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1. 前后台系统结构
1.1 概述
- 前后台结构实现为主循环 + ISR，我们需要自己实现主循环并处理ISR与主循环之间的交互
- 如果中断要处理的事情很简短，可以在ISR中完成；如果时间要处理的事情较多，则返回后台程序处理
1.2 前后台系统存在的问题
1.2.1 实时性不能保证
实时性不能保证，事件可能无法得到及时处理。示例中在处理flag1事件时延时2秒，会影响对flag2事件的处理
1.2.2 CPU利用率不高
存在CPU空转的情况，CPU利用率不高
说明：上述CPU空转就是因为当前要操作的资源尚未准备好，但是前后台系统又无法去处理其他事务
1.2.3 编程思维不自然
强迫人按照机器的顺序工作方式思考编码。当执行的任务越多，代码结构越复杂，编码难度越大。
不能并行处理，只能顺序处理
2. RTOS原理及功能简介
2.1 概述
RTOS是一种通用的任务管理框架，用于控制任务的运行和任务之间的交互，保证事件得到实时处理。RTOS的三要素：实时性 + 操作系统 + 嵌入式
- 实时性：在规定的时间内对事件进行响应的软件，实时并不意味着快
- 操作系统：提供任务管理和协调的控制功能的系统软件
- 嵌入式：运行于特定的嵌入式硬件，功能可裁剪、代码可移植
2.2 RTOS与前后台结构的比较
① RTOS相当于实现了后台的主循环，并能够处理ISR与主循环的交互
② 使得用户可以只考虑任务的设计
③ RTOS还提供了各种组件用于实现任务间交互及其他控制管理功能（e.g. 存储管理）
2.3 工作原理简介
2.3.1 提供任务概念
提供多个执行流，虽然实际只有一颗CPU，但通过"虚拟化"，每个Task好像独占CPU。task可以认为自己独占一颗CPU，所以可以实现为一个死循环。而CPU上实际的执行流，会由于操作系统的控制，在不同task之间进行切换。这样既简化了task的设计，也充分利用了CPU。
这就引入了一个问题，即"操作系统的控制"本身在实现上也是一段代码，那么这段代码在什么时机运行呢 ? 其实就是在中断或者task主动交出CPU控制权的时候（e.g. task调用可能导致阻塞的函数）
2.3.2 提供任务调度机制
通过RTOS控制任务的运行时机，事件处理的实时性得到有效保证
说明1：一般中断ISR只会进行简短的预处理，而将耗时的操作交给task来执行。RTOS可以确保在ISR执行完成后，立即调度ISR的后续task执行（当然，这需要task优先级的保障）
说明2：ISR后续task在运行时，如果需要等待资源，RTOS会调度其他task执行
说明3：高优先级task可以抢占低优先级task
2.3.3 提供资源管理与通信组件
提供一些组件用于简化任务对资源的访问，事件的处理，以及任务之间的通信，有效降低任务之间的代码耦合
2.4 总结
下图体现了RTOS相对于前后台系统的优势
3. 调试工具使用
RTOS原理与实现01：芯片内核简介
5. 内核编程实践
5.1 需求说明
触发PendSV异常，在异常处理函数中，保存R4 ~ R11寄存器到缓冲区，再恢复R4 ~ R11寄存器，以模拟任务切换时的寄存器保存与恢复
5.2 代码说明
5.2.1 寄存器操作
说明1：中断控制状态寄存器
说明2：系统处理器优先级寄存器
5.2.2 triggerSV函数说明
triggerPendSV函数的作用就是先将pendSV中断的优先级设为最低，然后触发该中断，用于模拟请求任务切换的场景
5.2.3 main函数说明
5.2.4 PendSV_Handler函数说明
说明1：PendSV_Handler函数名该函数为pendSV异常的ISR，之所以使用该函数名，是因为在Keil初始化环境中将pendSV的异常向量设置为PendSV_Handler
说明2：缓冲区指针的维护先来说明一下缓冲区的定义方式，如此便可理解加载缓冲区地址的操作了，之所以可以通过第2次{ LDR R0, [R0] }可以获取stackPtr指针变量的值，是因为stackPtr是BlockType_t结构的第1个成员，而C语言要求结构体变量的首地址与其第1个成员的首地址相同
说明3：EXC_RETURN值的设置响应pendSV异常时，LR的值被设置为0xFFFFFFF9，即异常返回时进入线程模式且使用MSP（线程模式 + 特权级）这是因为系统启动时默认为线程模式 + MSP，而中断返回是默认返回中断触发前的运行状态