多任務操作系統主要有兩種：搶占式和協作式。兩者都允許在系統中定義多個任務，不同之處在於任務切換的工作方式。當然，只有一個核心處理器，一次實際上只運行一個任務。

兩種類型的多任務操作系統都需要為每個任務分配單獨的堆棧。因此，這意味著兩件事：首先，處理器允許將堆棧放置在RAM中的任何位置，並因此具有指令來移動堆棧指針（SP）-即，不存在像低端那樣的專用硬件堆棧PIC的。這樣就省去了PIC10、12和16系列。在不同的時候，我都為PIC24，PIC32、8051和80x86編寫了任務切換器。膽量完全不同，具體取決於處理器的體系結構。

第二個要求是要有足夠的RAM來提供多個堆棧。通常，一個堆棧至少需要數百個字節。但是，即使每個任務只有128個字節，八個堆棧也將需要1K字節的RAM-不過，您不必為每個任務分配相同大小的堆棧。請記住，您需要足夠的堆棧來處理當前任務，以及對其嵌套子例程的任何調用，還需要一個中斷調用的堆棧空間，因為您不知道何時會發生該事件。

有相當簡單的方法確定每個任務使用多少堆棧；例如，您可以將所有堆棧初始化為特定值，例如0x55，然後運行系統一段時間，然後停止並檢查內存。

您沒有說要使用哪種PIC。大多數PIC24和PIC32將有足夠的空間來運行多任務OS。 PIC18（唯一在RAM中具有堆棧的8位PIC）的最大RAM大小為4K。因此，這還真不容易。

使用協作式多任務處理（兩者中的較簡單者），僅當任務將其控制權“交給”操作系統時才執行任務切換。每當任務需要調用OS例程以執行它將等待的某些功能（例如I / O請求或計時器調用）時，就會發生這種情況。這使操作系統更容易切換堆棧，因為不必保存所有寄存器和狀態信息，因此可以將SP切換到另一個任務（如果沒有其他任務可以運行，則空閒堆棧是給定控制權）。如果當前任務不需要進行OS調用但已經運行了一段時間，則需要自動放棄控制以保持系統響應。

協作多任務處理的問題在於，如果該任務永不放棄控制權，它可以佔用系統。只有它和碰巧得到控制的所有中斷例程都可以運行，因此操作系統似乎會鎖定。這是這些系統的“合作”方面。如果實現了僅在執行任務切換時才重置的看門狗計時器，則有可能捕獲這些錯誤的任務。

Windows 3.1和更早的操作系統是協作操作系統，這部分原因是它們的性能沒有

搶先式多任務處理更難實現。在此，不需要手動放棄任務，而是可以為每個任務提供最大的運行時間（例如10毫秒），然後如果有任務，則將任務切換到下一個可運行任務。這要求任意停止一個任務，保存所有狀態信息，然後將SP切換到另一個任務並啟動它。這會使任務切換器變得更加複雜，需要更多的堆棧，並使系統速度降低一點。 / p>

正如supercat在評論中指出的那樣，協作多任務處理的一個優點是共享資源更加容易（例如，諸如多通道ADC之類的硬件或諸如修改鍊錶之類的軟件）。有時，兩個任務希望同時訪問同一資源。通過搶占式調度，操作系統可能會使用資源在一項任務的中間切換任務。因此，必須使用 locks 來防止其他任務進入並訪問同一資源。對於協作式多任務處理，這不是必需的，因為該任務控制著何時將其自身釋放回操作系統。

線程是由操作系統提供的。在嵌入式世界中，我們通常沒有OS（“裸機”）。因此，這留下了以下選項：

• 經典的主輪詢循環。您的主要功能有一個while（1），它執行任務1然後執行任務2 ...
• 主循環+ ISR標誌：您有一個ISR，它執行時間緊迫的功能，然後向主循環發出警報通過任務需要服務的標誌變量。 ISR也許在循環緩衝區中放置了一個新字符，然後在準備好時告訴主循環處理數據。
• 所有ISR：此處的大部分邏輯都是從ISR執行的。在具有多個優先級的現代控制器（如ARM）上。這可以提供功能強大的“類似於線程”的方案，但也可能使調試混亂，因此應僅將其保留用於關鍵的時序約束。
• RTOS：RTOS內核（由計時器ISR促進）可以允許在多個執行線程之間切換。您提到了FreeRTOS。

我建議您使用適用於您的應用程序的上述最簡單的方案。根據您的描述，我將讓主循環生成數據包並將其放入循環緩衝區中。然後有一個基於UART ISR的驅動程序，該驅動程序將在發送完前一個字節時觸發，直到發送緩衝區為止，然後等待更多緩衝區內容。以太網的類似方法。

就像在任何單核處理器中一樣，不可能進行真正的軟件多任務處理。因此，您必須小心以一種方式在多個任務之間切換。不同的RTOS正在處理此問題。他們有一個調度程序，並根據系統刻度在不同的任務之間切換，從而為您提供多任務處理能力。

這樣做的概念（上下文保存和還原）非常複雜，因此手動進行可能會很困難，並使您的代碼更加複雜，並且因為您之前從未做過，所以會有錯誤。我的建議是像FreeRTOS一樣使用經過測試的RTOS。

您提到中斷提供了一定程度的多任務處理。這是真的。中斷將在任何時候中斷當前程序並在其中執行代碼，這相當於兩個任務系統，在該系統中，您有一個低優先級的任務，而另一個高優先級的任務在調度程序的一個時間範圍內完成。

