# 尚硅谷 FreeRTOS 笔记重构实现计划

> **目标**：将尚硅谷 FreeRTOS 教程 V1.0.3（17 章笔记 + 22 个代码项目 + 48 张图片）转换为 16 篇结构化 Markdown 笔记
> **目标目录**：`X-Knowledge-Base/raw/Joplin/嵌入式+Linux/FreeRTOS学习笔记/`
> **设计规范**：`docs/superpowers/specs/2026-07-17-freertos-silicon-valley-ingest-design.md`
> **工作流参考**：`docs/如何将他人文档整理为LLM-Wiki笔记.md`

## 前置准备

### 需要删除的旧文件

- `X-Knowledge-Base/raw/Joplin/嵌入式+Linux/FreeRTOS学习笔记/assets/` 下的旧图片（全部删除后重建）

### 源文件路径

| 内容 | 路径 |
|------|------|
| 完整笔记 | `F:\Baidu\尚硅谷\尚硅谷嵌入式技术之FreeRTOS实时操作系统\01_笔记\尚硅谷嵌入式技术之FreeRTOS实时操作系统1.0.3.md` |
| 原始图片 | `F:\Baidu\尚硅谷\尚硅谷嵌入式技术之FreeRTOS实时操作系统\01_笔记\images\media\`（48 张 PNG） |
| 代码项目 | `F:\Baidu\尚硅谷\尚硅谷嵌入式技术之FreeRTOS实时操作系统\03_代码\代码\`（解压到临时目录） |
| 原理图 | `F:\Baidu\尚硅谷\尚硅谷嵌入式技术之FreeRTOS实时操作系统\02_资料\02_按键案例\SCH_ZET6开发板_1_2024-07-01.pdf` |

### 提取代码项目到临时目录

```powershell
Expand-Archive -LiteralPath "F:\Baidu\尚硅谷\尚硅谷嵌入式技术之FreeRTOS实时操作系统\03_代码\代码.zip" -DestinationPath "C:\Users\Administrator\AppData\Local\Temp\opencode\freertos_code" -Force
```

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## 每篇笔记通用操作步骤

每个笔记的撰写流程如下：

1. **读取源笔记对应章节**：从 `尚硅谷嵌入式技术之FreeRTOS实时操作系统1.0.3.md` 读取相关章节内容
2. **读取配套代码项目**：读取对应项目的 `Core/Src/freertos_demo.c` 和 `Core/Inc/FreeRTOSConfig.h`
3. **筛选图片**：从 `images/media/` 中找出与该笔记相关的图片，筛选保留有用的，重命名后复制到 `assets/`
4. **撰写笔记**：按照设计文档中的模板撰写 Markdown 文件
5. **写入目标路径**：保存到 `X-Knowledge-Base/raw/Joplin/嵌入式+Linux/FreeRTOS学习笔记/`

**图片视觉验证命令模板**（用于验证图片内容）：

```powershell
# 调用视觉 API 验证图片内容
function Test-Img {
  param($path, $question)
  $b64 = [Convert]::ToBase64String([IO.File]::ReadAllBytes($path))
  $body = @{ model = "qwen3.5-9b-uncensored-nothink"
    messages = @(@{ role = "user"; content = @(
      @{ type = "text"; text = $question }
      @{ type = "image_url"; image_url = @{ url = "data:image/png;base64,$b64" } }
    )})
    max_tokens = 60 } | ConvertTo-Json -Depth 10
  $r = Invoke-RestMethod -Uri "https://api.1808366.xyz/v1/chat/completions" ...
  return $r.choices[0].message.content
}
```

