RTOS全称是 Real Time Operating System，中文就是实时操作系统。
RTOS是指一类系统，如 uC/OS，FreeRTOS，RTX，RT-Thread 等，都是 RTOS 类操作系统。
ucosii Micrium（2016被Silabs收购）
ucosiii
freertos 英国Real Time Engineers Ltd,Richard Barry. 开源、免费商用，市占率最高
rtx Keil/ARM 官方支持，发展很快，将M3/M4内核性能充分发挥
rawos 国内高质量rtos，商业化原因暂停维护中
embOS Segger 高品质，没它家的GUI产品emWin火FreeRTOS 是RTOS中的一种，免费且开放源码。完全可以免费用于商业产品。同时，FreeRTOS十分的小巧，内核只有3个.c文件，全部与任务调度有关，可以在资源有限的微控制器中运行。
因此，许多半导体厂商产品的SDK(Software Development Kit—软件开发工具包) 使用FreeRTOS作为其操作系统，尤其是 WIFI、蓝牙这些带协议栈的芯片或模块。
如上图所示，裸机也叫做前后台系统，中断属于前台系统，while(1)循环中的叫做后台系统，任务是顺序执行的。而RTOS（Real Time OS）即实时操作系统。在RTOS支持的系统中，每个任务均有一个优先级（类似前面章节的中断抢占优先级），而当前正在运行的任务永远都是已经就绪的最高优先级任务，如上图中所示在裸机中假设在某种情况下需要马上运行task4，但是却不能够马上响应，需要轮到task4执行时，才可以运行，这样就不实时了，而且使用中断可能也不合适，因为中断处理函数中代码执行的代码越少越好，也需要避免使用浮点运算，局限太大了。而实时操作系统可以通过一些任务管理的方式（抢占或挂起）让需要优先运行的任务立即运行，除了中断能够打断其他的任务都不能够，这也是被称为实现系统的原因，任务管理后面再进行补充。
使用实时操作系统还需要额外的ROM/RAM开销，2～5%的CPU额外负荷，以及内核的费用，但是嵌入式实时操作系统提高了系统的可靠性；线程方式的并发任务处理，解决模块化问题，同时保证实时性；官方提供了网络协议栈、文件系统、图形界面（ucGUI、emWin、QT....）的支持；嵌入式实时操作系统充分发挥了32位CPU的多任务潜力。用RTOS做嵌入式开发的优势
1.并发性
裸机程序并发工作效率低，不可避免的在主程序中会有一个超级大的 while(1) 循环，这里面几乎包含整个项目的所有业务逻辑。因为每个业务逻辑里面都会有delay这样的循环等待函数，这样导致了所有的业务逻辑几乎都是串行起来工作的。这个时候CPU就会有很多时间都浪费在了延时函数里，一直在空转，导致软件的并发效率非常差；
2.模块化：高内聚、低耦合的原则
从软件工程的角度，我们在做软件开发时，都会强调高内聚、低耦合的原则。而裸机的模块化开发难度非常大，模块间的耦合较重，这也导致了无法在大型项目使用裸机来开发。还是刚才 main 函数中大 while(1) 的例子，可以想象到那么多功能都紧紧的挤在一个函数里，不可拆分，模块化开发的困难重重；
举一个非常贴切的例子，在一些使用看门狗的项目中，如果使用delay延时函数，那得注意点，万一延时过长，主函数来不及喂狗，看门狗就被触发了。最后会产生这样一种感觉，一个简简单单的delay还得考虑喂狗功能，裸机开发时操的心太多了，自然无法应用在大型项目中；
3.生态
很多高级软件组件，必须依赖于操作系统来实现；
4.实时性
软件的实时性在一些领域会有一定的要求，软件的每个步骤必须在指定的时间被触发。工控领域就是最常见到的场景，如果实时性无法保证，机械设备可能就无法按照指定时序要求去动作，以至于发生机械事故，甚至会威胁到人的生命。回过来接着看裸机软件，如果软件变得庞大以后，可以想象到，主程序中那么大的一个 while(1) 循环，代码耦合严重，到处都是delay延时，要保证实时性几乎是不可能的；
