引言

為什么要學習RTOS

當我們進入嵌入式這個領域時，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。這里面說的單片機編程通常都是指裸機編程，即不加入任何RTOS的編程。常用的RTOS有國外的FreeRTOS、μC/OS、RTX和國內的FreeRTOS、Huawei LiteOS和AliOS-Things等，其中，開源且免費的FreeRTOS的市場占有率最高。

在裸機系統中，所有的程序基本都是自己寫的，所有的操作都是在一個無限的大循環中實現。現實生活中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，要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實現多任務管理，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，你不要有這種感覺。

為了幫大家厘清RTOS編程的思路，本書會在第3章簡單地分析這兩種編程方式的區別，我們將這個區別稱為“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，我們主要講解方法論，不會涉及具體的代碼，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，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，只要掌握了一款RTOS，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相關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，也不是單純地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，而是選取目前國內外市場占有率很高的FreeRTOS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FreeRTOS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FreeRTOS了。