FreeRTOS

FreeRTOS是一个热门的[4]嵌入式设备用即时操作系统内核[5][6]，它于2003年由Richard Barry设计，并已被经成功移植到35种不同的单片机上[7]。FreeRTOS采用MIT许可证授权。

FreeRTOS
开发者Real Time Engineers Ltd.
操作系统家族实时操作系统
运作状态活跃
源码模式可取得原代码
当前版本
  • 10.4.1 (2020年9月17日)[1]
  • 202212.01 (2023年3月4日；稳定版本)[2]
  • 202210.01-LTS (2022年11月18日；长期支持)[3]
市场取向嵌入式设备
支持平台ARM (ARM7, ARM9, Cortex-M3, ARM Cortex-M4, Cortex-A), Atmel AVR, AVR32, HCS12, MicroBlaze, Cortus (APS1, APS3, APS3R, APS5, FPF3, FPS6, FPS8), MSP430, PIC, Renesas H8/S, SuperH, RX, x86, 8052, Coldfire, V850, 78K0R, Fujitsu MB91460 series, Fujitsu MB96340 series, Nios II, Cortex-R4, TMS570, RM4x
内核类别微内核
许可证MIT许可证
官方网站www.freertos.org
仓库

实作

FreeRTOS的设计小巧且简易，整个内核代码只有3到4个C文件，为了让代码容易阅读、移植和维护，大部分的代码都是以C语言编写，只有一些函数（多数是架构特定排班副程序）采用汇编语言编写。

FreeRTOS提供许多方法以实现多线程（threads）、多作业（task）、互斥锁（mutex）、号志（semaphore）和软件计时器（software timer），有个为低耗电应用程序提供的无嘀嗒（tick-less）模式，线程的优先权管理也有支持，此外，FreeRTOS提供了四种内存配置的模式：

  • 仅配置（allocate only）
  • 以非常简易但快速的算法进行配置与释放
  • 搭配内存合并，以较复杂但快速的算法进行配置与释放
  • 搭配互斥保护，以 C 函数库配置进行配置与释放

FreeRTOS中没有一些像Linux、Microsoft Windows等典型操作系统具有的先进特征，例如设备驱动程序、先进内存管理机制、用户管理和网络管理，FreeRTOS着重在运行的简洁与速度，FreeRTOS有时会被视为是一个『线程函数库』而非『操作系统』，尽管可以找到命令行接口和类似POSIX I/O 接口的插件。

FreeRTOS实作了多线程，主程序会在规律的短时间区间内调用一个线程时计方法，这个方法会以循环制依照任务的优先级进行任务切换，一般来说，这个短时间区间介于 1/1000 秒与 1/100 秒之间，通过一个硬件时计中断来计时，但这个区间经常随着特定的应用而改变。

从FreeRTOS官网（FreeRTOS.org（页面存档备份，存于））所下载到的代码包含准备用来移植或编译的设置档和演示代码，让用户可以快速地进行应用编程。

主要特色
  • 内存足迹非常小，低负担（overhead）且运行非常快速
  • 提供低电耗应用程序无计时选项
  • 对操作系统新手而言，很适合作为入门教材，对于专业开发者来说则适合用于商业产品开发
  • 调度器可以设置成可抢先（preemptive）或共同运作（cooperative operation）
  • 提供共用副程序（coroutine），在FreeRTOS中，共用副程序是一个内存堆栈用量非常有限但非常简易轻巧的任务
  • 支持使用（generic trace macros（页面存档备份，存于）. ）

支持平台

相关系统

SafeRTOS

SafeRTOS的功能和FreeRTOS类似，但是是为实现安全关键系统所设计。FreeRTOS的机能模型经过完全的HAZOP，其机能模型及API因为用户误用或是硬件失效造成的弱点都已经识别且修正。最后的需求经过完整IEC 61508 SIL 3开发生命周期来实现，也是只有软件的组件可以达到的最高等级。

SafeRTOS是由WITTENSTEIN high integrity systems开发，原开发者 Real Time Engineers Ltd 为其合作伙伴[8]。SafeRTOS和FreeRTOS有相同的调度算法，相似的API，其他方面也相当类似[9]，不过是因为不同的目标而设计的[10]。SafeRTOS只用C语言进行开发，以符合IEC61508的认证需求[11]。

在操作系统中，SafeRTOS有其独特的地方，是只需要放在微处理器中的唯读内存（ROM）即可，因此可以进行IEC61508或是其他安全或是可靠度相关的完整软件及硬件预认证[12]。若是放在唯读内存中，SafeRTOS代码只能依照原始的组态来运行，因此用这套操作系统的设备的认证测试，不需在安全认证中重新测试其开发的程序[13]。

德州仪器会针对其TI Stellaris系列的部份MCU的ROM里加上SafeRTOS[14]，因此客户可以将SafeRTOS用在商业应用中，而不用采购其原代码。在这种使用方式下，会提供一个简单的C语言标头档将SafeRTOS的API函数映射于其在ROM中对应位置内。这种将SafeRTOS放在唯读内存的作法相当理想，因为其中的程序不会被修改，去除了用户的错误，也确保在项目开发过程中，SafeRTOS部份的程序都和认证时的相同。

OpenRTOS

OpenRTOS也是和FreeRTOS有关的项目，其代码和FreeRTOS完全相同，但是其授权及收费方式不同。OpenRTOS是由WITTENSTEIN Aerospace and Simulation Ltd提供的软件，其授权要求移除了所有参考GNU通用公共许可证的内容。OpenRTOS是商业软件，需购买后才能使用，也没有上述的授权要求，购买OpenRTOS的客户也可以获得完整的技术支持[15]。

参见

参考资料
  1. . 2020年9月17日 [2020年10月10日].
  2. . 2023年3月4日 [2023年8月8日].
  3. . 2022年11月18日 [2023年8月19日].
  4. . EE Times. [2016-08-12]. （原始内容存档于2012-04-02）.
  5. Kolesnki, Sergey. . 2013-12-08 [2016-08-12]. （原始内容存档于2016-08-20）. A kernel is not an RTOS, but this can be a confusing issue because of the inappropriate naming chosen for some popular kernels, ‘freeRTOS’ for example.
  6. . [29 August 2014]. （原始内容存档于2016-08-07）. What is FreeRTOS? … The size constraints, and dedicated end application nature, rarely warrant the use of a full RTOS implementation - or indeed make the use of a full RTOS implementation possible. FreeRTOS therefore provides the core real time scheduling functionality, inter-task communication, timing and synchronisation primitives only. This means it is more accurately described as a real time kernel, or real time executive. …
  7. . [2016-08-12]. （原始内容存档于2016-08-15）.
  8. . [8 Aug 2012]. （原始内容存档于2016-08-15）.
  9. (PDF). [8 Aug 2012]. （原始内容 (PDF)存档于2012-07-04）.
  10. . [2016-08-12]. （原始内容存档于2016-08-19）.
  11. . [8 Aug 2012]. （原始内容存档于2011-04-30）.
  12. . [2012-08-10]. （原始内容存档于2012-10-23）.
  13. (PDF). [2012-09-10]. （原始内容 (PDF)存档于2013-07-04）.
  14. . [2016-12-30]. （原始内容存档于2013-01-04）.
  15. . [2016-08-12]. （原始内容存档于2014-10-28）.

外部链接
维基共享资源上的相关多媒体资源：FreeRTOS
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