在嵌入式开发中，实时操作系统（RTOS）已成为主流。它让开发者能够轻松实现多任务调度，提升系统效率。今天，我们以STM32H743为例，介绍如何在其上实现一个简单的RTOS任务调度器。
什么是RTOS？RTOS是一种用于实时应用的操作系统，它通过时间片轮转、抢占式调度等机制管理多个任务的执行。相比裸机编程，RTOS让开发者可以将复杂的功能分解为多个独立任务，从而更容易维护和扩展代码。
STM32H743简介STM32H743是ST公司高性能系列MCU的一员，具有480 MHz的主频，支持高达2 MB的Flash和1 MB的SRAM，非常适合用于需要处理复杂任务的嵌入式系统。
开发环境准备- 硬件：STM32H743核心板
- 软件：STM32CubeIDE
- 调试工具：ST-Link
RTOS实现关键点为了展示如何手动实现一个简单的RTOS调度器，我们将创建两个任务：
以下是实现代码：
- #include "main.h"
- #include "cmsis_os.h"
- // 定义任务句柄
- osThreadId_t ledTaskHandle, uartTaskHandle;
- // LED任务函数
- void LedTask(void *argument) {
- for (;;) {
- HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB, GPIO_PIN_0); // 切换LED状态
- osDelay(500); // 延时500ms
- }
- }
- // UART任务函数
- void UartTask(void *argument) {
- const char *message = "Hello from UART Task!\r\n";
- for (;;) {
- HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)message, strlen(message), HAL_MAX_DELAY);
- osDelay(1000); // 延时1000ms
- }
- }
- // 主函数
- int main(void) {
- // 初始化HAL库
- HAL_Init();
- // 配置系统时钟
- SystemClock_Config();
- // 初始化外设
- MX_GPIO_Init();
- MX_USART1_UART_Init();
-
- // 创建任务
- osKernelInitialize(); // 初始化内核
- ledTaskHandle = osThreadNew(LedTask, NULL, NULL);
- uartTaskHandle = osThreadNew(UartTask, NULL, NULL);
- osKernelStart(); // 启动内核
- while (1) {
- // 主循环留空，由RTOS管理任务
- }
- }
- // 初始化代码：GPIO和UART
- void MX_GPIO_Init(void) {
- __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
- GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
- GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0;
- GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
- GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
- GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
- HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);
- }
- void MX_USART1_UART_Init(void) {
- huart1.Instance = USART1;
- huart1.Init.BaudRate = 115200;
- huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
- huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
- huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
- huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;
- huart1.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;
- huart1.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;
- HAL_UART_Init(&huart1);
- }
- void SystemClock_Config(void) {
- // 时钟配置代码，自动生成，保持不变
- }
- 任务创建：通过osThreadNew创建了两个任务，分别处理LED和UART操作。
- 任务调度：RTOS内核通过osKernelStart启动，之后系统会按照优先级调度任务。
- 延时函数：osDelay是一个阻塞函数，它能暂停任务运行指定的时间，以便内核调度其他任务。
测试与调试将代码烧录到STM32H743开发板后，可以看到：
- LED以500ms周期闪烁
- UART每隔1秒输出"Hello from UART Task!"
优化建议在实际应用中，可以通过以下方法进一步优化：
- 使用优先级：为关键任务分配更高优先级。
- 节省资源：合并相似任务，减少任务切换开销。
- 增加监控：通过看门狗或任务监控功能提升系统可靠性。
通过上述方法，STM32H743的性能可以得到最大程度的利用。
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