FreeRTOS

FreeRTOS是一個熱門的[3]嵌入式裝置用即時作業系統核心[4][5]，它于2003年由Richard Barry设计，并已被經成功移植到35種不同的微控制器上[6]。FreeRTOS採用MIT许可证授權。

FreeRTOS
开发者Real Time Engineers Ltd.
作業系統家族实时操作系统
運作狀態活躍
源码模式可取得原代碼
当前版本
  • 202212.01 (2023年3月4日；穩定版本)[1]
  • 202210.01-LTS (2022年11月18日；長期支援)[2]
市場取向嵌入式設備
支援平台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
内核类别微內核
许可证MIT许可证
官方網站www.freertos.org
仓库

實作

FreeRTOS的設計小巧且簡易，整個核心程式碼只有3到4個C檔案，為了讓程式碼容易閱讀、移植和維護，大部分的程式碼都是以C語言編寫，只有一些函式（多數是架構特定排班副程式）採用組合語言編寫。

FreeRTOS提供許多方法以實現多线程（threads）、多作業（task）、互斥鎖（mutex）、號誌（semaphore）和軟體計時器（software timer），有個為低耗電應用程式提供的无嘀嗒（tick-less）模式，執行緒的優先權管理也有支援，此外，FreeRTOS提供了四種記憶體配置的模式：

  • 僅配置（allocate only）
  • 以非常簡易但快速的演算法進行配置與釋放
  • 搭配記憶體合併，以較複雜但快速的演算法進行配置與釋放
  • 搭配互斥保護，以 C 函式庫配置進行配置與釋放

FreeRTOS中沒有一些像Linux、Microsoft Windows等典型作業系統具有的先進特徵，例如裝置驅動程式、先進記憶體管理機制、使用者管理和網路管理，FreeRTOS著重在執行的簡潔與速度，FreeRTOS有時會被視為是一個『執行緒函式庫』而非『作業系統』，儘管可以找到命令列介面和類似POSIX I/O 介面的插件。

FreeRTOS實作了多執行緒，主程式會在規律的短時間區間內呼叫一個執行緒時計方法，這個方法會以循環制依照任務的優先順序進行任務切換，一般來說，這個短時間區間介於 1/1000 秒與 1/100 秒之間，透過一個硬體時計中斷來計時，但這個區間經常隨著特定的應用而改變。

從FreeRTOS官網（FreeRTOS.org（页面存档备份，存于））所下載到的程式碼包含準備用來移植或編譯的設定檔和演示程式碼，讓使用者可以快速地進行應用程式設計。

主要特色
  • 記憶體足跡非常小，低負擔（overhead）且執行非常快速
  • 提供低電耗應用程式無計時選項
  • 對作業系統新手而言，很適合作為入門教材，對於專業開發者來說則適合用於商業產品開發
  • 排程器可以設定成可搶先（preemptive）或共同運作（cooperative operation）
  • 提供共用副程式（coroutine），在FreeRTOS中，共用副程式是一個記憶體堆疊用量非常有限但非常簡易輕巧的任務
  • 支援使用（generic trace macros（页面存档备份，存于）. ）

支援平台

相關系統

SafeRTOS

SafeRTOS的功能和FreeRTOS類似，但是是為實現安全關鍵系統所設計。FreeRTOS的機能模型經過完全的HAZOP，其機能模型及API因為使用者誤用或是硬體失效造成的弱點都已經識別且修正。最後的需求經過完整IEC 61508 SIL 3開發生命週期來實現，也是只有軟體的元件可以達到的最高等級。

SafeRTOS是由WITTENSTEIN high integrity systems開發，原開發者 Real Time Engineers Ltd 為其合作夥伴[7]。SafeRTOS和FreeRTOS有相同的排程演算法，相似的API，其他方面也相當類似[8]，不過是因為不同的目標而設計的[9]。SafeRTOS只用C語言進行開發，以符合IEC61508的認證需求[10]。

在作業系統中，SafeRTOS有其獨特的地方，是只需要放在微處理器中的唯讀記憶體（ROM）即可，因此可以進行IEC61508或是其他安全或是可靠度相關的完整軟體及硬體預認證[11]。若是放在唯讀記憶體中，SafeRTOS代碼只能依照原始的組態來執行，因此用這套作業系統的設備的認證測試，不需在安全認證中重新測試其開發的程式[12]。

德州儀器會針對其TI Stellaris系列的部份MCU的ROM裡加上SafeRTOS[13]，因此客戶可以將SafeRTOS用在商業應用中，而不用採購其原代碼。在這種使用方式下，會提供一個簡單的C語言標頭檔將SafeRTOS的API函式對映於其在ROM中對應位置內。這種將SafeRTOS放在唯讀記憶體的作法相當理想，因為其中的程式不會被修改，去除了使用者的錯誤，也確保在專案開發過程中，SafeRTOS部份的程式都和認證時的相同。

OpenRTOS

OpenRTOS也是和FreeRTOS有關的專案，其代碼和FreeRTOS完全相同，但是其授權及收費方式不同。OpenRTOS是由WITTENSTEIN Aerospace and Simulation Ltd提供的軟體，其授權要求移除了所有參考GNU通用公共许可证的內容。OpenRTOS是商業軟體，需購買後才能使用，也沒有上述的授權要求，購買OpenRTOS的客戶也可以獲得完整的技術支援[14]。

参见
  • 嵌入式操作系统

参考资料
  1. . 2023年3月4日 [2023年8月8日].
  2. . 2022年11月18日 [2023年8月19日].
  3. . EE Times. [2016-08-12]. （原始内容存档于2012-04-02）.
  4. 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.
  5. . [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. …
  6. . [2016-08-12]. （原始内容存档于2016-08-15）.
  7. . [8 Aug 2012]. （原始内容存档于2016-08-15）.
  8. (PDF). [8 Aug 2012]. （原始内容 (PDF)存档于2012-07-04）.
  9. . [2016-08-12]. （原始内容存档于2016-08-19）.
  10. . [8 Aug 2012]. （原始内容存档于2011-04-30）.
  11. . [2012-08-10]. （原始内容存档于2012-10-23）.
  12. (PDF). [2012-09-10]. （原始内容 (PDF)存档于2013-07-04）.
  13. . [2016-12-30]. （原始内容存档于2013-01-04）.
  14. . [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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