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## 文件产出清单

### 目标：`X-Knowledge-Base/raw/Joplin/嵌入式+Linux/FreeRTOS学习笔记/`

| 编号 | 文件名 | 来源章节 | 代码项目 |
|------|--------|---------|---------|
| 01 | `01-实时操作系统基础.md` | 第 1 章 | — |
| 02 | `02-任务调度与状态管理.md` | 第 2 章 | — |
| 03 | `03-FreeRTOS移植指南.md` | 第 3 章（移植 + 源码结构） | 00_HAL_Key |
| 04 | `04-数据类型命名与配置详解.md` | 第 3 章（数据类型 + 命名 + 配置） | — |
| 05 | `05-任务创建与删除.md` | 第 4 章 | 01, 02 |
| 06 | `06-任务挂起与恢复.md` | 第 5 章 | 03 |
| 07 | `07-中断管理与临界段.md` | 第 6 章 | 04 |
| 08 | `08-时间片调度与延时管理.md` | 第 7 章 + 第 9 章 | 05, 08 |
| 09 | `09-任务状态查询与运行时统计.md` | 第 8 章 | 06, 07 |
| 10 | `10-消息队列.md` | 第 10 章 | 09 |
| 11 | `11-信号量机制.md` | 第 11 章 | 10, 11, 12, 13 |
| 12 | `12-队列集.md` | 第 12 章 | 14 |
| 13 | `13-事件标志组.md` | 第 13 章 | 15 |
| 14 | `14-任务通知.md` | 第 14 章 | 16, 17, 18 |
| 15 | `15-软件定时器与Tickless低功耗.md` | 第 15 章 + 第 16 章 | 19, 20 |
| 16 | `16-内存管理.md` | 第 17 章 | 21 |

### 附加产出
- `X-Knowledge-Base/raw/Joplin/嵌入式+Linux/FreeRTOS学习笔记/assets/` — 精选图片（15~25 张）
- `wiki/source-freertos.md` — 重写资料摘要页
- `wiki/index.md` — 更新 FreeRTOS 章节
- `wiki/log.md` — 追加变更日志

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## 任务 1：准备图片

### 1.1 复制全部图片到临时目录

```powershell
$srcImages = "F:\Baidu\尚硅谷\尚硅谷嵌入式技术之FreeRTOS实时操作系统\01_笔记\images\media"
$tmp = "C:\Users\Administrator\AppData\Local\Temp\opencode\freertos_images"
New-Item -ItemType Directory -Path $tmp -Force
Copy-Item "$srcImages\*.png" $tmp
```

### 1.2 识别并筛选图片

使用视觉 API 验证每张图片内容。48 张图片的预期内容分类：

| 图片编号 | 预期内容 | 保留？ | 建议文件名 |
|---------|---------|--------|-----------|
| image1 | 感知并发 vs 实际多任务图 | 保留 | multitasking_concurrent_vs_actual.png |
| image2 | 抢占式调度示意图 | 保留 | scheduling_preemption.png |
| image3 | 时间片轮转调度图 | 保留 | scheduling_timeslice.png |
| image4 | 任务状态转换图（运行/就绪/阻塞/挂起） | 保留 | task_state_diagram.png |
| image5 | 就绪列表位图 | 保留 | ready_list_bitmap.png |
| image6 | 同优先级就绪列表 | 保留 | ready_list_same_priority.png |
| image7 | 上下文切换步骤图（保存上下文） | 保留 | context_switch_save.png |
| image8 | 上下文切换步骤图（恢复上下文） | 保留 | context_switch_restore.png |
| image9 | FreeRTOS 官网下载页面截图 | 删除 | — |
| image10 | GitHub 下载页面截图 | 删除 | — |
| image11 | RVDS 文件夹结构截图 | 删除（可文字描述） | — |
| image12 | heap 文件列表截图 | 删除（可文字描述） | — |
| image13~image27 | Keil 工程添加文件步骤截图 | 全部删除（IDE 操作截图） | — |
| image28~image29 | 寄存器版 Keil 添加截图 | 全部删除（IDE 操作截图） | — |
| image30~image43 | 配置截图/CubeMX 截图 | 全部删除（IDE 操作截图） | — |
| image44 | 队列结构图 | 保留 | queue_structure.png |
| image45 | 事件标志组位结构图 | 保留 | event_group_bits.png |
| image46 | 定时器状态切换图 | 保留 | timer_state_diagram.png |
| image47 | STM32 低功耗模式图 | 保留 | stm32_low_power_modes.png |
| image48 | 三种 heap 算法结构对比 | 保留 | heap_comparison.png |