5.可重用性
在嵌入式碎片化极其严重的时代，各式各样的芯片，想要让同样的代码，在裸机环境下同时适配不同的硬件，难度非常大。这样也就导致了裸机的代码会过多的依赖于底层硬件，重复造轮子的过程也就不可避免。常见RTOS优势对比
常见的RTOS有UCOS/FreeRTOS/RT-Thread，其中RT-Thread是国产的，它们的年限都比较长了，在市面上都有一定的知名度，用过的人比较多。
1. 基本功能、性能
各家 RTOS 差异很小，可比性并不是很大；
2. 易用性/可读性
其中FreeRTOS做的比较差。UCOS可读性强，注释很全。做的最好的是RT-Thread，它是类Linux的代码风格，面向对象的设计模式，代码简洁易懂。在保证了体积（最小 ROM：3K RAM：1.5K）的同时，还借鉴了 Linux 的设备驱动框架、虚拟文件系统、Shell 等功能，设计更加优雅；
3.组件丰富性
RT-Thread比起传统UCOS、FreeRTOS 不仅仅在基础功能上多而全，多达50个以上的可重用软件组件，还有很多物联网组件，对于物联网产品几乎做到开箱即用。RT-Thread还可以运行PythonJava、Lua 这些高级语言的脚本，进一步降低开发难度；
4.开发资料
这块UCOS做的最好，还有配套相关的书籍，FreeRTOS属于后起之秀，网上也有很多相关资料。RT-Thread 这块之前还是略显薄弱的。因此，入门RTOS最好的系统就首选UCOS。RTOS也是一种操作系统，只不过相对Win和Linux来说，具有实时性特点，响应及时。
大体来说，RTOS也符合操作系统的一般特点。能够为我们提供进程调度、内存管理、文件管理、IO管理等功能。让上层应用不必再花费时间去处理这些问题，操作系统已经帮我们写好了。操作系统在本质上也是一整套具有管理功能的C程序。
关于操作系统的一般性内容，可以参考操作系统这门课。
本文主要记录RTOS的一些关键问题。
一、概述
μC/OS-II（Micro Control Operation System）由Micrium公司提供，是一个可移植、可固化的、可裁剪的、占先式多任务实时内核，它适用于多种微处理器，微控制器和数字处理芯片（已经移植到超过100种以上的微处理器应用中）。同时，该系统源代码开放、整洁、一致，注释详尽，适合系统开发。 μC/OS-II已经通过联邦航空局（FAA）商用航行器认证，符合航空无线电技术委员会（RTCA）DO-178B标准。现在最新版的是μC/OS-III。
Micrium官网：Micrium Software and Documentation - Silicon Labs
二、性质
- μC/OS-II被广泛应用于微处理器、微控制器和数字信号处理器。
- μC/OS-II 的前身是μC/OS，最早出自于1992 年美国嵌入式系统专家Jean J.Labrosse 在《嵌入式系统编程》杂志的5 月和6 月刊上刊登的文章连载，并把μC/OS 的源码发布在该杂志的B B S 上。
- μC/OS 和μC/OS-II 是专门为计算机的嵌入式应用设计的， 绝大部分代码是用C语言编写的。CPU 硬件相关部分是用汇编语言编写的、总量约200行的汇编语言部分被压缩到最低限度，为的是便于移植到任何一种其它的CPU 上。用户只要有标准的ANSI 的C交叉编译器，有汇编器、连接器等软件工具，就可以将μC/OS-II嵌入到开发的产品中。μC/OS-II 具有执行效率高、占用空间小、实时性能优良和可扩展性强等特点， 最小内核可编译至 2KB 。μC/OS-II 已经移植到了几乎所有知名的CPU 上。
- 严格地说uC/OS-II只是一个实时操作系统内核，它仅仅包含了任务调度，任务管理，时间管理，内存管理和任务间的通信和同步等基本功能。没有提供输入输出管理，文件系统，网络等额外的服务。但由于uC/OS-II良好的可扩展性和源码开放，这些非必须的功能完全可以由用户自己根据需要分别实现。
