引言

為什么學習RTOS

當我們進入嵌入式系統這個領域時，首先接觸的往往是單片機編程，單片機編程又首選51單片機來入門。這里說的單片機編程通常都是指裸機編程，即不加入任何RTOS（Real Time Operation System，實時操作系統）的程序。常用的RTOS有國外的FreeRTOS、μC/OS、RTX和國內的RT-Thread、Huawei LiteOS、AliOS-Things等，其中，開源且免費的FreeRTOS的市場占有率最高。如今國產的RT-Thread經過10余年的迅猛發展，在國產RTOS中占據鰲頭。

在裸機系統中，所有的程序基本都是用戶自己寫的，所有的操作都是在一個無限的大循環里面實現。現實生活的很多中小型電子產品中用的都是裸機系統，而且能夠滿足需求。但是為什么還要學習RTOS編程，并會涉及一個操作系統呢？一是因為項目需求，隨著產品要實現的功能越來越多，單純的裸機系統已經不能完美地解決問題，反而會使編程變得更加復雜，如果想降低編程的難度，可以考慮引入RTOS實現多線程管理，這是使用RTOS的最大優勢；二是出于學習的需要，必須學習更高級的技術，實現更好的職業規劃，為將來能有更好的職業發展做準備，而不是一味拘泥于裸機編程。作為一個合格的嵌入式軟件工程師，學習是永遠不能停歇的，時刻都得為將來做準備。書到用時方恨少，希望當機會來臨時，讀者不要有這種感覺。

為了幫大家厘清RTOS編程的思路，本書會在第2章簡單地分析這兩種編程方式的區別，這個區別被筆者稱為“學習RTOS的‘命門’”，只要掌握這一關鍵內容，以后的RTOS學習可以說是易如反掌。在講解這兩種編程方式的區別時，我們主要講解方法，不會涉及具體的代碼編程，即主要還是通過偽代碼來講解。

如何學習RTOS

裸機編程和RTOS編程的風格有些不一樣，而且有很多人說學習RTOS很難，這就導致想要學習RTOS的人一聽到RTOS編程就在心里忌憚三分，結果就是“出師未捷身先死”。

那么到底如何學習RTOS呢？最簡單的方法就是在別人移植好的系統上，先看看RTOS中API的使用說明，然后調用這些API實現自己想要的功能即可，完全不用關心底層的移植，這是最簡單、快速的入門方法。這種方法有利有弊，如果是做產品，好處是可以快速地實現功能，將產品推向市場，贏得先機；弊端是當程序出現問題時，因對RTOS不夠了解，會導致調試困難。如果想系統地學習RTOS，那么只會簡單地調用API是不可取的，我們應該深入學習其中一款RTOS。

目前市場上現有的RTOS，其內核實現方式差異不大，我們只需要深入學習其中一款即可。萬變不離其宗，即使以后換到其他型號的RTOS，使用起來自然也是得心應手。那么，如何深入地學習一款RTOS呢？這里有一個非常有效但也十分難的方法，就是閱讀RTOS的源碼，深入研究內核和每個組件的實現方式。這個過程枯燥且痛苦，但為了能夠學到RTOS的精華，還是很值得一試的。

市面上雖然有一些講解RTOS源碼的圖書，但如果基礎知識掌握得不夠，且先前沒有使用過該款RTOS，那么只看源碼還是會非常枯燥，并且不能從全局掌握整個RTOS的構成和實現。

現在，我們采用一種全新的方法來教大家學習一款RTOS，既不是單純地介紹其中的API如何使用，也不是單純拿里面的源碼一句句地講解，而是從0開始，層層疊加，不斷完善，教大家如何把一個RTOS從0到1寫出來，讓你在每一個階段都能享受到成功的喜悅。在這個RTOS實現的過程中，只需要具備C語言基礎即可，然后就是跟著本書篤定前行，最后定有所成。

選擇什么RTOS

用來教學的RTOS，我們不會完全從頭寫一個，而是選取目前國內很流行的RT-Thread為藍本，將其抽絲剝繭，從0到1寫出來。在實現的過程中，數據類型、變量名、函數名稱、文件類型等都完全按照RT-Thread里面的寫法，不會再重新命名。這樣學完本書之后，就可以無縫地過渡到RT-Thread了。

RT-Thread簡介

RT-Thread的版權屬于上海睿賽德電子科技有限公司，它于2006年1月首次發布，初始版本號為0.1.0，經過10余年的發展，如今主版本號已經升級到3.0，累計開發者人數達數百萬，在各行各業產品中裝機量達到了2000多萬，占據國產RTOS的鰲頭。

RT-Thread是一款開源免費的實時操作系統，遵循的是GPLv2+許可協議。這里所說的開源，指的是你可以免費獲取RT-Thread的源代碼，而且當你的產品使用了RT-Thread且沒有修改RT-Thread內核源碼時，你的產品的全部代碼都可以閉源，但是當你修改了RT-Thread內核源碼時，就必須將修改的這部分開源，反饋給社區，其他應用部分不用開源。無論是個人還是公司，都可以免費使用RT-Thread。

RT-Thread的意義

不知你是否發現，在RTOS領域，我們能接觸到的實時操作系統基本都來自國外，很少見到有國內廠家的產品。從早年很流行的μC/OS，到如今市場占有率很高的FreeRTOS，到獲得安全驗證非常多的RTX（KEIL自家的），再到盈利能力領先的ThreadX，均來自國外。可在十幾年前，在中國，出現了一個天賦異稟、倔強不屈的極客——熊譜翔。他編寫了RT-Thread初代內核，并聯合中國開源社區的極客不斷完善，推陳出新，經過十幾年的發展，如今占據國產RTOS的鰲頭，且每年能遞增數十萬名開發者，加上如今AI和物聯網等技術發展的機遇，讓RT-Thread有“一統江湖”之勢，從2018年完成A輪數百萬美元的融資就可以看出，在未來不出5年，RT-Thread將是你學習和做產品的不二之選。

那么RT-Thread的意義究竟是什么？RT-Thread來自中國，讓我們看到了國內的技術開發者也能寫出如此優秀的RTOS，技術方面并不遜色于其他國家。以我們10多年從事電子行業的經驗來看，RT-Thread無疑增強了我們在這一領域的自信，這是我們認為的RT-Thread的最大意義。當然，作為一款國產的物聯網操作系統，RT-Thread簡單易用、低功耗設計、組件豐富等特性也將讓其大放異彩。野火，作為一個國內嵌入式領域的教育品牌，能為國產RTOS出一份力也是我們的榮幸，希望本書能夠幫助大家快速地入門并掌握RT-Thread。