從裸機（前后臺架構(gòu)）的軟件開發(fā)過渡到使用實時操作系統(tǒng)(RTOS)可能是一項困難的工作。 但使用RTOS有許多優(yōu)勢，例如簡化應用集成，支持任務搶占調(diào)度，當開發(fā)人員使用復雜的32位微控制器，且可以獲取足夠的Flash和RAM空間時，使用RTOS開始變得有意義。 許多32位應用程序需要使用USB、TCP/IP和文件系統(tǒng)，這對于裸機應用程序的開發(fā)是非常困難的，且大多數(shù)第三方中間件被設(shè)計為與RTOS無縫集成。

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時間片輪詢調(diào)度

前后臺系統(tǒng)實現(xiàn)通常基于輪詢調(diào)度技術(shù)，它是一種很自然的軟件編寫方式，只需向超級循環(huán)中添加新代碼，相當于增加了一個新的任務。

RTOS中的輪詢調(diào)度策略，是允許多個任務可以分配同一個優(yōu)先級別。調(diào)度程序基于時鐘監(jiān)控任務時間，任務處于相關(guān)優(yōu)先級，按照先進先出的原則執(zhí)行分配到的時間片，時間到了，即使當前任務還沒有完成，任務也將CPU時間傳遞給下一個任務。在下一個分配到的時間段內(nèi)，該任務將從它停止的位置繼續(xù)執(zhí)行。

常用的RTOS，如μC/OS-III(Cs/OS3)、FreeRTOS都支持時間片輪詢算法。FreeRTOS中每個任務的時間片長度是固定的，為一個時間節(jié)拍；而μC/OS-III中每個任務的時間片長度可變，可在任務創(chuàng)建時指定。

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基于優(yōu)先級的協(xié)同調(diào)度

在RTOS中，協(xié)同調(diào)度是基于優(yōu)先級的非搶占調(diào)度方法。任務按優(yōu)先級排序，并且是事件驅(qū)動類型的，一旦正在運行的任務完成，或者任務主動調(diào)用OS服務放棄CPU，就緒運行的優(yōu)先級最高的任務才可以獲得CPU使用權(quán)。

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搶占式調(diào)度

RTOS通過可搶占調(diào)度保證實時性。為了保證任務響應，在搶占調(diào)度策略中，只要一個優(yōu)先級更高的任務就緒，正在運行的任務低優(yōu)先級任務將被切換出來。通過搶占，正在運行的任務被迫放棄處理器，即使任務工作還沒有完成。

RTOS通?？梢耘渲脼槭褂迷S多確定性調(diào)度算法，以保證滿足任務截止時限。如FreeRTOS、μC/OS-III支持搶占和時間片輪詢兩種調(diào)度方法。

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總結(jié)

RTOS對于嵌入式軟件開發(fā)人員來說是一個強大的工具。RTOS應用中，每個任務都有單獨的任務控制塊，其中包含堆棧、優(yōu)先級和ID等參數(shù)。每個任務都可以被看作是單獨的應用程序。RTOS還提供了各種各樣的同步和通信工具，如信號量、互斥信號量和消息隊列，簡化應用的開發(fā)。

但任務切換將消耗CPU時間，即使在32位處理器上，RTOS也會造成時間損失。任務切換比中斷占用更多的時間。如果是一個很小的應用程序，但需要充分利用處理器資源，在這種情況下，需仔細考慮RTOS的可行性。

每種調(diào)度算法都有其優(yōu)缺點，了解RTOS常用的調(diào)度算法，可以幫助我們做出合適的選擇。

審核編輯 ：李倩