单片机C语言嵌入式操作系统：10个揭秘嵌入式系统的核心技术的实战案例

# 1. 单片机C语言嵌入式操作系统概述**

嵌入式操作系统是一种专门为嵌入式系统设计的操作系统，它具有实时性、确定性响应和资源受限等特点。单片机C语言嵌入式操作系统是基于C语言开发的，它可以为单片机提供一个稳定的运行环境，并提供任务管理、内存管理、中断处理等基本功能。

嵌入式操作系统在嵌入式系统中扮演着重要的角色，它可以有效地管理系统资源，提高系统的稳定性和可靠性。同时，嵌入式操作系统还提供了丰富的API接口，可以方便地开发各种嵌入式应用。

# 2. 嵌入式操作系统理论基础**

**2.1 实时操作系统的概念和特点**

**2.1.1 实时性要求**

实时操作系统（RTOS）是一种专为嵌入式系统设计的操作系统，其主要特点是能够在有限的时间内对外部事件做出快速、确定的响应。实时性要求是指系统必须在特定时间范围内完成任务，否则将导致系统故障或性能下降。

**2.1.2 确定性响应**

确定性响应是指系统对外部事件的响应时间是可预测的，并且不会受到其他任务的影响。在嵌入式系统中，确定性响应至关重要，因为它确保了系统能够及时处理关键任务，例如控制电机或处理传感器数据。

**2.2 嵌入式操作系统架构**

嵌入式操作系统的架构通常分为单核架构和多核架构。

**2.2.1 单核架构**

单核架构是最简单的嵌入式操作系统架构，它只有一个CPU内核。这种架构的优点是成本低、功耗低，但缺点是处理能力有限。

**2.2.2 多核架构**

多核架构使用多个CPU内核，可以提高系统的处理能力。这种架构的优点是并行处理能力强，但缺点是成本高、功耗高。

**2.3 嵌入式操作系统调度算法**

调度算法决定了操作系统如何分配CPU时间给不同的任务。嵌入式操作系统常用的调度算法包括抢占式调度和非抢占式调度。

**2.3.1 抢占式调度**

抢占式调度允许高优先级的任务抢占低优先级的任务。这种调度算法可以确保高优先级任务及时得到处理，但缺点是可能会导致低优先级任务饥饿。

**2.3.2 非抢占式调度**

非抢占式调度不允许高优先级的任务抢占低优先级的任务。这种调度算法可以确保低优先级任务不会被饥饿，但缺点是可能会导致高优先级任务延迟。

**代码块示例：**

#include <FreeRTOS.h>
#include <task.h>

void task1(void *pvParameters) {
  while (1) {
    // 执行任务 1
  }
}

void task2(void *pvParameters) {
  while (1) {
    // 执行任务 2
  }
}

int main() {
  // 创建任务 1
  xTaskCreate(task1, "Task 1", 1024, NULL, 1, NULL);

  // 创建任务 2
  xTaskCreate(task2, "Task 2", 1024, NULL, 2, NULL);

  // 启动调度器
  vTaskStartScheduler();

  return 0;
}

**逻辑分析：**

这段代码演示了如何使用 FreeRTOS 创建和启动两个任务。`xTaskCreate()` 函数用于创建任务，它接受以下参数：

* 任务函数指针
* 任务名称
* 任务堆栈大小
* 任务参数（可选）
* 任务优先级
* 任务句柄（可选）

`vTaskStartScheduler()` 函数启动调度器，它负责管理任务的执行。

**参数说明：**

* `pvParameters`：传递给任务函数的参数
* `1024`：任务堆栈大小（以字节为单位）
* `NULL`：任务参数（可选）
* `1` 和 `2`：任务优先级（1 为最高优先级）
* `NULL`