FreeRTOS
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开发者 | Real Time Engineers Ltd. |
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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 |
最新版本 | 10.1.1(2018年9月7日(2018-09-07)) |
市場取向 | 嵌入式設備 |
支援平台 | ARM (ARM7, ARM9, ARM 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 |
FreeRTOS是一個熱門的[1]嵌入式裝置用即時作業系統核心[2][3],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[4]。FreeRTOS採用MIT许可证授權。
目录
1 實作
2 主要特色
3 支援平台
4 相關系統
4.1 SafeRTOS
4.2 OpenRTOS
5 参见
6 参考资料
7 外部链接
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)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. )
支援平台
Altera Nios II
ARM architecture
- ARM7
- ARM9
- ARM Cortex-M
- ARM Cortex-A
Atmel
- Atmel AVR
- AVR32
- SAM3
- SAM4
- SAM7
- SAM9
- SAM D20
- SAM L21
Cortus
- APS1
- APS3
- APS3R
- APS5
- FPS6
- FPS8
Cypress
- PSoC
Energy micro
- EFM32
Fujitsu
- FM3 series
- MB91460 series
- MB96340
Freescale
Coldfire V1- Coldfire V2
- HCS12
- Kinetis
IBM
PPC405,PPC404
Infineon
- TriCore
- Infineon XMC4000
Intel
- x86
- 8052
PIC微控制器
- PIC18
- PIC24
- dsPIC
- PIC32
Microsemi
- SmartFusion
Multiclet
- Multiclet P1
NXP(NXP LPC)
- LPC1000
- LPC2000
- LPC4300
Renesas
- 78K0R
- RL78
- H8/S
- RX600
- RX200
- SuperH
- V850
STMicroelectronics
- STM32
- STR7
Texas Instruments
- MSP430
- Stellaris
Hercules(TMS570LS04 & RM42)
Xilinx
- MicroBlaze
- Zynq-7000
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[5]。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[6],不過是因為不同的目標而設計的[7]。SafeRTOS只用C語言進行開發,以符合IEC61508的認證需求[8]。
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[9]。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[10]。
德州儀器會針對其TI Stellaris系列的部份MCU的ROM裡加上SafeRTOS[11],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[12]。
参见
- 嵌入式操作系统
参考资料
^ 2011 Embedded Market Study. EE Times. (原始内容存档于2012-04-02).
^ Kolesnki, Sergey. Comparing microcontroller real-time operating systems. 2013-12-08.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.
^ Why RTOS and What Is RTOS?. [29 August 2014].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. …
^ Official Website.
^ FreeRTOS. [8 Aug 2012].
^ SmartBotPaper (PDF). [8 Aug 2012]. (原始内容 (PDF)存档于2012-07-04).
^ Relationship between FreeRTOS and SAFERTOS
^ EETimesSafetyCritical. [8 Aug 2012].
^ Embedded Systems Design Europe. [2012-08-10].
^ Texas Instruments (PDF). [2012-09-10].
^ TI Stellaris Product range
^ OpenRTOS 互联网档案馆的存檔,存档日期2014-10-28.
外部链接
维基共享资源中相关的多媒体资源:FreeRTOS |
- Official website
- OPENRTOS
- SAFERTOS
- FreeRTOS+Trace
- FreeRTOS ecosystem products
- 成功大學 FreeRTOS
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