从裸机到RTOS · 实时性重构方法论 · 课程目录

为什么需要从裸机迁移到RTOS？实时性重构的核心思想与收益分析。

02裸机系统痛点分析

超级循环的局限性、中断延迟不可控、任务优先级缺失。

03RTOS核心概念速览

任务、调度器、临界区、同步与通信机制。

如何根据项目需求选择RTOS（FreeRTOS、RT-Thread、uC/OS-III对比）。

05重构第一步：任务划分的艺术

从功能模块到独立任务。

06任务优先级设计

固定优先级与时间片轮转，如何避免优先级反转。

07临界区与资源共享

互斥锁、信号量、关中断的适用场景。

08任务间通信

队列、邮箱、消息缓冲区的实战用法。

09事件标志组

多条件触发任务的优雅实现。

10软件定时器

替代裸机中的硬件定时器轮询。

将ISR中的耗时操作“下半部”化。

静态分配 vs 动态分配，堆栈溢出检测。

13时钟与节拍

系统Tick的配置对实时性的影响。

RTOS下的低功耗模式（Tickless模式）。

15调试与追踪

使用Tracealyzer或SEGGER SystemView分析任务行为。

16启动流程重构

从main函数到多任务启动的完整链路。

17外设驱动重构

将轮询驱动改为中断+信号量驱动。

18通信协议栈迁移

Modbus、CAN等协议在RTOS下的实现差异。

19数据采集系统案例

裸机单循环改造成多任务采集+处理+存储。

20运动控制系统案例

高实时性要求的任务拆分与同步。

21GUI系统集成

在RTOS中嵌入LVGL/emWin的注意事项。

22文件系统与存储

LittleFS/FatFS在RTOS中的线程安全。

23网络协议栈

LwIP与RTOS的结合，Socket编程模型。

24单元测试策略

如何对RTOS任务进行Mock测试。

25性能基准测试

对比裸机与RTOS下的上下文切换开销。

死锁、优先级反转、堆栈溢出、看门狗误触发。

27代码重构工具

使用静态分析工具检查RTOS API使用规范。

28团队协作规范

RTOS项目的代码风格与Review Checklist。

自动化构建与RTOS固件的CI/CD流水线。

30课程总结与展望

多核/AMP架构下的未来趋势。