筛选后预计保留约 **14 张**图片，其余 34 张删除。

### 1.3 重命名并复制到 assets

```powershell
$target = "X-Knowledge-Base/raw/Joplin/嵌入式+Linux/FreeRTOS学习笔记/assets"
New-Item -ItemType Directory -Path $target -Force

# 保留的图片按映射命名复制
Copy-Item "$tmp\image1.png" "$target\multitasking_concurrent_vs_actual.png"
Copy-Item "$tmp\image2.png" "$target\scheduling_preemption.png"
Copy-Item "$tmp\image3.png" "$target\scheduling_timeslice.png"
Copy-Item "$tmp\image4.png" "$target\task_state_diagram.png"
Copy-Item "$tmp\image5.png" "$target\ready_list_bitmap.png"
Copy-Item "$tmp\image6.png" "$target\ready_list_same_priority.png"
Copy-Item "$tmp\image7.png" "$target\context_switch_save.png"
Copy-Item "$tmp\image8.png" "$target\context_switch_restore.png"
Copy-Item "$tmp\image44.png" "$target\queue_structure.png"
Copy-Item "$tmp\image45.png" "$target\event_group_bits.png"
Copy-Item "$tmp\image46.png" "$target\timer_state_diagram.png"
Copy-Item "$tmp\image47.png" "$target\stm32_low_power_modes.png"
Copy-Item "$tmp\image48.png" "$target\heap_comparison.png"
```

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## 任务 2：笔记 01 — 实时操作系统基础.md

**来源章节**：源笔记第 1 章（操作系统介绍 = 什么是裸机开发/什么是操作系统/通用OS/RTOS/FreeRTOS简介/发展历史/优势/特点）

**代码项目**：无

**图片**：无

### 撰写要点

- 解释裸机开发的局限性：所有代码在 while(1) 循环中顺序执行，实时性无法保证
- 对比通用 OS（Linux/Windows）与 RTOS（FreeRTOS/uCOS）的核心区别
- FreeRTOS 的七个特点：任务调度、任务通信、内存管理、定时器、社区、可移植性
- 用安全气囊 30ms 响应时间的例子说明"强大计算能力 ≠ 实时性"
- FreeRTOS 发展历史：2003 Richard Barry → 2017 AWS 收购
- 开源免费 ≠ 免费用于商业产品

### 模板参考

```markdown
---
tags: [source-summary]
type: source
source: "尚硅谷嵌入式技术之FreeRTOS实时操作系统 V1.0.3 — 第1章：操作系统介绍 + FreeRTOS简介"
author: "尚硅谷研究院"
date: 2026-07-17
created: 2026-07-17
---

# 实时操作系统基础

> **用生活理解**：如果把单片机比作一个厨师——裸机开发就像厨师必须自己记住每道菜的所有步骤，亲力亲为；RTOS 就像是给厨师配了一个帮厨团队——帮厨（操作系统）负责管理炒菜顺序、准备材料、分配时间，厨师（应用程序）只需专注于做菜本身。

## 什么是裸机开发

### 基本概念
...
```

### 速查表内容

无 API 速查表。本笔记以概念为主。

---

## 任务 3：笔记 02 — 任务调度与状态管理.md

**来源章节**：源笔记第 2 章（多任务处理/任务调度/任务状态/滴答/上下文切换/空闲任务）

**代码项目**：无（概念篇）

**图片**：image1~image8

### 撰写要点

- 多任务处理：单核处理器的"并发假象"——任务间快速切换
- 调度策略三要素：抢占式（高优先级抢占低）、时间片轮询（同优先级轮流）、协程式（任务主动让出）
- 四任务状态详解：运行、就绪、阻塞、挂起，以及转换关系
  - 阻塞态 vs 挂起态的本质区别：阻塞态等待事件自动恢复，挂起态需手动恢复
- 滴答计数器：系统时基，SysTick 定时器产生
- 上下文切换流程：
  1. TaskA 上下文保存到堆栈（R0-R12, SP, LR, PC, xPSR）
  2. 选择下一个任务
  3. TaskB 上下文从堆栈恢复到寄存器
  4. PendSV 异常处理（最低优先级，避免影响其他 ISR）
- 触发上下文切换的三种情况：Tick 中断、任务执行完毕、任务主动挂起
- 空闲任务：自动创建（最低优先级），三个作用（释放已删除任务内存、提供 CPU 空闲计数、进入低功耗模式）
- 就绪列表：`pxReadyTasksLists[x]` 位图索引，32 位变量代表 0-31 优先级

### 图片引用

```markdown
![感知并发 vs 实际多任务](assets/multitasking_concurrent_vs_actual.png)
![抢占式调度](assets/scheduling_preemption.png)
![时间片轮转](assets/scheduling_timeslice.png)
![任务状态转换图](assets/task_state_diagram.png)
![就绪列表位图](assets/ready_list_bitmap.png)
![同优先级就绪列表](assets/ready_list_same_priority.png)
![上下文切换 — 保存](assets/context_switch_save.png)
![上下文切换 — 恢复](assets/context_switch_restore.png)
```