- uC/OS-II目标是实现一个基于优先级调度的抢占式的实时内核，并在这个内核之上提供最基本的系统服务，如信号量，邮箱，消息队列，内存管理，中断管理等。
- uC/OS-II以源代码的形式发布，是开源软件, 但并不意味着它是免费软件。你可以将其用于教学和私下研究（peaceful research）；但是如果你将其用于商业用途，那么你必须通过Micrium获得商用许可。
三、应用
μC/OS-II可以提供如下服务：
信号量
互斥信号量
事件标识
消息邮箱
消息队列
任务管理
固定大小内存块管理
时间管理
另外，在μC/OS-II内核之上，有如下独立模块可供用户选择：
μC/FS文件系统模块
μC/GUI图形软件模块
μC/TCP-IP协议栈模块
μC/USB协议栈模块
四、组成
μC/OS-II可以大致分成核心、任务处理、时间处理、任务同步与通信，CPU的移植等5个部分。
1) 核心部分(OSCore.c)
是操作系统的处理核心，包括操作系统初始化、操作系统运行、中断进出的前导、时钟节拍、任务调度、事件处理等多部分。能够维持系统基本工作的部分都在这里。
2) 任务处理部分(OSTask.c)
任务处理部分中的内容都是与任务的操作密切相关的。包括任务的建立、删除、挂起、恢复等等。因为μC/OS-II是以任务为基本单位调度的，所以这部分内容也相当重要。
3) 时钟部分(OSTime.c)
μC/OS-II中的最小时钟单位是timetick（时钟节拍）。任务延时等操作是在这里完成的。
4) 任务同步和通信部分
为事件处理部分，包括信号量、邮箱、邮箱队列、事件标志等部分；主要用于任务间的互相联系和对临界资源的访问。
5) 与CPU的接口部分
是指μC/OS-II针对所使用的CPU的移植部分。由于μC/OS-II是一个通用性的操作系统，所以对于关键问题上的实现，还是需要根据具体CPU的具体内容和要求作相应的移植。这部分内容由于牵涉到SP等系统指针，所以通常用汇编语言编写。主要包括中断级任务切换的底层实现、任务级任务切换的底层实现、时钟节拍的产生和处理、中断的相关处理部分等内容。
五、任务管理
uC/OS-II 中最多可以支持256个任务，分别对应优先级0～255，其中0 为最高优先级。255为最低级。
注意：uC/OS中最多可以支持64个任务，分别对应优先级0～63，其中0 为最高优先级。63为最低级。
uC/OS-II提供了任务管理的各种函数调用，包括创建任务，删除任务，改变任务的优先级，任务挂起和恢复等。
系统初始化时会自动产生两个任务：一个是空闲任务，它的优先级最低，该任务仅给一个整型变量做累加运算；另一个是系统任务，它的优先级为次低，该任务负责统计当前cpu的利用率。
六、时间管理
uC/OS-II的时间管理是通过定时中断来实现的，该定时中断一般为10毫秒或100毫秒发生一次，时间频率取决于用户对硬件系统的定时器编程来实现。中断发生的时间间隔是固定不变的，该中断也成为一个时钟节拍。
uC/OS-II要求用户在定时中断的服务程序中，调用系统提供的与时钟节拍相关的系统函数，例如中断级的任务切换函数，系统时间函数。
七、内存管理
在ANSI C中是使用malloc和free两个函数来动态分配和释放内存。但在嵌入式实时系统中，多次这样的操作会导致内存碎片，且由于内存管理算法的原因，malloc和free的执行时间也是不确定。
uC/OS-II中把连续的大块内存按分区管理。每个分区中包含整数个大小相同的内存块，但不同分区之间的内存块大小可以不同。用户需要动态分配内存时，系统选择一个适当的分区，按块来分配内存。释放内存时将该块放回它以前所属的分区，这样能有效解决碎片问题，同时执行时间也是固定的。
八、通信同步
