51单片机C语言编程：实时操作系统应用（权威指南）

# 1. 51单片机C语言编程基础

51单片机C语言编程是基于C语言，专门针对51单片机平台进行开发的编程语言。它结合了C语言的通用性与51单片机的硬件特性，为开发51单片机系统提供了高效、灵活的工具。

C语言编程基础包括数据类型、变量、常量、运算符、控制结构和函数等。在51单片机C语言编程中，还需掌握51单片机的寄存器、中断、定时器等硬件资源的编程方法。通过熟练掌握这些基础知识，可以为后续的实时操作系统（RTOS）编程奠定坚实的基础。

# 2. 实时操作系统（RTOS）基础

### 2.1 RTOS的概念和特点

#### 2.1.1 RTOS的定义和分类

**定义：**

实时操作系统（RTOS）是一种专门为嵌入式系统设计的操作系统，它能够保证系统在可预测的时间内对外部事件做出响应。

**分类：**

根据调度算法和任务模型，RTOS可分为以下几类：

- **抢占式RTOS：**任务的优先级决定了其执行顺序，高优先级任务可以抢占低优先级任务。
- **非抢占式RTOS：**任务按照先到先服务（FIFO）的原则执行，低优先级任务不能抢占高优先级任务。
- **实时内核：**仅提供任务调度和同步等基本功能，不包含文件系统、网络协议等高级功能。
- **实时操作系统：**在实时内核的基础上，提供了文件系统、网络协议、图形界面等高级功能。

#### 2.1.2 RTOS的优势和劣势

**优势：**

- **可预测性：**RTOS保证了任务在可预测的时间内执行，满足嵌入式系统的实时性要求。
- **并发性：**RTOS允许多个任务同时运行，提高了系统的效率。
- **可靠性：**RTOS提供了任务调度、同步和通信机制，确保了系统的稳定性和可靠性。

**劣势：**

- **复杂性：**RTOS的实现和配置相对复杂，需要较高的技术水平。
- **资源消耗：**RTOS本身会占用一定的系统资源，可能影响嵌入式系统的性能。
- **成本：**商用RTOS通常需要付费，这可能会增加嵌入式系统的成本。

### 2.2 RTOS的任务管理

#### 2.2.1 任务的创建和删除

**创建任务：**

void vTaskCreate(TaskFunction_t pvTaskCode, const char * const pcName, const uint16_t usStackDepth, void * const pvParameters, UBaseType_t uxPriority, TaskHandle_t * const pxCreatedTask);

**参数说明：**

- `pvTaskCode`：任务函数指针
- `pcName`：任务名称
- `usStackDepth`：任务栈大小
- `pvParameters`：传递给任务函数的参数
- `uxPriority`：任务优先级
- `pxCreatedTask`：创建的任务句柄

**删除任务：**

void vTaskDelete(TaskHandle_t xTaskToDelete);

**参数说明：**

- `xTaskToDelete`：要删除的任务句柄

#### 2.2.2 任务的调度和同步

**调度算法：**

RTOS采用抢占式或非抢占式调度算法来决定任务的执行顺序。

**同步机制：**

RTOS提供了以下同步机制来协调任务之间的访问：

- **互斥锁：**防止多个任务同时访问共享资源。
- **信号量：**用于限制访问共享资源的次数。
- **事件标志组：**用于通知任务发生特定事件。

#### 2.2.3 任务