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FreeRTOS是一款开源的专为小型嵌入式系统设计的可扩展的实时内核，已经被移植到STC最新的STC32G12K128单片机上了。在STC官网上给出了以STC32G实验箱为平台的FreeRTOS演示范例，该范例充分展示了FreeRTOS的特色、STC32G单片机的性能和STC32G实验箱的功能。 通常将单片机程序分为两大类：常见的裸机程序和RTOS程序。本系列文章计划以FreeRTOS为例，由浅入深地介绍RTOS的基本概念和如何进行RTOS编程。 本文介绍单片机最简单的程序：后台任务程序。与PC机上操作系统上的程序不同，最简单最能反映单片机特点的C语言程序不是“Hello, World!”，而应该是一个计算数字加法的程序。 （1）下图是在STC8H8K64U单片机上运行的计算加法“Z=X+Y”的C语言程序： （2）所有单片机程序都包括两个部分，一个是系统定义（第11行到第16行程序），一个是单片机主函数（第18行到第44行）。 单片机的用途非常多，从小小的台灯电饭锅到各种工业控制器，所以单片机的种类也很多，不同种类的单片机的控制方法不一样。因此使用某种单片机并编程实现某种功能，就要在单片机程序中先定义它。第13行程序就是具体包含了本程序需要的STC8H系列单片机的SFR（特殊功能寄存器）地址信息的头文件。 单片机的核心是一个CPU，完成各种任务要靠执行二进制机器码来完成，为此软件厂商事先提供很多C语言函数库，编程者只需要访问对应的功能函数就可以实现指定的功能。比如第16行是包含C语言的标准输入输出函数库头文件。有了这个头文件，第37行程序通过调用“scanf”函数就可以从上位机接收X和Y两个数，第40行通过调用“printf”函数就可以将加法的结果Z传到上位机上显示出来。 （3）第19行开始的“main”函数在单片机程序中称为主函数。当单片机加电启动后，系统的引导程序经过一些最基本的设置后，第一个访问的就是“main”函数，通过“main”函数将单片机运行的控制权交给用户的程序。 在Keil的C51程序中，单片机的主函数与PC上的操作系统的可执行程序的“main”函数不一样，没有谁传递参数给它，所以是无参数函数。 （4）单片机的主函数包括两个部分，首先是只执行一次的系统设置部分，比如上面程序的第24行到32行，对单片机上的串口设备进行了设置。其次是一个无限循环，使用无限循环程序结构的目的是让用户程序永远不要退出主函数。 （5）从操作系统的视角，单片机的主函数被称为“后台任务”，对于后台任务程序是不能用“return”语句退出的，退出后的结果依赖于编译器。使用Keil的C51编译器，对小部分简单程序，退出主函数导致系统热启动，程序再来一遍，但对大部分程序，退出主函数会导致程序跑飞，结果不可预料，如果是机械控制系统，则可能产生危险后果。 （6）要点：单片机程序从“后台任务”的主函数开始，在完成进行一次性的系统设置（在arduino中对应的是“setup”函数）后，然后进入后台任务的无限循环（在arduino中对应的是“loop”函数），连续地、重复地执行用户后台任务程序。 下面是本范例的效果视频：
（7）提高：模仿上面程序，编写一个从上位机键盘输入5个数：A、B、C、D和E，然后计算四则运算“X=A+B*C-D/E”的值，输出到上位机显示出来的完整的后台任务程序。
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发表于 2023-8-6 13:06:18
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