⚡ 电机控制·RTOS调度
30章
🎯 任务调度 · 实时系统
01
RTOS基础概念
什么是实时操作系统，RTOS与裸机系统的区别，任务与调度的基本概念。
02
电机控制基础
直流电机、步进电机、无刷直流电机（BLDC）的工作原理，PWM调速原理。
03
任务创建与管理
任务控制块（TCB），任务状态（就绪、运行、阻塞、挂起），任务创建与删除API。
04
任务优先级与调度策略
抢占式调度、时间片轮转调度，优先级反转问题。
05
任务间同步
信号量（Semaphore）的原理与使用，二值信号量与计数信号量。
06
任务间通信
消息队列（Message Queue）的原理与使用，邮箱（Mailbox）。
07
互斥量与临界区
互斥量（Mutex）解决资源竞争，临界区保护，死锁预防。
08
中断管理
中断服务程序（ISR）设计原则，中断与任务的同步，延迟中断处理。
09
软件定时器
软件定时器的原理，单次与周期定时器，在电机控制中的应用。
10
内存管理
静态内存分配与动态内存分配，内存碎片问题，内存池。
11
任务堆栈配置
堆栈大小估算，堆栈溢出检测，MPU保护。
12
时钟与节拍
系统节拍（Tick）配置，时间管理API，延时函数。
13
电机控制任务设计
将电机控制分解为多个任务（速度环、电流环、位置环）。
14
速度环任务实现
PID控制器在RTOS中的实现，任务周期与优先级设定。
15
电流环任务实现
FOC（磁场定向控制）中的电流采样与PI调节，高优先级任务设计。
16
位置环任务实现
编码器读取与位置计算，轨迹规划任务。
17
通信任务设计
CAN/RS485通信任务，Modbus协议栈在RTOS中的实现。
18
人机交互任务
按键扫描、LCD显示、参数设置任务的优先级设计。
19
故障检测与保护任务
过流、过压、堵转检测，紧急停止任务。
20
任务间同步实战
使用信号量同步电流采样与速度计算任务。
21
任务间通信实战
使用消息队列传递电机状态与指令。
22
优先级反转与解决
优先级继承协议，优先级天花板协议。
23
看门狗与系统监控
硬件看门狗与任务看门狗，系统健康检查。
24
低功耗设计
Tickless模式，任务空闲钩子函数，电机休眠策略。
25
多核与AMP架构
多核RTOS在电机控制中的应用，核间通信。
26
RTOS性能分析
任务切换时间测量，中断延迟分析，CPU负载计算。
27
调试与优化
RTOS内核调试技巧，任务栈使用分析，性能调优。
28
安全关键系统
IEC 61508与RTOS，安全任务分区，故障注入测试。
29
主流RTOS对比
FreeRTOS、RT-Thread、uC/OS-III在电机控制中的选型。
30
综合项目实战
双轴伺服驱动器RTOS任务调度设计，从需求分析到代码实现。