學習之路主要為FreeRTOS操作系統在STM32F103（STM32F103C8T6）上的運用，采用的是標準庫編程的方式，使用的IDE為KEIL5。

注意！！！本學習之路可以通過購買STM32最小系統板以及部分配件的方式進行學習，也可以通過Proteus仿真的方式進行學習。

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RTOS 系統的核心是任務管理，而任務管理的核心是任務切換，任務切換決定了任務的執行順序，任務切換效率的高低也決定了一款系統的性能

一、什么時候執行任務切換（啥時候切換）

1. 可以執行一個系統調用

執行系統調用就是執行 FreeRTOS 系統提供的相關 API 函數，比如任務切換函數 taskYIELD()，FreeRTOS 有些 API 函數也會調用函數 taskYIELD()，這些 API 函數都會導致任務切換，這些 API 函數和任務切換函數 taskYIELD()都統稱為系統調用。

1. 系統滴答定時器(SysTick)中斷

FreeRTOS 中滴答定時器(SysTick)中斷服務函數中也會進行任務切換

例：vTaskDelay()

二、任務切換函數PendSV（怎么切換）

PendSV函數原理（優勢）

將 PendSV 設置為最低的異常優先級，可以讓 PendSV 異常處理在所有其他中斷處理完成后執行，這對于上下文切換非常有用，也是各種 OS 設計中的關鍵。

因此，用PendSV作為任務切換函數的話，就把任務切換事件放在系統執行的最底層了，避免了任務切換會打斷正在運行的中斷事件這個問題

PendSV 異常將上下文切換請求延遲到所有其他 IRQ 處理都已經完成后，此時需要將 PendSV 設置為最低優先級。若 OS 需要執行上下文切換，他會設置 PendSV 的掛起壯態，并在 PendSV 異常內執行上下文切換

PendSV使用時機和方法（該切換時怎么切換）

1. 1. 在接收到上述系統調用的時候，通過SVC（中斷控制和壯態寄存器 ICSR）? 掛起PendSV，最后在空閑狀態執行PendSV中執行任務切換操作
   2. 在接收到Systick中斷后，由SVC（Systick）掛起PendSV，最后在空閑狀態執行PendSV中執行任務切換操作

三、查找下一個要運行的任務（切換成什么？切換成某一優先級的任務列表）

通用方法

任務添加時會根據優先級大小賦值給就緒任務列表數組（ pxReadyTasksLists[]），一個優先級一個列表，同優先級的就緒任務都掛到相對應的列表中。uxTopReadyPriority 代表處于就緒態的最高優先級值，系統按就緒態的最高優先級的高到低遍歷，再依次執行對應的任務級列別，而針對同一優先級列表內的任務，則會按照次序依次執行。

硬件方法

硬件方法就是使用處理器自帶的硬件指令來實現，原理與上述方法相似，不同點在于：使用硬件方法的時候 uxTopReadyPriority 就不代表處于就緒態的最高優先級了，而是使用每個 bit 代表一個優先級，bit0 代表優先級 0，bit31 就代表優先級 31，當某個優先級有就緒任務的話就將其對應的 bit 置 1。

四、時間片調度（同一優先級任務列表的任務切換）

這里提出一個問題，當有兩個一樣重要（優先級相等）的任務需要我們去執行的話，我們應該怎么處理？大家都知道即使移植了freertos的單片機同一時間也只能執行一個任務，當面對有個多個同等優先級的任務的情況，freertos給出的答案是時間片調度執行。

在 FreeRTOS 中允許一個任務運行一個時間片(一個時鐘節拍的長度)后讓出 CPU 的使用權，讓擁有同優先級的下一個任務運行，FreeRTOS 中的這種調度方法就是時間片調度

這樣的調度方式就好比我們平時看到的風扇葉面，一個頁面代表一個同等優先級的任務，當我們執行得慢的時候，我們還能分清具體是那個葉面，而等風扇快速轉動起來后我就分不清葉面的類型甚至頁面的個數了。單片機同樣如此當單片機以幾十幾百HZ運行，并且將時間片稀釋得非常少的時候，我們就分不清他具體在執行什么任務了，乃至于我們會出現“單片機這幾個任務是同時執行的錯覺”，這也是為什么風扇轉起來就像個圓的。這就是FreeRTOS處理多（同優先級）任務的方法。

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