嵌入式系统开发可以分为 裸机（Bare Metal） 和 RTOS（实时操作系统） 两种方式。
裸机开发意味着 没有 RTOS，程序直接运行在 MCU 上，所有任务调度 完全由开发者手动管理。裸机开发适用于 简单任务，低功耗系统，小型嵌入式设备，但当任务复杂到一定程度，就需要 RTOS 来管理。
裸机编程是 不依赖 RTOS，直接操作 MCU 硬件 的开发方式，通常采用：✅ 主循环（Super Loop）
✅ 中断驱动（Interrupt Driven）
✅ 状态机（State Machine）
int main() {hardware_init(); // 硬件初始化（GPIO、UART、I2C、SPI）while (1) { // 主循环task1(); // 处理传感器数据task2(); // 处理按键输入task3(); // 处理显示屏刷新}}
这个编程起来就非常的简单，如程序所示。
说说裸机的问题->
任务管理困难：多个任务需要手动安排执行顺序 .因为是从头运行到尾部，一些子任务复杂，就要占用大量的CPU时间，下面的任务就执行不了。
实时性差：任务执行时间不可预测，容易卡死。这条就是1的后半段，后面的一些任务就饿死了。
同步与通信难：多个任务共享资源时，容易发生数据竞争。裸机之间的信息传输是需要global变量，这就有很多意想不到的问题，比如数据竞争什么的。
代码难以维护：任务逻辑复杂后，裸机程序难以维护。这个我觉得不是裸机的问题，纯粹就是写多了，都复杂。
这里总结了一些场景和用途
✅ 简单的单任务/少任务嵌入式系统 → 适合裸机
✅ 复杂的多任务、实时性要求高的系统 → 需要 RTOS
void main() {hardware_init(); // 硬件初始化while (1) {led_task();button_task();uart_task();}}
这种代码最喜欢🌶
void USART_IRQHandler() {char data = USART_ReceiveData();process_data(data);}
✅ 减少 CPU 负担，数据来了才处理
❌ 任务间通信难，如果多个中断抢占，容易丢失数据，因为中断来的 时候，当前的数据是放在栈里面。
void TIM2_IRQHandler() {if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) != RESET) {sensor_read_task();display_update_task();TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update);}}
✅ 定期任务调度，提高实时性
❌ 任务增多时，定时器调度难以管理。也就是说定时器的时间戳给每个子任务使用。
typedef enum { IDLE, PROCESSING, ERROR } SystemState;SystemState current_state = IDLE;void main() {while (1) {switch (current_state) {case IDLE:if (button_pressed()) current_state = PROCESSING;break;case PROCESSING:process_task();current_state = IDLE;break;case ERROR:error_handle();break;}}}
✅ 适用于复杂逻辑（如工控、状态机管理）
❌ 状态增多时，代码可读性下降
void Task1(void *argument) {while (1) {printf("任务 1 运行\n");vTaskDelay(1000);}}void Task2(void *argument) {while (1) {printf("任务 2 运行\n");vTaskDelay(2000);}}void main() {xTaskCreate(Task1, "Task1", 512, NULL, 1, NULL);xTaskCreate(Task2, "Task2", 512, NULL, 2, NULL);vTaskStartScheduler();}
然后我们就可以写这种任务
RTC外设有什么用？ 昨天不是写了一个RTC吗？我一直对定时器情有独钟，那我们就分析一下设计一个时钟怎么做？
闹钟应用通常需要 精准的时间管理、低功耗运行、定时唤醒，最佳选择是 MCU 内部的 RTC（Real-Time Clock）外设。
如果是设计一个引爆器，就是裸机了，感觉港剧里面的起爆器太low了，剪线？笑死，我把所有的传感器都加上，复杂的判断条件，精通的定时，谁都别想活。
初始化 RTC
设置 RTC 闹钟
进入低功耗模式
RTC 到时间触发中断，唤醒 MCU
播放蜂鸣器 / LED 提示
等待用户停止闹钟
流程大概就是这样吧？
#include "stm32f4xx.h"void RTC_Alarm_IRQHandler(void) {if (RTC->ISR & RTC_ISR_ALRAF) {RTC->ISR &= ~RTC_ISR_ALRAF; // 清除闹钟标志位printf("闹钟响了！\n");buzzer_on(); // 打开蜂鸣器}}void RTC_SetAlarm(uint8_t hour, uint8_t min, uint8_t sec) {RTC->ALRMAR = (hour << 16) | (min << 8) | sec; // 设置闹钟时间RTC->CR |= RTC_CR_ALRAIE; // 使能闹钟中断}void main() {RTC_Init(); // 初始化 RTCRTC_SetAlarm(7, 30, 0); // 设置闹钟 7:30:00enter_low_power_mode(); // 进入低功耗模式}
✅ 闹钟触发后 MCU 唤醒，执行 buzzer_on() 响铃
❌ 只能管理一个闹钟，多个闹钟需要手动写代码管理
我们来看看RTOS，
创建 RTC 任务
任务循环监听 RTC 时间
管理多个闹钟列表
RTC 触发闹钟，发送任务通知
任务处理响铃逻辑
支持低功耗模式
#include "task.h"#include "queue.h"TaskHandle_t AlarmTaskHandle;typedef struct {uint8_t hour;uint8_t min;uint8_t sec;} AlarmTime_t;QueueHandle_t xAlarmQueue; // 闹钟队列void RTC_Alarm_IRQHandler(void) {BaseType_t xHigherPriorityTaskWoken = pdFALSE;xTaskNotifyFromISR(AlarmTaskHandle, 0, eNoAction, &xHigherPriorityTaskWoken);portYIELD_FROM_ISR(xHigherPriorityTaskWoken);}void AlarmTask(void *pvParameters) {AlarmTime_t alarm;while (1) {if (xQueueReceive(xAlarmQueue, &alarm, portMAX_DELAY)) {printf("闹钟响了！时间：%02d:%02d:%02d\n", alarm.hour, alarm.min, alarm.sec);buzzer_on();}}}void main() {xAlarmQueue = xQueueCreate(5, sizeof(AlarmTime_t)); // 创建闹钟队列xTaskCreate(AlarmTask, "AlarmTask", 512, NULL, 1, &AlarmTaskHandle);vTaskStartScheduler();}
✅ 支持多个闹钟，闹钟时间可以存入队列
✅ 任务管理，优先级可控，实时性高
✅ 可以在 buzzer_on() 之后，延迟一定时间自动关闭蜂鸣器
总结一下
