初识RTOS：任务创建与内存分配

背景：为什么需要RTOS

在裸机编程中，只有一个主循环。如果想同时做两件事，就只能在一个循环里交替执行，代码耦合度高，扩展困难。

RTOS（实时操作系统）将CPU时间切成小片段，轮流分配给不同任务。宏观上看，多个任务"同时"执行；微观上看，它们仍然是交替执行的。

CMSIS-OS：统一的RTOS接口层

不同的RTOS有不同的API：FreeRTOS用xTaskCreate，RT-Thread用rt_thread_create。如果代码直接使用某个RTOS的原生API，迁移到另一个RTOS时就需要改动所有调用，维护成本很高。

为此，ARM提供了CMSIS-OS——一套中间抽象层，对上提供统一接口，对下适配不同RTOS：

┌─────────────────────────────────┐
│       你的应用程序代码           │
│    osThreadNew() 统一接口        │
├─────────────────────────────────┤
│         CMSIS-OS 封装层          │
│    自动适配底层 RTOS API         │
├─────────────────────────────────┤
│  FreeRTOS  │ RT-Thread │ uC/OS  │
│ xTaskCreate│rt_thread_ │OSTask_ │
│            │  create   │ Create │
└─────────────────────────────────┘

使用CMSIS-OS创建任务的代码如下：

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2
osThreadId_t taskHandle;
taskHandle = osThreadNew(TaskA, NULL, &task_attributes);

CMSIS-OS通过条件编译来决定底层调用哪个RTOS的API，例如：

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#define USE_FREERTOS 1

在CubeMX中创建工程时，可以在Middleware配置中选择FreeRTOS，CubeMX会自动完成CMSIS-OS的适配工作。

动态分配与静态分配

动态分配和静态分配指的是：创建任务时，任务所需的内存（栈空间和任务控制块TCB）从哪里来。

动态分配

系统在运行时从**堆（Heap）**中自动分配内存。

优点：使用简单，不需要预先计算内存大小，适合原型开发
缺点：堆内存不足时创建可能失败，存在堆碎片化风险，稳定性稍差

静态分配

用户在代码中预先定义好内存空间，创建任务时传入这些预分配的内存地址。

优点：内存来源确定，不依赖堆，绝对可靠
缺点：需要预先计算内存大小，代码更复杂