单片机C语言程序设计：实时操作系统应用，解锁嵌入式系统的高性能

# 1. 单片机C语言程序设计基础

单片机C语言程序设计是嵌入式系统开发的基础。本节将介绍单片机C语言程序设计的核心概念，包括：

- **单片机的硬件架构：**了解单片机的内部结构，包括寄存器、存储器和外设。
- **C语言基础：**复习C语言的基础知识，包括数据类型、变量、运算符和控制流。
- **单片机C语言扩展：**介绍单片机C语言中特有的扩展，例如位操作、中断处理和低级I/O操作。

# 2. 实时操作系统原理与应用

**2.1 实时操作系统的概念和分类**

### 2.1.1 实时操作系统的定义和特点

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，它具有以下特点：

- **实时性：**RTOS可以对外部事件做出快速响应，确保系统在规定的时间内完成任务。
- **确定性：**RTOS可以保证任务在预定的时间内执行，避免不确定的延迟。
- **并发性：**RTOS可以同时处理多个任务，提高系统的效率。
- **资源管理：**RTOS提供对系统资源（如内存、CPU时间）的管理，确保任务安全可靠地运行。

### 2.1.2 实时操作系统的分类和比较

RTOS可以根据以下标准进行分类：

- **内核类型：**
- 微内核：仅提供基本服务，如任务调度和中断处理。
- 宏内核：提供更广泛的服务，如文件系统和网络支持。
- **调度算法：**
- 先来先服务（FCFS）：任务按照到达顺序执行。
- 最短作业优先（SJF）：优先执行最短的作业。
- 轮转调度：每个任务轮流获得CPU时间。
- **优先级：**
- 固定优先级：任务具有固定的优先级，不受其他因素影响。
- 动态优先级：任务的优先级可以根据系统状态动态调整。

**2.2 实时操作系统的核心技术**

### 2.2.1 任务调度和优先级

任务调度是RTOS的核心技术之一，它决定了任务的执行顺序和分配CPU时间。RTOS通常采用优先级调度算法，将任务分为不同的优先级，优先级高的任务优先执行。

// 创建任务
TaskHandle_t task1, task2;
xTaskCreate(task1_function, "Task 1", 1024, NULL, 1, NULL);
xTaskCreate(task2_function, "Task 2", 1024, NULL, 2, NULL);

// 设置任务优先级
vTaskPrioritySet(task1, 1);
vTaskPrioritySet(task2, 2);

**参数说明：**

- `xTaskCreate()`：创建任务的函数。
- `task1_function`：任务1的函数入口。
- `1024`：任务1的堆栈大小。
- `1`：任务1的优先级。

### 2.2.2 中断处理和实时响应

中断处理是RTOS的另一个核心技术，它允许外部事件中断当前任务的执行。RTOS的中断处理机制确保了系统对外部事件的快速响应。

// 中断服务函数
void I