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## 任务 4：笔记 03 — FreeRTOS移植指南.md

**来源章节**：源笔记第 3 章（源码结构 + HAL 库移植 + 寄存器移植）

**代码项目**：`00_HAL_Key`（无 FreeRTOS 的纯 HAL 基础工程）

### 撰写要点

- 源码结构总览：FreeRTOS 内核（Source 7 个 .c + include + portable）
- Source 目录 7 个核心文件：tasks.c、queue.c、timers.c、event_groups.c、croutine.c、list.c、stream_buffer.c
- Portable 目录：不同编译器+内核的移植层，ARM_CM3 = port.c + portmacro.h
- MemMang 5 种 heap：各有适用场景，初学用 heap_4
- HAL 库移植步骤（逐条说明）：
  1. 新建 FreeRTOS 文件夹
  2. 拷贝 7 个 .c 到 source
  3. 拷贝 portable 中 Keil/RVDS/MemMang
  4. 拷贝 include 头文件
  5. 拷贝 FreeRTOSConfig.h 并修改
  6. Keil 添加两个 Group（Source + Portable），添加 .c 文件
  7. 添加头文件路径
  8. 修改 FreeRTOSConfig.h（xPortPendSVHandler、vPortSVCHandler、INCLUDE_xTaskGetSchedulerState）
  9. 修改 stm32f1xx_it.c：注释 SVC_Handler 和 PendSV_Handler，添加 SysTick_Handler 回调
  10. 解决 HAL+SysTick 冲突问题（SYS 选择其他时钟源，中断优先级设为 1）
- 寄存器移植：步骤类似，在 main.c 添加 SysTick_Handler
- 配置文件说明：INCLUDE_ 前缀（函数使能）、config 前缀（功能配置）、其他

### 图片引用

使用文字描述代替 IDE 操作截图。可引用一张源码结构示意图（如有），但大多数 IDE 截图删除。

### 速查表

移植检查清单：

| 步骤 | 检查项 | 是否完成 |
|------|--------|---------|
| 1 | FreeRTOS/Source 包含 7 个 .c | □ |
| 2 | FreeRTOS/portable/RVDS/ARM_CM3 有 port.c + portmacro.h | □ |
| 3 | MemMang 包含 heap_4.c | □ |
| 4 | FreeRTOS/include 全部头文件 | □ |
| 5 | FreeRTOSConfig.h 已修改 | □ |
| 6 | stm32f1xx_it.c 中 SVC/PendSV 已注释 | □ |
| 7 | SysTick_Handler 已添加 xPortSysTickHandler 调用 | □ |
| 8 | HAL 定时器源已切换（避免与 FreeRTOS 冲突） | □ |

---

## 任务 5：笔记 04 — 数据类型命名与配置详解.md

**来源章节**：源笔记第 3 章后半（数据类型/命名规范/FreeRTOSConfig.h 配置说明）

**代码项目**：无

### 撰写要点

- 数据类型表：

| 类型 | 描述 | 默认定义 | 配置决定 |
|------|------|---------|---------|
| TickType_t | 滴答计数值 | uint32_t | configUSE_16_BIT_TICKS |
| BaseType_t | 最自然类型 | uint32_t（Cortex-M3） | 架构相关 |
| StackType_t | 堆栈单位 | uint32_t | 架构相关 |

- 命名前缀表：

| 前缀 | 含义 | 示例 |
|------|------|------|
| v | 返回 void | vTaskDelete |
| x | 返回 BaseType_t 或非 void 结构体 | xQueueCreate |
| ux | 返回 UBaseType_t | uxTaskGetNumberOfTasks |
| pv | 返回 void* | pvPortMalloc |
| h | 句柄类型后缀 | TaskHandle_t |
| pd | 协议定义（projdefs.h） | pdTRUE, pdPASS |

- FreeRTOSConfig.h 全配置项参考（分组列出所有项，标注默认值和课程常用值）

---

## 任务 6：笔记 05 — 任务创建与删除.md

**来源章节**：源笔记第 4 章（任务创建和删除）

**代码项目**：01（动态创建删除）、02（静态创建删除）

### 撰写要点

- 任务 = 无限循环函数 + 堆栈 + TCB
- 动态创建 vs 静态创建：`xTaskCreate` 自动分配 vs `xTaskCreateStatic` 预先分配
- 完整代码展示 01 项目的 `freertos_demo.c`（作为通用模板参考）
- 静态创建需要 `vApplicationGetIdleTaskMemory` 和 `vApplicationGetTimerTaskMemory` 钩子

