基于FreeRTOS的实时控制项目实战

📚 共计 30 章节

课程导学与项目全景

实时操作系统概念 · FreeRTOS简介 · 四轴飞行器飞控需求 · 开发板选型与环境搭建

导学项目概览

FreeRTOS内核基础

任务创建与删除 · 任务状态与优先级 · 抢占式/时间片调度

任务管理与调度实战

多任务LED闪烁 · 任务参数传递 · 空闲任务与钩子函数

队列（Queue）深度解析

队列工作原理 · 创建/发送/接收 · 传感器数据采集应用

队列实战：多传感器数据融合

使用队列实现MPU6050与气压计数据同步

传感器同步

信号量（Semaphore）机制

二值信号量 · 计数信号量 · 互斥信号量与优先级反转

信号量互斥

信号量实战：任务同步与资源保护

使用互斥量保护I2C总线访问

事件组（Event Group）

事件标志位 · 等待与设置 · 多事件同步模型

事件组同步

事件组实战：飞行模式切换

手动/定高/悬停模式的事件驱动切换

飞行模式事件

任务通知（Task Notification）

轻量级信号量/队列替代 · 通知值操作

任务通知轻量

任务通知实战：高效按键扫描

基于任务通知的按键响应与消抖

软件定时器（Software Timer）

单次/周期定时器 · 回调函数 · 定时器服务任务

定时器回调

软件定时器实战：姿态解算与心跳

姿态解算周期控制 · 心跳LED

FreeRTOS中断安全API · 延迟中断处理 · 临界区与嵌套

中断临界区

中断实战：外部触发与任务通知

外部中断采集 · 通知任务处理

外部中断通知

heap_1~heap_5对比 · 动态/静态分配 · 内存碎片

内存管理实战：飞控缓冲区优化

优化飞控数据缓冲区分配

优化缓冲区

低功耗Tickless模式

Tickless原理 · 进入/退出低功耗 · 延长电池续航

低功耗Tickless

MPU6050驱动与I2C通信

I2C协议 · MPU6050初始化 · 原始数据读取

姿态解算基础

四元数 · 欧拉角 · 互补滤波算法原理与实现

姿态解算任务化

互补滤波封装为独立任务 · 队列输出姿态角

任务化队列

PID控制算法

位置式/增量式PID · 参数整定 · 积分限幅与抗饱和

PID控制任务化

串级PID（角度环+角速度环）控制任务

串级PID任务

PWM驱动与电机控制

PWM原理 · 电机调速 · 电调校准

遥控器信号解析

PPM信号解码 · 通道映射 · 摇杆数据读取任务

飞行控制状态机

初始化 · 自检 · 解锁 · 飞行 · 降落状态设计

状态机飞控

系统集成与联调

任务优先级分配 · 堆栈估算 · 系统Tick配置

调试与性能分析

内核调试 · 栈溢出检测 · CPU利用率统计

项目总结与优化

常见Bug复盘 · 代码规范 · 版本管理建议

扩展与进阶

FreeRTOS+TCP · AWS FreeRTOS · 多核异构AMP/SMP