对一个多任务的操作系统来说，任务间的通信和同步是必不可少的。uC/OS-II中提供了4种同步对象，分别是信号量，邮箱，消息队列和事件。所有这些同步对象都有创建，等待，发送，查询的接口用于实现进程间的通信和同步。
九、任务调度
uC/OS-II 采用的是可剥夺型实时多任务内核。可剥夺型的实时内核在任何时候都运行就绪了的最高优先级的任务。
uC/OS-II的任务调度是完全基于任务优先级的抢占式调度，也就是最高优先级的任务一旦处于就绪状态，则立即抢占正在运行的低优先级任务的处理器资源。为了简化系统设计，uC/OS-II规定所有任务的优先级不同，因为任务的优先级也同时唯一标志了该任务本身。
1） 高优先级的任务因为需要某种临界资源，主动请求挂起，让出处理器，此时将调度就绪状态的低优先级任务获得执行，这种调度也称为任务级的上下文切换。
2） 高优先级的任务因为时钟节拍到来，在时钟中断的处理程序中，内核发现高优先级任务获得了执行条件(如休眠的时钟到时)，则在中断态直接切换到高优先级任务执行。这种调度也称为中断级的上下文切换。
这两种调度方式在uC/OS-II的执行过程中非常普遍，一般来说前者发生在系统服务中，后者发生在时钟中断的服务程序中。
调度工作的内容可以分为两部分：最高优先级任务的寻找和任务切换。其最高优先级任务的寻找是通过建立就绪任务表来实现的。u C / O S 中的每一个任务都有独立的堆栈空间，并有一个称为任务控制块TCB(Task Control Block)的数据结构，其中第一个成员变量就是保存的任务堆栈指针。任务调度模块首先用变量OSTCBHighRdy 记录当前最高级就绪任务的TCB 地址，然后调用OS_TASK_SW()函数来进行任务切换。
Micrium官网：Micrium Software and Documentation - Silicon Labs
获取操作系统时要明白，它不是一套放之四海而皆准的程序，是需要和具体的CPU架构进行匹配的，目前，已经在市面上大多数的CPU上移植过了，需要找到和你所用开发板相对应的版本，或者最相近的版本。
我们拿到的也不一定就和我们的开发板一模一样，可能有一些差别，所以通常我们获取之后也要做进一步的移植。
通常的原则是这样的，该操作系统大体上分为内核部分（一般和硬件无关）和其他硬件相关部分，我们找的时候，如果没有完全相对应的型号，首先也要保证内核上是一致的，如果内核都不一致，我们拿过来基本就无法使用。接下来，就是型号匹配度越高越好。匹配度越高，我们就越能“拿来就用”，否则，移植的时候要调的东西就越多。
进入官网后，不知道的，还真一时找不到在哪下载。
点进去之后，简单介绍了下ucos，然后就介绍CesiumRTOS，不知道这是啥意思。难道就是ucos的官方叫法？后来查了下才发现不是。
我们要点击EXAMPLS*******************************************
然后在打开的界面中选择相对应厂家的ucos版本（筛选或者直接往后拉直接选择）
点进去，发现啥也没有。
注意上面那段话，说是要注册登录，才能看到下载入口（据说注册很麻烦，因为是外网，QQ邮箱是没用的，收不到链接）。
这里我就不去注册了，直接去百度找一份。
找到一份ucOS II，大小9.49M，里面有如下内容：
ucOS大体分为两部分，一部分是硬件无关的，操作系统内核的内容（实际存在一小部分硬件相关的），集中在uC-CPU/uC-LIB/uCOS-II这三个文件夹中。
其他的是跟硬件相关的，是厂家根据具体的开发板添加进去的内容，是和开发板上的硬件相关的。比如串口usart，APP目录、BSP目录。
LstFlash/LstRAM/ObjFlash/ObjFlash，都是编译后生成的内容，可以直接删除。
这里设置的内容
KeiDelAll.bat是个可以删除的批处理文件。
STM32F10xR.LIB是标准库文件，到时通过这个去链接Keil中包含的头文件。可以不删。
另外，有些文件夹中有些无关的内容，比如和工程有关的内容，可以一并删除。
