從前后臺架構的軟件開發過渡到使用實時操作系統(RTOS)可能是一項困難的工作。但使用RTOS有許多優勢，例如簡化應用集成，支持任務搶占調度，當開發人員使用復雜的32位微控制器，且可以獲取足夠的Flash和RAM空間時，使用RTOS開始變得有意義。許多32位應用程序需要使用USB、TCP/IP和文件系統，這對于裸機應用程序的開發是非常困難的，且大多數第三方中間件被設計為與RTOS無縫集成。

在使用RTOS之前，用戶可能需要深入研究RTOS的細節，我們來了解一下RTOS中常用的調度技術。

1時間片輪詢調度

前后臺系統實現通常基于輪詢調度技術，它是一種很自然的軟件編寫方式，只需向超級循環中添加新代碼，相當于增加了一個新的任務。

RTOS中的輪詢調度策略，是允許多個任務可以分配同一個優先級別。調度程序基于時鐘監控任務時間，任務處于相關優先級，按照先進先出的原則執行分配到的時間片，時間到了，即使當前任務還沒有完成，任務也將CPU時間傳遞給下一個任務。在下一個分配到的時間段內，該任務將從它停止的位置繼續執行。

常用的RTOS，如μC/OS-III(Cs/OS3)、FreeRTOS都支持時間片輪詢算法。FreeRTOS中每個任務的時間片長度是固定的，為一個時間節拍；而μC/OS-III中每個任務的時間片長度可變，可在任務創建時指定。

2基于優先級的協同調度

在RTOS中，協同調度是基于優先級的非搶占調度方法。任務按優先級排序，并且是事件驅動類型的，一旦正在運行的任務完成，或者任務主動調用OS服務放棄CPU，就緒運行的優先級最高的任務才可以獲得CPU使用權。

3搶占式調度

RTOS通過可搶占調度保證實時性。為了保證任務響應，在搶占調度策略中，只要一個優先級更高的任務就緒，正在運行的任務低優先級任務將被切換出來。通過搶占，正在運行的任務被迫放棄處理器，即使任務工作還沒有完成。

RTOS通常可以配置為使用許多確定性調度算法，以保證滿足任務截止時限。如FreeRTOS、μC/OS-III支持搶占和時間片輪詢兩種調度方法。

4總結

RTOS對于嵌入式軟件開發人員來說是一個強大的工具。RTOS應用中，每個任務都有單獨的任務控制塊，其中包含堆棧、優先級和ID等參數。每個任務都可以被看作是單獨的應用程序。RTOS還提供了各種各樣的同步和通信工具，如信號量、互斥信號量和消息隊列，簡化應用的開發。

但任務切換將消耗CPU時間，即使在32位處理器上，RTOS也會造成時間損失。任務切換比中斷占用更多的時間。如果是一個很小的應用程序，但需要充分利用處理器資源，在這種情況下，需仔細考慮RTOS的可行性。

每種調度算法都有其優缺點，了解RTOS常用的調度算法，可以幫助我們做出合適的選擇。

審核編輯：湯梓紅