortex-M4 权威指南(第三版)》，oseph Yiu 著，吴常玉、曹孟娟、王丽红译,清华大学出版社
1.3 FreeRTOS 源码初探
1.3.1 FreeRTOS 源码下载
　在官网的主页点击下载按钮即可下载最新版本的FreeRTOS源码

　下载完成后可以进行解压，在FreeRTOS-LTS\FreeRTOS\FreeRTOS-Kernel下查看FreeRTOS的源码。
　当前是2025-02-19 21:59:57 星期三。目前最新的源码版本为v202406.01-LTS。本人的学习资料为正点原子的STM32F1 FreeRTOS开发手册_V1.1。教材中使用的版本为FreeRTOSv9.0.0。所以后续的笔记还是使用9.0.0的源码。
1.3.2 FreeRTOS 文件预览
1.3.2.1 FreeRTOS 文件夹
打开 FreeRTOS 文件夹，里面有三个文件夹， Demo、 License 和 Source。
Demo 文件夹里面就是 FreeRTOS 的相关例程
License文件夹里面就是相关的许可信息
Source文件夹就是 FreeRTOS 的本尊了

include 文件夹是一些头文件，下面的这些.C 文件就是 FreeRTOS 的源码文件了；重点来看一下 portable这个文件夹。portable 文件夹里面的东西就是 FreeRTOS系统和具体的硬件之间的连接桥梁！不同的编译环境

从上图中可以看出FreeRTOS 针对不同的编译环境和 MCU 都有不同的“桥梁”。MemMang 这个文件夹是跟内存管理相关的。这个在移植时候是必须的。再看Keil文件夹。里面提示查看RDVS文件夹。打开RVDS文件夹我们可以看到对于不同的MCU有着不同的分类。

我们要往STM32F1的MCU上移植。它属于CM3架构。打开后我们可以看到一个port.c和portmacro.h文件。我们在移植的时候是必须的。
1.3.2.2 FreeRTOS-Plus 文件夹
打开FreeRTOS-Plus文件夹我们可以看到也是有三个文件夹，与FreeRTOS文件夹一样。我们再打开Source文件夹。

可以看出， FreeRTOS-Plus 中的源码其实并不是 FreeRTOS 系统的源码，而是在 FreeRTOS系统上另外增加的一些功能代码，比如 CLI、 FAT、 Trace 等等。就系统本身而言，和 FreeRTOS里面的一模一样的