FreeRTOS和CMSIS-RTX的区别

Question

FreeRTOS和CMSIS-RTOS有什么区别？有人能解释一下这两个RTOS的相似之处和不同之处吗？

- Bilal Qamar

Answer 1

我认为这里的混淆源于CMSIS-RTOS API（v1和v2）的存在，以及CMSIS-RTOS RTX，它是ARM的独立操作系统，实现了那个API。

这个想法是为RTOS创建一个通用的抽象层，因此，如果一个人不喜欢FreeRTOS队列，他/她可以选择另一个实现相同RTOS API的实现，而不需要大量更改他/她的固件源代码。

尽管我认为RTOS制造商会像MCU供应商违反CMSIS Driver API一样违反CMSIS-RTOS，但我个人更喜欢CMSIS-RTOS API。应该有一些包装器提供兼容的宏层，使现有的RTOS与CMSIS-RTOS API兼容。我只知道PolyMCU尝试过：

• FreeRTOS - https://github.com/labapart/polymcu/blob/master/RTOS/FreeRTOS/cmsis/cmsis_os.h（自由实时操作系统）
• ARM RTX - https://github.com/labapart/polymcu/blob/master/RTOS/RTX/INC/cmsis_os.h（英国赛峰公司的嵌入式操作系统）
• RiotOS - https://github.com/labapart/polymcu/blob/master/RTOS/RioTOS/include/cmsis_os.h（适用于低端设备和物联网应用的开源实时操作系统）

- zserge

Answer 2

我曾经使用过RTX，在CMSIS包含RTOS规范之前，与FreeRTOS进行了比较。当时，相对于定时器的支持方面，RTX比较原始。我不知道在CMSIS-RTX中是否有所改变。

两者都使用基于优先级的抢占式调度，在这个意义上都是“传统”的，但是FreeRTOS的内部设计有些不同寻常。在大多数RTOS中，所有其他API服务都是从互斥锁创建的基本原语，而在FreeRTOS中，最基本的原语是“队列”。因此，“简单”的原语，如信号量和互斥锁，是从更复杂的队列创建的，而不是从更直观地从简单事物构建复杂事物。我想这种设计对性能有一定影响。即使没有这个问题，我发现即使在Cortex-M3 72MHz上，FreeRTOS中的上下文切换也比RTX慢得多（15us vs 5us）。

FreeRTOS当然是“免费”的，而RTX则包含在Keil的许可商业开发工具中。如果您正在使用这些工具，IDE和调试器中可能会有一定程度的RTOS感知支持，这可能有助于开发，但并非必需。

- Clifford

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值得注意的是，“一切皆队列”的这种不寻常的想法导致在FreeRTOS中，互斥锁或信号量通常比其他任何RTOS占用3-4倍的RAM。 - Freddie Chopin

值得注意的是，FreeRTOS的上下文切换时间取决于许多因素（与所有RTOS一样），如堆栈检查、运行时统计等。可以查看http://www.freertos.org/FAQMem.html的“What is the context switch time”来了解更多信息。它比您想象的要高效得多！ - Realtime Rik

@RealtimeRik：在优化上下文切换的建议中，我可能没有使用“configUSE_PORT_OPTIMISED_TASK_SELECTION=1” - 在我使用的端口中可能已经设置了它 - 人们会这样想。除此之外，这是一种逐字逐句的比较。FAQ没有记录84个CPU周期的时间；我的计时是从一个任务阻塞到另一个任务解除阻塞的用户C代码级别开始的 - 也就是从一个任务的阻塞函数调用到另一个任务的阻塞函数返回，因此包括任何IPC API开销。 - Clifford

Answer 3

基本上，FreeRTOS 是一个实时操作系统（RTOS），而 CMSIS-RTOS 只是任何RTOS（如FreeRTOS、CMSIS-RTOS RTX或您想要的任何RTOS）的包装器。

- Freddie Chopin

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你能分享更多细节吗？ - Bilal Qamar