汇总嵌入式开发使用RTOS的7个技巧

实时操作系统已经成为许多嵌入式系统中的关键组件，从裸机调度过渡到RTOS可能是一件棘手的事情。这里有七个小技巧可以帮助嵌入式开发人员更轻松地完成过渡。

技巧1——首先规划好你的架构

如果你从未使用过UML或者对软件架构不感兴趣，现在是时候学习一下了。使用RTOS时，开发人员仔细考虑每项任务、同步和通信机制是至关重要的。这些细节不能仅仅存储在工程师的头脑中，而是需要以图表的形式记录下来，以便在需要时可以查看和更新。开发一个基于RTOS的应用程序会很快变得复杂，考虑清楚应用程序的行为是很重要的。

技巧2——仔细跟踪内存使用情况

与开发裸机应用程序不同，RTOS任务和同步结构会很快耗尽资源受限设备中的内存。开发人员需要非常小心地监控内存，并跟踪内存的去向。创建六个任务、几个信号量和互斥体，却发现malloc因为所有堆空间都已被使用而失败，这种情况并不罕见。

技巧3——预先创建所有的任务

RTOS为嵌入式开发人员提供了广泛的功能，例如创建任务和销毁任务的能力。关心内存使用的开发人员可能倾向于只在需要时创建任务，然后在任务完成后销毁它们。虽然这在概念上很棒，但在资源受限的系统中，通常没有复杂的堆管理器可以处理堆碎片。结果可能是一个碎片堆，在程序执行过程中的某个时刻突然没有内存可以分配。建议在系统初始化期间创建所有使用堆的对象。结果似乎是静态分配的对象，如果存在内存问题，该问题将在系统启动时显现出来。

技巧 4–永远不要关闭堆栈保护!

裸机开发者通常痴迷于编写尽可能高效的代码。意识到存在使用时钟周期的堆栈监视器成为优化和移除的诱人目标。不要这样做!堆栈监视器用于检测堆栈溢出和其他与堆栈相关的问题。虽然它确实使用了几个时钟周期，但好处远远超过了性能成本。

技巧5——优化每个任务堆栈

不要依赖默认的堆栈大小。在许多RTOSes中，任务的默认堆栈大小大约是0x200。这通常是堆栈深度，而不是使用的字节数!仅仅是一个闪烁的LED的任务就可能使用了整整千字节的堆空间!嵌入式开发人员确保执行最坏情况堆栈分析，并适当地确定每个任务堆栈的大小。从长远来看，这将有助于节省内存!

技巧 6–启用RTOS感知调试

现代微控制器有一些非常酷的调试功能，如实时跟踪和RTOS感知调试。在微控制器和RTOS中启用这些功能。它们将允许开发人员跟踪哪些任务运行了多长时间，以什么顺序运行，并且可以帮助识别许多与RTOS相关的常见问题。

技巧7——仔细选择任务优先级

预先开发一个软件非常有用的一个原因是，它提供了系统中发生的所有事情的大画面。有了这个大图，决定系统中每个任务的优先级就变得更容易了。必须仔细选择优先级，以确保任务不会耗尽CPU时间，并确保系统中不会出现优先级反转等问题。

RTOS 是极其丰富和复杂的软件系统。它们包含许多并非每个应用程序或开发人员都可以使用的功能。熟悉 RTOSes 配置文件对于最小化内存使用和代码大小非常有帮助。配置文件允许开发人员启用和禁用功能。

使用 RTOS 不一定需要增强型微控制器或大量内存。嵌入式开发人员构建和使用他们的 RTOS 的方式可以决定它是在资源受限的环境中运行良好还是被标记为膨胀代码。这七个技巧只是帮助你开始优化 RTOS 的一些技巧。