### 代码提取（项目 01 — 动态创建删除）

从 `03_代码/01_动态创建任务和删除/Core/Src/freertos_demo.c` 提取：

- `freertos_start()` 函数（创建 start_task + vTaskStartScheduler）
- `start_task()` 函数（taskENTER_CRITICAL → 创建 3 个任务 → vTaskDelete(NULL) → taskEXIT_CRITICAL）
- `task1()` LED 切换 + `task2()` LED 切换 + `task3()` 按键检测删除 task1

### 代码提取（项目 02 — 静态创建删除）

从 `03_代码/02_静态创建任务和删除/Core/Src/freertos_demo.c` 提取：

- 使用 `xTaskCreateStatic` 的差异点
- `vApplicationGetIdleTaskMemory` 和 `vApplicationGetTimerTaskMemory` 钩子实现

### 关键配置

```c
// 静态分配需要开启
#define configSUPPORT_STATIC_ALLOCATION  1

// 软件定时器任务配置（静态创建需要）
#define configUSE_TIMERS                 1
#define configTIMER_TASK_PRIORITY        4
#define configTIMER_QUEUE_LENGTH         5
#define configTIMER_TASK_STACK_DEPTH     256
```

---

## 任务 7：笔记 06 — 任务挂起与恢复.md

**来源章节**：源笔记第 5 章（任务挂起与恢复）

**代码项目**：03（任务挂起与恢复）

### 撰写要点

- 挂起态：任务暂停，不参与调度，需要手动恢复
- 单任务控制：`vTaskSuspend()` / `vTaskResume()`
- 调度器控制：`vTaskSuspendAll()` / `xTaskResumeAll()`
- 挂起 vs 阻塞 vs 删除深度对比

### 代码提取（项目 03）

提取 `03_代码/03_任务挂起与恢复/Core/Src/freertos_demo.c`：

- KEY1 = vTaskSuspend(task1)
- KEY2 = vTaskResume(task1)
- KEY3 = vTaskSuspendAll()
- KEY4 = xTaskResumeAll()
- vTaskList() 打印当前任务状态

---

## 任务 8：笔记 07 — 中断管理与临界段.md

**来源章节**：源笔记第 6 章（中断管理）

**代码项目**：04（中断管理）

### 撰写要点

- FreeRTOS 中断管理策略：关中断（临界区）/ BASEPRI（屏蔽低于阈值的中断）
- `taskENTER_CRITICAL()` / `taskEXIT_CRITICAL()` — 嵌套计数器
- `portDISABLE_INTERRUPTS()` / `portENABLE_INTERRUPTS()`
- 中断安全 API 后缀：`FromISR` 版本（如 `xQueueSendFromISR`）
- `configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY`：FreeRTOS 可管理的中断优先级阈值
- 延迟中断处理（Deferred Interrupt Processing）：ISR 中发信号通知任务处理

### 代码提取（项目 04）

提取 `03_代码/04_中断管理/Core/Src/freertos_demo.c`：

- KEY1 = portDISABLE_INTERRUPTS()
- KEY2 = portENABLE_INTERRUPTS()

### 关键配置

```c
#define configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY        (15 << 4)
#define configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY   (5 << 4)
```

---

## 任务 9：笔记 08 — 时间片调度与延时管理.md

**来源章节**：源笔记第 7 章（时间片调度）+ 第 9 章（时间管理/延时函数）

**代码项目**：05（时间片调度）、08（延时函数对比）

### 撰写要点

- 时间片调度：同优先级任务轮流执行一个 Tick 时间
- `configUSE_TIME_SLICING` 控制开关
- `vTaskDelay()` — 相对延时（从调用开始算，可能漂移）
- `vTaskDelayUntil()` — 绝对延时（从上次唤醒算，固定周期）
- `HAL_Delay()` vs `vTaskDelay()` 区别：前者忙等（不释放 CPU），后者阻塞（让出 CPU）

