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7.1 单任务系统
学习多任务系统之前，我们先来回顾下单任务系统的编程框架，即裸机时的编程框架。裸机编程主要是采用超级循环（super-loops）系统，又称前后台系统。应用程序是一个无限的循环，循环中调用相应的函数完成相应的操作，这部分可以看做后台行为，中断服务程序处理异步事件，这部分可以看做是前台行为。后台也可以叫做任务级，前台也叫作中断级。 图7.1 单任务系统 对于前后台系统的编程思路主要有以下两种方式： |
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7.1.1 查询方式
对于一些简单的应用，处理器可以查询数据或者消息是否就绪，就绪后进行处理，然后再等待，如此循环下去。对于简单的任务，这种方式简单易处理。但大多数情况下，需要处理多个接口数据或者消息，那就需要多次处理，如下面的流程图所示： 用查询方式处理简单的应用，效果比较好，但是随着工程的复杂，采用查询方式实现的工程就变的很难维护，同时，由于无法定义查询任务的优先级，这种查询方式会使得重要的接口消息得不到及时响应。比如程序一直在等待一个非紧急消息就绪，如果这个消息后面还有一个紧急的消息需要处理，那么就会使得紧急消息长时间得不到执行。 |
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7.1.2 中断方式
对于查询方式无法有效执行紧急任务的情况，采用中断方式就有效的解决了这个问题，下面是中断方式简单的流程图： 采用中断和查询结合的方式可以解决大部分裸机应用，但随着工程的复杂，裸机方式的缺点就暴露出来了 |
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多任务系统或者说RTOS的实现，重点就在这个调度器上，而调度器的作用就是使用相关的调度算法来决定当前需要执行的任务。如上图所画的那样，创建了任务并完成OS初始化后，就可以通过调度器来决定任务A，任务B和任务C的运行，从而实现多任务系统。另外需要初学者注意的是，这里所说的多任务系统同一时刻只能有一个任务可以运行，只是通过调度器的决策，看起来像所有任务同时运行一样。为了更好的说明这个问题，再举一个详细的运行例子，运行条件如下：
u 使用抢占式调度器。 u 1个空闲任务，优先级最低。 u 2个应用任务，一个高优先级和一个低优先级，优先级都比空闲任务优先级高。 u 中断服务程序，含USB中断，串口中断和系统滴答定时器中断。 下图7.2所示是任务的运行过程，其中横坐标是任务优先级由低到高排列，纵坐标是运行时间，时间刻度有小到大。 图7.2 多任务系统运行过程 |
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RTX就是一款支持多任务运行的实时操作系统，具有时间片，抢占式和合作式三种调度方法。通过RTX实时操作系统可以将程序函数分成独立的任务，并为其提供合理的调度方式。同时RTX实时操作系统为多任务的执行提供了以下重要优势：
u 任务调度 - 任务在需要时进行调用，从而确保了更好的程序执行和事件响应。 u 多任务 - 任务调度会产生同时执行多个任务的效果。 u 确定性的行为 - 在定义的时间内处理事件和中断。 u 更短的 ISR - 实现更加确定的中断行为。 u 任务间通信 - 管理多个任务之间的数据、内存和硬件资源共享。 u 定义的堆栈使用 - 每个任务分配一个堆栈空间，从而实现可预测的内存使用。 u 系统管理 - 可以专注于应用程序开发而不是资源管理。 图7.3RTX中任务通信 |
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7.3 任务设置
RTX操作系统的配置工作是通过配置文件RTX_Conf_CM.c实现。在MDK工程中打开文件RTX_Conf_CM.c，可以看到如下图7.4所示的工程配置向导： 图7.4RTX配置向导 |
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7.4 任务栈设置
不管是裸机编程还是RTOS编程，栈的分配大小都非常重要。局部变量，函数调时现场保护和返回地址，函数的形参，进入中断函数前和中断嵌套等都需要栈空间，栈空间定义小了会造成系统崩溃。 裸机的情况下，用户可以在这里配置栈大小： u STM32F103工程中栈大小的配置文件 |
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不同于裸机编程，在RTOS下，每个任务都有自己的栈空间。任务的栈大小可以在配置向导中通过如下参数进行配置：
需要大家注意的是，默认情况下用户创建的任务栈大小是由参数Task stack size决定的。如果觉得每个任务都分配同样大小的栈空间不方便的话，可以采用自定义任务栈的方式创建任务。采用自定义方式更灵活些。 实际应用中给任务开辟多大的堆栈空间合适呢，这时可以事先给任务开辟一个稍大些的堆栈空间，然后通过第三章3.4小节中介绍的RTX调试方法可以显示任务栈的使用情况，从而调试实际给任务开辟多大的栈空间比较合适。 RTX的任务切换和中断嵌套对栈空间的影响，待我们讲解RTX的任务切换和双堆栈指针章节(此章节在后期RTX教程升级版本时再配套)时再细说。这部分知识点也非常重要，对于初学者，先搞懂这里讲解的知识点即可。 |
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7.5 系统栈设置
上面跟大家讲解了什么是任务栈，这里的系统栈又是什么呢？裸机的情况下，凡是用到栈空间的地方都是用的这里配置的栈空间： u STM32F103工程中栈大小的配置文件 |
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