外观
RTOS和裸机程序最大的区别是什么
有些同学从裸机开发转到使用RTOS的时候，可能会有这样一个疑问：
我写裸机程序也能实现功能，用大循环加中断不也挺好的吗？ 裸机程序和RTOS的本质区别到底是什么？
在这篇文章中，我将对裸机程序和RTOS程序分别进行分析，相信同学会自己得出相应的结论。
裸机程序的执行方式
假设我们要做一个简单的温湿度采集设备，它需要同时做三件事：
- 每隔一秒采集一次温湿度数据；
- 检测按键，用户按下后要立刻响应；
- 把数据通过串口发送出去。
如果用裸机程序来写，最常见的写法就是一个大循环，里面依次调用这三个功能函数，示例代码如下：
int main(void)
{
hw_init();
while (1)
{
read_temp_humi();
scan_key();
send_data();
}
}上述代码看起来好像没问题，但实际运行起来就会发现：如果串口发送数据send_data()需要比较长的时间，那么在这段时间里，按键检测无法执行。具体表现就是：用户按下按键可能要等好一会儿才有反应。
这就是裸机程序最典型的问题：
所有功能都挤在一个大循环里，它们之间是顺序执行的，一个功能卡住了，其他功能都得等着。
这种大循环也叫做"超级循环"，与中断相互配合，形成前后台系统。大循环是后台，负责处理不紧急的事情；中断是前台，负责处理紧急的事件。中断与循环之间，可以通过标志位来进行协作。
可以看到，这种结构的优点是：简单、直观、占用资源少。
但缺点也很明显：大循环里的函数是顺序执行的。如果前面的函数执行时间越长，后面的函数响应就越慢。当功能越来越多时，这个大循环会变得越来越臃肿，各个函数之间的耦合也会越来越严重。
RTOS的执行方式
那么，RTOS是怎么解决这个问题的呢？
RTOS的典型做法是：把程序拆分成多个独立的任务，每个任务负责一个功能，然后由调度器来决定优先运行哪个任务。比如，对于前面的例子，当使用RT-Thread之后，相关代码如下：
int main(void)
{
hw_init();
rt_thread_t tid;
tid = rt_thread_create("sensor", sensor_task, RT_NULL, 1024, 10, 10);
rt_thread_startup(tid);
tid = rt_thread_create("key", key_task, RT_NULL, 512, 5, 10);
rt_thread_startup(tid);
tid = rt_thread_create("send", send_task, RT_NULL, 512, 8, 10);
rt_thread_startup(tid);
}
void sensor_task(void *parameter)
{
while (1)
{
...
}
}
void key_task(void *parameter)
{
while (1)
{
...
}
}
void send_task(void *parameter)
{
while (1)
{
...
}
}可以看到，在RTOS里，每个任务都是一个独立的无限循环，有自己的栈和优先级。调度器会根据优先级来决定哪个任务运行。
假设按键任务的优先级比采集任务高，那么即使采集任务正在运行，只要按键任务就绪了，调度器就会立刻切换到按键任务去执行。这就使得用户按下按键的这一事件，能够立即得到处理。
由此可见，RTOS和裸机程序最根本的区别：
裸机程序：靠程序员手动在大循环里安排执行顺序。在裸机程序里，一个函数卡住了，后面所有函数都得被迫等待。 RTOS：靠调度器自动管理任务的执行。高优先级任务可以随时抢占低优先级任务，关键任务的响应时间有保障。
或许，我们也可以用一个生活中的例子来获得更为直观的理解。
整个处理器相当于是一间厨房。
裸机程序相当于其中的厨师，而且是唯一的厨师，需要负责多道菜。他必须按照菜单顺序一道一道地做，做第一道的时候，第二道只能等着。如果某道菜特别费时间，后面的菜就都得延迟。
当使用RTOS后，这个厨房有了多个厨师（任务），每个厨师只负责一道菜。RTOS相当于领班，他管理所有的厨师，哪道菜更紧急（优先级更高），领班就让哪个厨师先做。这样即使某道菜比较费时间，也不会影响其他紧急菜品的出餐速度。
总结
综上所述，RTOS和裸机程序最大的区别在于执行方式的不同。
裸机程序采用前后台结构，所有功能顺序执行，响应时间容易没有保障； RTOS采用多任务结构，按优先级调度执行，关键任务的响应时间有保障。
因此，当项目功能比较简单时，裸机程序完全够用；但当项目功能增多、对响应时间有要求时，RTOS的优势就会更加明显。
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