### 代码提取（项目 05）

提取 `03_代码/05_时间片调度/Core/Src/freertos_demo.c`：

- 2 个同优先级任务进入临界区 → 打印计数 → HAL_Delay(10) → 退出临界区
- 演示时间片轮转效果

### 代码提取（项目 08）

提取 `03_代码/08_时间延时函数/Core/Src/freertos_demo.c`：

- task1 使用 vTaskDelay(500) 切换 LED1（漂移）
- task2 使用 vTaskDelayUntil(&pxPreviousWakeTime, 500) 切换 LED2（固定周期）
- 两者都额外使用 HAL_Delay(20) 模拟工作负载，观察漂移差异

### 关键配置

```c
// 项目 05 将滴答频率降低到 50ms 方便观察时间片
#define configTICK_RATE_HZ         20
#define configUSE_TIME_SLICING     1
```

---

## 任务 10：笔记 09 — 任务状态查询与运行时统计.md

**来源章节**：源笔记第 8 章（任务相关 API 函数）

**代码项目**：06（任务状态查询）、07（运行时统计）

### 撰写要点

- 任务查询 API 全家桶：
  - 优先级：`uxTaskPriorityGet()` / `vTaskPrioritySet()`
  - 数量：`uxTaskGetNumberOfTasks()`
  - 系统状态：`uxTaskGetSystemState()` / `vTaskGetInfo()`
  - 句柄：`xTaskGetCurrentTaskHandle()` / `xTaskGetHandle()`
  - 栈余量：`uxTaskGetStackHighWaterMark()`
  - 状态：`eTaskGetState()`
  - 列表：`vTaskList()`
- 运行时统计需要额外硬件定时器提供高精度时钟源

### 代码提取（项目 06）

提取 `03_代码/06_任务状态查询/Core/Src/freertos_demo.c`：

- task2 中一次性调用所有查询 API 并打印结果

### 代码提取（项目 07）

提取 `03_代码/07_任务时间统计/Core/Src/freertos_demo.c`：

- task2 周期打印 `vTaskGetRunTimeStats()`

### 关键配置

```c
#define configUSE_TRACE_FACILITY             1
#define configUSE_STATS_FORMATTING_FUNCTIONS 1
#define configGENERATE_RUN_TIME_STATS        1
```

---

## 任务 11：笔记 10 — 消息队列.md

**来源章节**：源笔记第 10 章（消息队列）

**代码项目**：09（消息队列）

### 撰写要点

- 队列本质：内核对象，任务间传递数据的 FIFO 缓冲区
- 写时拷贝（Copy by Value）而非引用传递
- 队列内部结构：环形缓冲区 + 发送等待列表 + 接收等待列表
- 阻塞机制：队列入队/出队时可选阻塞时间
- `xQueueCreate()` 参数说明

### 代码提取（项目 09）

提取 `03_代码/09_消息队列/Core/Src/freertos_demo.c`：

- `queue1 = xQueueCreate(2, sizeof(uint8_t))` — 按键值队列
- `big_queue = xQueueCreate(1, sizeof(char*))` — 大字符串指针队列
- task1：KEY1/KEY2 → xQueueSend(queue1, &key, portMAX_DELAY)
- task1：KEY3 → xQueueSend(big_queue, &big_data, portMAX_DELAY)
- task2：xQueueReceive(queue1, &receive, portMAX_DELAY)
- task3：xQueueReceive(big_queue, &receive_buff, portMAX_DELAY)

### 关键配置

```c
#define configQUEUE_REGISTRY_SIZE   8
```

---

## 任务 12：笔记 11 — 信号量机制.md

**来源章节**：源笔记第 11 章（信号量 — 二值/计数/优先级翻转/互斥）

**代码项目**：10（二值信号量）、11（计数信号量）、12（优先级反转）、13（互斥信号量）

### 撰写要点

- 信号量本质：基于队列实现，队列长度为 1（二值）或 N（计数）
- 二值信号量：vSemaphoreCreateBinary → xSemaphoreGive → xSemaphoreTake
- 计数信号量：xSemaphoreCreateCounting(max, init) → 每次 Give 计数值 +1
- 优先级反转：低优先级任务持有信号量 → 高优先级等待 → 中优先级抢断 → 高优先级被阻塞
  - 类比"倒反天罡"：低级任务反而"压"着高级任务
- 互斥信号量：内置优先级继承机制，解决优先级反转
  - 当高优先级等待时，低优先级临时提升到高优先级（继承），完成后再降回原优先级
- 区别对比表：

| 特性 | 二值信号量 | 计数信号量 | 互斥量 |
|------|-----------|-----------|--------|
| 初始值 | 0 | 用户指定 | 1 |
| 最大值 | 1 | 用户指定 | 1 |
| 优先级继承 | 无 | 无 | 有 |
| 递归获取 | 否 | 否 | 可配置 |
| 适用场景 | 事件通知 | 资源计数 | 互斥访问 |

