【RTOS】RTOS知识点

【RTOS】

【RTOS知识点】

1. 任务管理（最核心）

1. 任务（线程）状态：就绪、运行、阻塞、挂起、删除；
2. 任务调度器：决定哪个任务占用 CPU，是实时性的关键；
3. 任务控制块 TCB：存储每个任务栈、优先级、状态、入口函数；
4. 任务接口：创建 / 删除 / 挂起 / 恢复 / 延时 / 优先级修改。

2. 调度器（实时核心）

主流调度算法：

• 抢占式调度（绝大多数 RTOS，高优先级任务可打断低优先级）；
• 时间片轮转调度（同优先级任务均分 CPU）；
• 协作式调度（任务主动放弃 CPU，极少用）； 配套机制：优先级翻转抑制（优先级天花板、优先级继承）。

3. 同步与通信组件（多任务互斥、数据交互）

1. 信号量：二值信号量（互斥）、计数信号量（资源计数）；
2. 互斥锁 Mutex：解决共享资源竞争，自带优先级继承；
3. 消息队列：任务间异步传递数据；
4. 信号（事件标志组）：多事件等待触发；
5. 邮箱 / 消息缓冲区：轻量化消息传递；
6. 共享内存：多任务直接访问同一块内存（需配合锁）。

4. 时间管理

• 系统滴答定时器 SysTick：全局时钟基准；
• 任务延时：相对延时、绝对延时；
• 软件定时器：无需占用任务，后台定时回调；
• 时间片、超时等待（信号量 / 队列等待加超时防死等）。

5. 内存管理

嵌入式专用轻量化内存分配，避免碎片：

1. 静态内存：预先分配内存池（推荐，无碎片、实时确定）；
2. 动态堆管理：分段堆、块分配（适配小内存 MCU）；
3. 内存池：固定大小块，用于频繁创建销毁数据。

6. 中断管理

• 中断服务函数 ISR 分层：ISR 快速处理，通过信号量 / 队列唤醒任务；
• 中断优先级分组、中断屏蔽；
• 支持在中断内调用专用内核 API（不可调用阻塞接口）。

7. I/O 与设备驱动（可选组件）

• 标准设备抽象：串口、GPIO、ADC、SPI、I2C；
• 文件系统：FatFS、LittleFS（存储日志 / 配置）；
• 网络协议栈：LWIP、Socket（物联网 RTOS 标配）；
• 低功耗管理：任务休眠、CPU 停机、外设时钟门控。

8. 调试与扩展组件

• 内核对象监控：任务栈使用率、CPU 占用率；
• 日志打印、断言、内存泄漏检测；
• 软件看门狗、异常崩溃记录。