因此，您可以為循環計時器編寫一個中斷處理程序，該計時器將通過UART發送一些數據包，然後讓程序的其餘部分執行幾毫秒，然後發送接下來的幾個字節。這樣，您就獲得了有限的多任務處理能力。但是您也會有一個較長的中斷，這可能是一件壞事。

在單核MCU上同時執行多個任務的唯一真正方法是使用DMA和外圍設備因為它們獨立於內核工作（DMA和MCU共享同一條總線，所以當它們都處於活動狀態時，它們的工作速度會變慢）。因此，當DMA將字節改組到UART時，您的內核可以自由地將內容髮送到以太網。

其他答案已經描述了最常用的選項（主循環，ISR，RTOS）。這是另一個折衷方案：協議線程。它基本上是線程的非常輕量級的庫，它使用主循環和一些C宏來“模擬” RTOS。當然，它不是完整的操作系統，但是對於“簡單”線程來說可能會有用。

我的最小時間RTOS的基本設計在幾個微型系列上並沒有太大變化。基本上，這是驅動狀態機的計時器中斷。中斷服務程序是OS內核，而主循環中的switch語句是用戶任務。設備驅動程序是I / O中斷的中斷服務程序。

基本結構如下：

 無符號字符滴答； void中斷處理程序（void）{device_driver_A（） ; device_driver_B（）; if（T0IF）{TMR0 = TICK_1MS; T0IF = 0; //重置計時器中斷滴答++; }} void main（void）{init（）; while（1）{//週期性任務：if（tick％10 == 0）{//大約每10毫秒task_A（）; task_B（）; } if（tick％55 == 0）{//大約每55毫秒task_C（）; task_D（）; } //需要運行每個循環的任務：task_E（）; task_F（）; }}  

這基本上是一個協作式多任務處理系統。編寫任務時永遠不要進入無限循環，但是我們不在乎，因為任務在事件循環中運行，因此無限循環是隱式的。這與面向事件/無阻塞語言（如javascript或go）的編程風格類似。

您可以在我的RC發射器軟件中看到這種架構風格的示例（是的，我實際上使用它來實現遙控飛機，所以對我來說，防止我墜毀飛機並可能殺死人是至關重要的）： https://github.com/slebetman/pic-txmod。它基本上具有3個任務-2個作為有狀態設備驅動程序實現的實時任務（請參閱ppmio資料）和1個實現混合邏輯的後台任務。因此，基本上它與您的Web服務器類似，因為它具有2個I / O線程。

儘管我很欣賞這個問題專門詢問了嵌入式RTOS的使用，但在我看來，被問到的更廣泛的問題是“如何在嵌入式平台上實現多任務處理”。

我強烈建議您至少暫時不要使用嵌入式RTOS。我建議這樣做，因為我認為至關重要的是，首先要通過由簡單的任務調度程序和狀態機組成的極其簡單的編程技術來學習如何實現任務“並發”。

為了非常簡單地解釋這個概念，需要完成的每個工作模塊（即每個“任務”）都有一個特定的功能，必須定期調用（“選中”）該模塊才能完成某些工作東東。模塊保留其自己的當前狀態。然後，您有一個主無限循環（調度程序）調用模塊函數。

粗略圖示：

  for（;;）{main_lcd_ui_tick（）;網絡_tick（）;} ... //在您的LCD UI模塊中：void main_lcd_ui_tick（void）{check_for_key_presses（）; update_lcd（）;} ... //在您的網絡模塊中：voidnetworking_tick（void）{//'勾選'TCP / IP庫。在此示例中，我定期// //調用Keil的TCP / IP庫的主要功能。 main_TcpNet（）;}  

像這樣的單線程編程結構，使您可以從主調度程序循環中定期調用主狀態機函數，這在嵌入式編程中無處不在，因此我強烈鼓勵首先要熟悉並熟悉OP，然後再直接使用RTOS任務/線程。

我在一種嵌入式設備上工作，該設備具有硬件LCD界面，內部Web服務器，電子郵件客戶端， DDNS客戶端，VOIP和許多其他功能。儘管我們確實使用了RTOS（Keil RTX），但使用的單個線程（任務）的數量非常少，並且如上所述，大多數“多任務”都可以實現。

給出一些演示此概念的庫示例：

1. Keil網絡庫。整個TCP / IP堆棧可以單線程運行；您會定期調用main_TcpNet（），該操作會迭代TCP / IP堆棧和從庫（例如Web服務器）中編譯的任何其他網絡選項。請參閱 http://www.keil.com/support/man/docs/rlarm/rlarm_main_tcpnet.htm。誠然，在某些情況下（可能不在此答案的範圍內），您確實達到了開始使用線程或變得有用的地步（尤其是在使用阻塞的BSD套接字時）。 （更多的注意：新的V5 MDK-ARM實際上產生了一個專用的以太網線程-但我只是想提供一個例子。）

2. Linphone VOIP庫。 linphone庫本身是單線程的。您有足夠的時間間隔調用 iterate（）函數。請參閱 http://www.linphone.org/docs/liblinphone-javadoc/org/linphone/core/LinphoneCore.html#iterate（）。 （這是一個糟糕的例子，因為我在嵌入式Linux平台上使用了它，而linphone的依賴庫無疑會產生線程，但這只是為了說明這一點。）對於OP概述的特定問題，問題似乎在於UART通信必須與某些網絡同時進行（通過TCP / IP傳輸數據包）。我不知道您實際上在使用哪個網絡庫，但是我認為它具有需要經常調用的主要功能。您需要編寫處理UART數據發送/接收的代碼，以類似的方式進行結構化，作為可以通過定期調用主函數來迭代的狀態機。