### 代码提取（项目 10 — 二值信号量）

提取 `03_代码/10_二值信号量/Core/Src/freertos_demo.c`：

- task1：KEY1 → xSemaphoreGive
- task2：xSemaphoreTake(sem_handle, portMAX_DELAY) 阻塞等待

### 代码提取（项目 12 — 优先级反转）

提取 `03_代码/12_优先级翻转/Core/Src/freertos_demo.c`：

- task1（prio 2）：持有信号量 → HAL_Delay(3000)
- task2（prio 3）：中等优先级持续运行
- task3（prio 4）：尝试获取信号量 → 被 task1 持有，等待

### 代码提取（项目 13 — 互斥信号量）

提取 `03_代码/13_互斥信号量/Core/Src/freertos_demo.c`：

- 与项目 12 相同结构，但使用 `xSemaphoreCreateMutex()` 替代 `vSemaphoreCreateBinary()`

### 关键配置

```c
#define configUSE_COUNTING_SEMAPHORES   1
#define configUSE_MUTEXES               1
#define configUSE_RECURSIVE_MUTEXES     1
```

---

## 任务 13：笔记 12 — 队列集.md

**来源章节**：源笔记第 12 章（队列集）

**代码项目**：14（队列集）

### 撰写要点

- 队列集解决"同时等待多个队列/信号量"的问题
- 工作原理：将队列/信号量注册到集合 → 集合中任一成员有数据即通知
- 限制：队列集中的队列/信号量不能被独立删除

### 代码提取（项目 14）

提取 `03_代码/14_队列集/Core/Src/freertos_demo.c`：

- `xQueueCreateSet(queue_set_size)` — 集合大小 = 成员项数之和
- `xQueueAddToSet(queue1, queue_set_handle)` — 注册队列
- `xQueueAddToSet(sem_handle, queue_set_handle)` — 注册信号量
- `xQueueSelectFromSet(queue_set_handle, portMAX_DELAY)` — 等待任一成员
- KEY1 → 加入队列，KEY2 → 给出信号量

### 关键配置

```c
#define configUSE_QUEUE_SETS   1
```

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## 任务 14：笔记 13 — 事件标志组.md

**来源章节**：源笔记第 13 章（事件标志组）

**代码项目**：15（事件标志组）

### 撰写要点

- 事件标志组 = 24 位可用的位集合（RTOS 保留高 8 位）
- `xEventGroupWaitBits()` 中的等待逻辑：AND（全部满足）vs OR（任一满足）
- 清除模式：退出时自动清除（pdTRUE）或手动清除（pdFALSE）

### 代码提取（项目 15）

提取 `03_代码/15_事件标志组/Core/Src/freertos_demo.c`：

- `event_group_handle = xEventGroupCreate()`
- task1：KEY1 → `xEventGroupSetBits(event_group_handle, EVENTBIT_0)`
- task1：KEY2 → `xEventGroupSetBits(event_group_handle, EVENTBIT_1)`
- task2：`xEventGroupWaitBits(handle, BIT0|BIT1, pdTRUE, pdTRUE, portMAX_DELAY)` — 等两个位都置1

### 图片引用

```markdown
![事件标志组位结构](assets/event_group_bits.png)
```

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## 任务 15：笔记 14 — 任务通知.md

**来源章节**：源笔记第 14 章（任务通知）

**代码项目**：16（通知模拟信号量）、17（通知模拟消息队列）、18（通知模拟事件标志组）

### 撰写要点

- 任务通知：每个 TCB 内置 32 位通知值 + 8 位通知状态
- 三种模式：
  1. 模拟信号量：`xTaskNotifyGive()` / `ulTaskNotifyTake()` — 计数值累加/递减
  2. 模拟消息队列：`xTaskNotify(handle, value, eSetValueWithOverwrite)` — 覆写通知值
  3. 模拟事件标志组：`xTaskNotify(handle, bits, eSetBits)` — 按位或置位
- 优势：比独立 IPC 快 ~45%（无额外内核对象创建）
- 限制：只能一对一（一个任务通知另一个），不能一对多