硬件无关的部分，我们要理解，要会用，而不必去修改；我们重点关注的是硬件相关部分，也就是我们移植的时候要去调整的代码。
RTOS其实就是一个大的裸机程序，也是从main开始运行的；
main之前也是有一个汇编的启动文件的；
main中调用了很多初始化函数；bsp部分介绍
bsp是board support packet 板级支持包
bsp其实就是对硬件操作的封装（底层驱动或中间驱动层封装）
完全移植的工作量主要就在bsp这一块，目标是，调通板载的所有硬件。……
在移植的时候，可能需要使用到标准库或者HAL，根据具体需要将相关库一并加入工程。
实时操作系统，本用于追求实时性的嵌入式系统，典型：ucos、uclinux、vxworks
特点：中断响应快、一般可嵌套中断、使用实地址、多任务
近年来趋势：由RTOS向IoTOS转型。典型：freertos、LiteOS（华为）、rt-thread，即物联操作系统，越来越讲究对网络的支持。freertos以前是第三方免费rtos，后被amazon收购
官网：FreeRTOS - Market leading RTOS (Real Time Operating System) for embedded systems with Internet of Things extensionsFreeRTOS 版权
FreeRTOS 由美国的Richard Barry于2003年发布，Richard Barry是FreeRTOS的拥有者和维护者，在过去的十多年中FreeRTOS历经了9个版本，与众多半导体厂商合作密切， 累计开发者数百万，是目前市场占有率最高的 RTOS。
FreeRTOS于2018年被亚马逊收购，改名为 AWS FreeRTOS，版本号升级为 V10，且开源协议也由原来的 GPLv2+修改为 MIT，与GPLv2+相比，MIT更加开放，你完全可以理解为是为所欲为的免费。V9 以前的版本还是维持原样，V10 版本相比于V9就是加入了一些物联网相关的组件，内核基本不变。亚马逊收购FreeRTOS也是为了进军眼下炒的火热的物联网和人工智能。
FreeRTOS收费问题
FreeRTOS 是一款 “开源免费”的实时操作系统，遵循的是 GPLv2+的许可协议。这里说 到的开源，指的是你可以免费得获取到 FreeRTOS 的源代码，且当你的产品使用了 FreeRTOS 且没有修改 FreeRTOS 内核源码的时候，你的产品的全部代码都可以闭源，不用开源，但是当 你修改了 FreeRTOS 内核源码的时候，就必须将修改的这部分开源，反馈给社区，其它应用部 分不用开源。免费的意思是无论你是个人还是公司，都可以免费地使用，不需要掏一分钱。
只有三个文件夹：
FreeRTOS
第一个FreeRTOS是被亚马逊收购前本来就用的内容：
Source里面就是内核的源代码。
portable是硬件相关的部分。
其他c文件就是硬件无关的部分。
以前就第一个文件夹，后来被亚马逊收购后，可以更好的对接网络。于是多了两个文件夹FreeRTOS-Labs和FreeRTOS-Plus。
FreeRTOS-Plus
这里面大多是跟网络相关的一些内容。
FreeRTOS-Labs
是FreeRTOS-Plus的最小化代码，方便其用在一些存储容量不够用的场景。
简单总结：
(1)FreeRTOS目录，原有部分，主体是kernel和port部分
(2)FreeRTOS-Plus目录，IoTOS附加部分，主体是第三方联网组件
(3)FreeRTOS-Labs目录，IoTOS附加部分，面向轻资源设备的第三方联网组件
RTOS学习主要学什么
(1)RTOS的应用开发，核心是任务创建、IPC、内存管理等
(2)RTOS的内核开发，核心是kernel部分源码解析和port部分硬件相关
(3)IoT开发，核心是IoTOS提供的组件和资源使用，每个IoTOS玩法资源都不同
