很多初學者都是從裸機開始學起，不能明白裸機和操作系統(tǒng)的區(qū)別。甚至有不少人認為用中斷就能代替多任務處理，你認同嗎？

裸機系統(tǒng)

裸機系統(tǒng)通常分成輪詢系統(tǒng)和前后臺系統(tǒng)。

1. 輪詢系統(tǒng)

輪詢系統(tǒng)即是在裸機編程的時候，先初始化好相關的硬件，然后讓主程序在一個死循環(huán)里面不斷循環(huán)，順序地做各種事情，大概的偽代碼具體如代碼清單所示：

intmain(void)
{
/*硬件相關初始化*/
HardWareInit();

/*無限循環(huán)*/
for(;;){
/*處理事情1*/
DoSomething1();

/*處理事情2*/
DoSomething2();

/*處理事情3*/
DoSomething3();
}
}

輪詢系統(tǒng)是一種非常簡單的軟件結構，通常只適用于那些只需要順序執(zhí)行代碼且不需要外部事件來驅動的就能完成的事情。如果只是實現(xiàn) LED 翻轉，串口輸出，液晶顯示等這些操作，那么使用輪詢系統(tǒng)將會非常完美。但是，如果加入了按鍵操作等需要檢測外部信號的事件，用來模擬緊急報警，那么整個系統(tǒng)的實時響應能力就不會那么好了。

假設DoSomething3 是按鍵掃描，當外部按鍵被按下，相當于一個警報，這個時候，需要立馬響 應 ， 并 做 緊 急 處 理 ， 而 這 個 時 候 程 序 剛 好 執(zhí) 行 到 DoSomething1 ， 要 命 的 是DoSomething1 需要執(zhí)行的時間比較久，久到按鍵釋放之后都沒有執(zhí)行完畢，那么當執(zhí)行到 DoSomething3 的時候就會丟失掉一次事件。足見，輪詢系統(tǒng)只適合順序執(zhí)行的功能代碼，當有外部事件驅動時，實時性就會降低。

2. 前后臺系統(tǒng)

相比輪詢系統(tǒng)，前后臺系統(tǒng)是在輪詢系統(tǒng)的基礎上加入了中斷。外部事件的響應在中斷里面完成，事件的處理還是回到輪詢系統(tǒng)中完成，中斷在這里我們稱為前臺， main 函數(shù)里面的無限循環(huán)我們稱為后臺，大概的偽代碼見代碼清單所示：

intflag1=0;
intflag2=0;
intflag3=0;

intmain(void)
{
/*硬件相關初始化*/
HardWareInit();

/*無限循環(huán)*/
for(;;){
if(flag1){
/*處理事情1*/
DoSomething1();
}

if(flag2){
/*處理事情2*/
DoSomething2();
}

if(flag3){
/*處理事情3*/
DoSomething3();
}
}
}

voidISR1(void)
{
/*置位標志位*/
flag1=1;
/*如果事件處理時間很短，則在中斷里面處理
如果事件處理時間比較長，在回到后臺處理*/
DoSomething1();
}

voidISR2(void)
{
/*置位標志位*/
flag2=2;

/*如果事件處理時間很短，則在中斷里面處理
如果事件處理時間比較長，在回到后臺處理*/
DoSomething2();
}

voidISR3(void)
{
/*置位標志位*/
flag3=1;
/*如果事件處理時間很短，則在中斷里面處理
如果事件處理時間比較長，在回到后臺處理*/
DoSomething3();
}

在順序執(zhí)行后臺程序的時候，如果有中斷來臨，那么中斷會打斷后臺程序的正常執(zhí)行流，轉而去執(zhí)行中斷服務程序，在中斷服務程序里面標記事件，如果事件要處理的事情很簡短，則可在中斷服務程序里面處理，如果事件要處理的事情比較多，則返回到后臺程序里面處理。

雖然事件的響應和處理是分開了，但是事件的處理還是在后臺里面順序執(zhí)行的，但相比輪詢系統(tǒng)，前后臺系統(tǒng)確保了事件不會丟失，再加上中斷具有可嵌套的功能，這可以大大的提高程序的實時響應能力。在大多數(shù)的中小型項目中，前后臺系統(tǒng)運用的好，堪稱有操作系統(tǒng)的效果。

RTOS多線程

相比前后臺系統(tǒng)，多線程系統(tǒng)的事件響應也是在中斷中完成的，但是事件的處理是在線程中完成的。在多線程系統(tǒng)中，線程跟中斷一樣，也具有優(yōu)先級，優(yōu)先級高的線程會被優(yōu)先執(zhí)行。

當一個緊急的事件在中斷被標記之后，如果事件對應的線程的優(yōu)先級足夠高，就會立馬得到響應。相比前后臺系統(tǒng)，多線程系統(tǒng)的實時性又被提高了。

多線程系統(tǒng)大概的偽代碼具體見代碼清單所示：

intflag1=0;
intflag2=0;
intflag3=0;

intmain(void)
{
/*硬件相關初始化*/
HardWareInit();

/*OS初始化*/
RTOSInit();

/*OS啟動，開始多線程調度，不再返回*/
RTOSStart();
}

voidISR1(void)
{
/*置位標志位*/
flag1=1;
}

voidISR2(void)
{
/*置位標志位*/
flag2=2;
}

voidISR3(void)
{
/*置位標志位*/
flag3=1;
}

voidDoSomething1(void)
{
/*無限循環(huán)，不能返回*/
for(;;){
/*線程實體*/
if(flag1){

}
}
}

voidDoSomething2(void)
{
/*無限循環(huán)，不能返回*/
for(;;){
/*線程實體*/
if(flag2){

}
}
}

voidDoSomething3(void)
{
/*無限循環(huán)，不能返回*/
for(;;){
/*線程實體*/
if(flag3){

}
}
}

相比前后臺系統(tǒng)中后臺順序執(zhí)行的程序主體，在多線程系統(tǒng)中，根據(jù)程序的功能，我們把這個程序主體分割成一個個獨立的，無限循環(huán)且不能返回的小程序，這個小程序我們稱之為線程。

每個線程都是獨立的，互不干擾的，且具備自身的優(yōu)先級，它由操作系統(tǒng)調度管理。加入操作系統(tǒng)后，我們在編程的時候不需要精心地去設計程序的執(zhí)行流，不用擔心每個功能模塊之間是否存在干擾。

加入了操作系統(tǒng)，我們的編程反而變得簡單了。整個系統(tǒng)隨之帶來的額外開銷就是操作系統(tǒng)占據(jù)的那一丁點的 FLASH 和 RAM?，F(xiàn)如今，單片機的 FLASH 和 RAM 是越來越大，完全足以抵擋 RTOS 那點開銷。

輪詢、前后臺和多線程系統(tǒng)軟件模型區(qū)別：

審核編輯：湯梓紅