FreeRTOS学习

以下内容根据刀哥的文档，进行学习和总结。

FreeRTOS概述

如图，是我们从官网下载的FreeRTOS的文件及其每个文件的讲解。
移植到工程中，暂时不在这里讲，其他地方有讲，可以进行搜索。
主要的文件是：
- Demo
  - 存在着，在不同系统上的示例工程。
- source
  - 根目录的和兴文件。

编程规范

TickType_t：

TickType_t是一个无符号整数类型，用于系统节拍（tick）的计数。
在FreeRTOS中配置着一个周期性的中断：Tick Interrupt。
每次发生中断，中断有一个TICK_Count计数累加。FreeRTOS 启动以来发生的系统时钟节拍的总数。
TICK_Count变量的类型是TickType_t类型的。

TickType_t可能是uint16-t或者uint32-t的。

在32位架构中，我们一般设置为uint32-t。

FreeRTOSConfig.h
#define configUSE_16_BIT_TICKS					0                       //系统节拍计数器变量数据类型，

portmacro.h
#if( configUSE_16_BIT_TICKS == 1 )
	typedef uint16_t TickType_t;
	#define portMAX_DELAY ( TickType_t ) 0xffff
#else
	typedef uint32_t TickType_t;
	#define portMAX_DELAY ( TickType_t ) 0xffffffffUL

时间单位：每个系统节拍维持时间由configTICK_RATE_HZ这个宏来定义。


FreeRTOSConfig.h
#define configTICK_RATE_HZ						(1000)                  //时钟节拍频率，也就是每秒的时钟节拍数，这里设置为1000，周期就是1ms，1秒钟中1000次节拍，1ms一次节拍

portmacro.h
#define portTICK_PERIOD_MS			( ( TickType_t ) 1000 / configTICK_RATE_HZ )
1000表示1000ms
1000 / configTICK_RATE_HZ：表示每个节拍维持的时间为1ms。

BaseType_t
- 一个基本整数类型，通常用于布尔值或者函数的调用状态。
- 在32位架构中，他是uint32-t类型。
  1
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  portmacro.h
  typedef long BaseType_t;
变量名前缀：
函数名前缀
宏的前缀

内存管理

task、queue、semaphores、event group等，通常使用的是动态分配：用时分配，不用时释放。
在C语言库函数中，由malloc、free函数，但是在FreeRTOS中不适用：
- 不适合用在资源紧缺的嵌入式系统中。
- 可能会造成内存碎片化
- 函数实现过于复杂，占用太多代码空间。
在FreeRTOS由专门的内存管理文件：
- heap_1.c文件
  - 只分配，不释放：在代码中只实现了pvPortMalloc函数，没有实现vPortFree函数。
  - 原理：先定义一个大数组，调用pvPortMalloc时，在数组中分配空间。
- heap_2.c文件
  - 可分配，可释放：在函数中实现了pvPortMalloc和vPortFree。
  - 采用了最佳匹配算法来分配空间。
  - 碎片化：他不会合并空闲相邻的内存，会造成严重的碎片化问题。
  - 速度：比heap1分配速度要慢，但是比C库函数malloc、free速度要快。
- heap_3.c文件
  - 直接使用C库中malloc、free函数。
  - 不是线程安全的。标准库的 malloc() 和 free() 通常不是为多任务环境设计的，可能存在竞态条件。因此，FreeRTOS 会在调用这些函数时禁用调度器，以确保线程安全，但这可能会影响实时性。
- heap_4.c文件
  - 同样使用大数组分配内存。
  - 合并空闲内存：heap4使用first fit来分配内存，并且可以将相邻的空闲内存块合并。
- heap_5.c文件
  - heap_5: 分配内存、释放内存的算法跟heap_4相同。
  - heap_5不在局限于在一个大的数组中进行内存管理。允许从多个不连续的内存区域分配内存。