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TivaC系列实时操作系统应用

实时操作系统的概念

实时操作系统（Real-TimeOperatingSystem,RTOS）是一种能够管理多个任务并确保这些任务在规定的时间内完成的操作系统。与通用操作系统不同，RTOS关注的是任务的响应时间和可预测性，而不是系统的吞吐量或资源利用率。在嵌入式系统中，RTOS被广泛应用于需要精确控制和响应的应用场景，如工业控制、医疗设备、汽车电子等。

任务管理和调度

RTOS的核心功能之一是任务管理和调度。任务（Task）是RTOS中的最小执行单元，每个任务都有自己的优先级和执行时间。RTOS通过调度算法来决定哪个任务在什么时候执行，以确保系统的实时性。常见的调度算法包括抢占式调度和非抢占式调度。

抢占式调度

抢占式调度是一种基于优先级的调度算法，高优先级的任务可以抢占低优先级任务的执行。这种调度方式可以确保高优先级任务的及时响应，但可能会导致低优先级任务被长时间挂起。

非抢占式调度

非抢占式调度是一种基于时间片的轮转调度算法，每个任务按顺序执行，直到任务完成或时间片用完。这种调度方式的响应时间较慢，但可以避免优先级反转问题。

任务创建和管理

在TivaC系列单片机中，可以使用FreeRTOS等实时操作系统来创建和管理任务。FreeRTOS是一个轻量级的RTOS，广泛应用于嵌入式系统中。以下是一个使用FreeRTOS创建任务的示例。

#includeFreeRTOS.h

#includetask.h

//任务函数

voidvTaskFunction(void*pvParameters){

constchar*pcTaskName=(char*)pvParameters;

while(1){

//任务执行代码

printf(Task%srunning\n,pcTaskName);

vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(1000));//延迟1000ms

}

}

intmain(void){

//创建任务

xTaskCreate(

vTaskFunction,//任务函数

Task1,//任务名称

configMINIMAL_STACK_SIZE,//任务堆栈大小

(void*)Task1,//任务参数

1,//任务优先级

NULL//任务句柄

);

xTaskCreate(

vTaskFunction,//任务函数

Task2,//任务名称

configMINIMAL_STACK_SIZE,//任务堆栈大小

(void*)Task2,//任务参数

2,//任务优先级

NULL//任务句柄

);

//启动RTOS调度器

vTaskStartScheduler();

//永远不会到达这里

for(;;);

}

信号量和互斥锁

信号量（Semaphore）和互斥锁（Mutex）是RTOS中用于任务同步和资源管理的重要机制。

信号量

信号量用于任务间的同步，可以确保任务在特定条件满足时才开始执行。信号量有两种类型：二值信号量和计数信号量。

二值信号量：类似于一个简单的开关，只有两种状态（0和1）。

计数信号量：可以用来管理多个资源的访问，状态是一个计数值。

#includeFreeRTOS.h

#includesemphr.h

SemaphoreHandle_txSemaphore;

voidvTask1(void*pvParameters){

while(1){

//等待信号量

if(xSemaphoreTake(xSemaphore,pdMS_TO_TICKS(1000))==pdTRUE){

printf(Task1acquir