引言

为什么学习RTOS

当我们进入嵌入式系统这个领域时，首先接触的往往是单片机编程，单片机编程又首选51单片机来入门。这里说的单片机编程通常都是指裸机编程，即不加入任何RTOS（Real Time Operation System，实时操作系统）的程序。常用的RTOS有国外的FreeRTOS、μC/OS、RTX和国内的RT-Thread、Huawei LiteOS、AliOS-Things等，其中，开源且免费的FreeRTOS的市场占有率最高。如今国产的RT-Thread经过10余年的迅猛发展，在国产RTOS中占据鳌头。

在裸机系统中，所有的程序基本都是用户自己写的，所有的操作都是在一个无限的大循环里面实现。现实生活的很多中小型电子产品中用的都是裸机系统，而且能够满足需求。但是为什么还要学习RTOS编程，并会涉及一个操作系统呢？一是因为项目需求，随着产品要实现的功能越来越多，单纯的裸机系统已经不能完美地解决问题，反而会使编程变得更加复杂，如果想降低编程的难度，可以考虑引入RTOS实现多线程管理，这是使用RTOS的最大优势；二是出于学习的需要，必须学习更高级的技术，实现更好的职业规划，为将来能有更好的职业发展做准备，而不是一味拘泥于裸机编程。作为一个合格的嵌入式软件工程师，学习是永远不能停歇的，时刻都得为将来做准备。书到用时方恨少，希望当机会来临时，读者不要有这种感觉。

为了帮大家厘清RTOS编程的思路，本书会在第2章简单地分析这两种编程方式的区别，这个区别被笔者称为“学习RTOS的‘命门’”，只要掌握这一关键内容，以后的RTOS学习可以说是易如反掌。在讲解这两种编程方式的区别时，我们主要讲解方法，不会涉及具体的代码编程，即主要还是通过伪代码来讲解。

如何学习RTOS

裸机编程和RTOS编程的风格有些不一样，而且有很多人说学习RTOS很难，这就导致想要学习RTOS的人一听到RTOS编程就在心里忌惮三分，结果就是“出师未捷身先死”。

那么到底如何学习RTOS呢？最简单的方法就是在别人移植好的系统上，先看看RTOS中API的使用说明，然后调用这些API实现自己想要的功能即可，完全不用关心底层的移植，这是最简单、快速的入门方法。这种方法有利有弊，如果是做产品，好处是可以快速地实现功能，将产品推向市场，赢得先机；弊端是当程序出现问题时，因对RTOS不够了解，会导致调试困难。如果想系统地学习RTOS，那么只会简单地调用API是不可取的，我们应该深入学习其中一款RTOS。

目前市场上现有的RTOS，其内核实现方式差异不大，我们只需要深入学习其中一款即可。万变不离其宗，即使以后换到其他型号的RTOS，使用起来自然也是得心应手。那么，如何深入地学习一款RTOS呢？这里有一个非常有效但也十分难的方法，就是阅读RTOS的源码，深入研究内核和每个组件的实现方式。这个过程枯燥且痛苦，但为了能够学到RTOS的精华，还是很值得一试的。

市面上虽然有一些讲解RTOS源码的图书，但如果基础知识掌握得不够，且先前没有使用过该款RTOS，那么只看源码还是会非常枯燥，并且不能从全局掌握整个RTOS的构成和实现。

现在，我们采用一种全新的方法来教大家学习一款RTOS，既不是单纯地介绍其中的API如何使用，也不是单纯拿里面的源码一句句地讲解，而是从0开始，层层叠加，不断完善，教大家如何把一个RTOS从0到1写出来，让你在每一个阶段都能享受到成功的喜悦。在这个RTOS实现的过程中，只需要具备C语言基础即可，然后就是跟着本书笃定前行，最后定有所成。

选择什么RTOS

用来教学的RTOS，我们不会完全从头写一个，而是选取目前国内很流行的RT-Thread为蓝本，将其抽丝剥茧，从0到1写出来。在实现的过程中，数据类型、变量名、函数名称、文件类型等都完全按照RT-Thread里面的写法，不会再重新命名。这样学完本书之后，就可以无缝地过渡到RT-Thread了。

RT-Thread简介

RT-Thread的版权属于上海睿赛德电子科技有限公司，它于2006年1月首次发布，初始版本号为0.1.0，经过10余年的发展，如今主版本号已经升级到3.0，累计开发者人数达数百万，在各行各业产品中装机量达到了2000多万，占据国产RTOS的鳌头。

RT-Thread是一款开源免费的实时操作系统，遵循的是GPLv2+许可协议。这里所说的开源，指的是你可以免费获取RT-Thread的源代码，而且当你的产品使用了RT-Thread且没有修改RT-Thread内核源码时，你的产品的全部代码都可以闭源，但是当你修改了RT-Thread内核源码时，就必须将修改的这部分开源，反馈给社区，其他应用部分不用开源。无论是个人还是公司，都可以免费使用RT-Thread。

RT-Thread的意义

不知你是否发现，在RTOS领域，我们能接触到的实时操作系统基本都来自国外，很少见到有国内厂家的产品。从早年很流行的μC/OS，到如今市场占有率很高的FreeRTOS，到获得安全验证非常多的RTX（KEIL自家的），再到盈利能力领先的ThreadX，均来自国外。可在十几年前，在中国，出现了一个天赋异禀、倔强不屈的极客——熊谱翔。他编写了RT-Thread初代内核，并联合中国开源社区的极客不断完善，推陈出新，经过十几年的发展，如今占据国产RTOS的鳌头，且每年能递增数十万名开发者，加上如今AI和物联网等技术发展的机遇，让RT-Thread有“一统江湖”之势，从2018年完成A轮数百万美元的融资就可以看出，在未来不出5年，RT-Thread将是你学习和做产品的不二之选。

那么RT-Thread的意义究竟是什么？RT-Thread来自中国，让我们看到了国内的技术开发者也能写出如此优秀的RTOS，技术方面并不逊色于其他国家。以我们10多年从事电子行业的经验来看，RT-Thread无疑增强了我们在这一领域的自信，这是我们认为的RT-Thread的最大意义。当然，作为一款国产的物联网操作系统，RT-Thread简单易用、低功耗设计、组件丰富等特性也将让其大放异彩。野火，作为一个国内嵌入式领域的教育品牌，能为国产RTOS出一份力也是我们的荣幸，希望本书能够帮助大家快速地入门并掌握RT-Thread。