嵌入式开发：RTOS或裸机——为什么很多人选择RTOS

使用RTOS或裸机调度程序是嵌入式系统开发人员争论的热门话题。在裸机方面，嵌入式开发人员认为他们可以结合使用基于优先级的中断和计时器来获得具有更好性能和内存占用的等效行为。RTOS方面认为对于初学者来说易于调度和系统集成。无论人们站在哪一边，这里有七个原因使开发人员可能决定从RTOS 开始而不是裸机调度程序。

原因1–并发性

基于微控制器的系统通常只有一个处理核心，但需要执行多个任务。在任务需要同时或并发执行的应用程序中，使用RTOS是有意义的。RTOS可以在内存中同时拥有多个任务，并且可以根据事件和优先级在任务之间切换。可以使用裸机调度程序，但是裸机系统中的任务通常一次执行一个，而不是同时执行。

原因2–抢占

抢占是操作系统暂停一个任务以执行更高优先级任务的能力。如果正在开发的嵌入式软件需要区分任务的优先级并中断当前正在运行的任务，那么RTOS就是最好的操作系统。大多数RTOS系统的本质是根据任务的优先级和系统条件来确定在任何给定的时间应该执行哪些任务。可以开发裸机调度程序，使用基于优先级的中断来模拟这种类型的行为，但是使用RTOS更适合这种情况。

原因3–可用内存

微控制器上可用RAM的数量是嵌入式开发人员决定使用RTOS还是裸机调度器的一个重要因素。由于每个任务都有自己的任务控制块和堆栈，所以RAM少于4千字节的资源受限系统可能很难适应内存。另一方面，裸机系统通常只有一个堆栈，不需要额外的开销来跟踪每个系统任务的状态。在使用RTOS解决方案之前，基于微控制器的系统至少应该有4千字节的RAM(最好是8千字节)。

原因4–可用闪存

由于开发人员在决定使用RTOS之前应该查看系统上有多少可用内存，所以开发人员还应该查看有多少可用闪存空间。RTOS系统不会占用太多的闪存空间，通常在8到10千字节的数量级，但如果微控制器只有16千字节的闪存空间，就没有多少空间留给应用程序代码了。如果微控制器具有至少32千字节的闪存空间，则该系统是使用RTOS的良好候选。如果做得不够，可能是时候清理裸机调度程序或升级硬件了。

原因5–同步工具

使用裸机调度程序的一个问题是，它缺少默认包含在RTOS中的同步工具。例如，RTOS具有可用于保护共享资源的互斥体、可用于发送信号和同步任务的信号量以及在任务间传输数据的消息队列。正确地设计和实现这些核心软件功能并不简单，从头开始将它们添加到裸机调度程序中无疑会引入错误。如果一个系统有多个任务和受保护的资源需要同步，那么使用RTOS是明智的决定。

原因6–第三方软件

当今许多嵌入式开发人员面临的一个问题是如何将第三方软件栈和工具集成到他们的嵌入式系统中。很少有开发者想写TCP/IP或者USB栈。市场上提供的许多第三方堆栈和工具都与各种RTOS兼容。RTOS的使用使得这些组件在软件中即插即用，并且可以极大地加速软件开发。使用第三方软件的决定可能是应该使用RTOS而不是裸机调度程序的一个主要指标。

原因7–易于使用

几乎每个微控制器和几乎所有可以想象的应用都可以使用RTOS系统。无论开发人员只是想创建一个快速原型还是构建一个健壮的安全关键系统，RTOS都是存在的，开发人员可以利用它并快速启动和运行。创建任务和利用RTOS工具很容易，而且非常强大，但是开发者需要注意，他们正确地分析了他们的任务，并考虑了他们的系统设计。RTOS是一个强大的工具，但使用不当会导致悲剧性的后果。

结论

开发人员无疑会继续争论是使用裸机调度程序还是RTOS。在某种程度上，决策是基于设计系统的开发人员的技能和经验。在其他情况下，RTOS无疑是首要解决方案。如果有一点是明确的，那就是嵌入式开发人员需要了解每种解决方案的优缺点，以及如何在任一场景中正确地实现解决方案。

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创建于: 2023-04-10 16:18:18
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