### 代码提取（项目 16 — 模拟信号量）

提取 `03_代码/16_任务通知模拟信号量/Core/Src/freertos_demo.c`：

- task1：KEY1 → `xTaskNotifyGive(task2_handle)`
- task2：`ulTaskNotifyTake(pdFALSE, portMAX_DELAY)` — 计数值递减

### 代码提取（项目 17 — 模拟消息队列）

提取 `03_代码/17_任务通知模拟消息队列/Core/Src/freertos_demo.c`：

- task1：KEY1/KEY2 → `xTaskNotify(task2_handle, key_value, eSetValueWithOverwrite)`
- task2：`xTaskNotifyWait(ulBitsToClearOnEntry, ulBitsToClearOnExit, &notification_value, portMAX_DELAY)`

### 代码提取（项目 18 — 模拟事件标志组）

提取 `03_代码/18_任务通知模拟事件标志组/Core/Src/freertos_demo.c`：

- task1：KEY1 → `xTaskNotify(task2_handle, EVENTBIT_0, eSetBits)`
- task1：KEY2 → `xTaskNotify(task2_handle, EVENTBIT_1, eSetBits)`
- task2：`xTaskNotifyWait(0, ULONG_MAX, &notify_val, portMAX_DELAY)` 并检查位

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## 任务 16：笔记 15 — 软件定时器与Tickless低功耗.md

**来源章节**：源笔记第 15 章（软件定时器）+ 第 16 章（Tickless 低功耗模式）

**代码项目**：19（软件定时器）、20（Tickless 低功耗）

### 软件定时器部分

- 软件定时器基于 Tick 计数（非硬件定时器）
- 状态机：休眠 → 运行 → 暂停
- 一次性（AutoReload = pdFALSE）vs 周期性（AutoReload = pdTRUE）
- 定时器命令队列：所有 API 通过队列向定时器服务任务发送命令
- 定时器服务任务：一个标准 FreeRTOS 任务，处理所有定时器回调

### Tickless 部分

- Tickless 模式：空闲任务进入低功耗模式，暂停 SysTick 中断以省电
- `configUSE_TICKLESS_IDLE`：开启/关闭
- `configPRE_SLEEP_PROCESSING(x)` 和 `configPOST_SLEEP_PROCESSING(x)` — 用户在休眠前后执行的自定义操作
- 最小空闲时间：`configEXPECTED_IDLE_TIME_BEFORE_SLEEP`（太短则不休眠）

### 代码提取（项目 19 — 软件定时器）

提取 `03_代码/19_软件定时器/Core/Src/freertos_demo.c`：

- `timer1 = xTimerCreate("timer1", 500, pdFALSE, NULL, timer1_callback)` — 一次性
- `timer2 = xTimerCreate("timer2", 1000, pdTRUE, NULL, timer2_callback)` — 周期性
- task1：KEY1 → `xTimerStart()`，KEY2 → `xTimerStop()`

### 代码提取（项目 20 — Tickless）

提取 `03_代码/20_低功耗模式/Core/Src/freertos_demo.c`：

- 信号量驱动：task1 KEY1 → xSemaphoreGive → task2 接收
- `configPRE_SLEEP_PROCESSING(x)` → 休眠前关 GPIO 时钟
- `configPOST_SLEEP_PROCESSING(x)` → 唤醒后开 GPIO 时钟

### 关键配置

```c
// 软件定时器
#define configUSE_TIMERS              1
#define configTIMER_TASK_PRIORITY     4
#define configTIMER_QUEUE_LENGTH      5
#define configTIMER_TASK_STACK_DEPTH  256

// Tickless
#define configUSE_TICKLESS_IDLE       1
```

### 图片引用

```markdown
![定时器状态切换图](assets/timer_state_diagram.png)
![STM32 低功耗模式](assets/stm32_low_power_modes.png)
```

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## 任务 17：笔记 16 — 内存管理.md

**来源章节**：源笔记第 17 章（内存管理 — heap_1~5）

**代码项目**：21（内存管理）

### 撰写要点

- FreeRTOS 内存分配发生在：任务创建（堆栈+TCB）、队列创建、信号量创建、定时器创建
- 5 种 heap 算法对比：

| 算法 | 分配策略 | 释放 | 碎片 | 适用场景 |
|------|---------|------|------|---------|
| heap_1 | 简单数组分配 | 不支持释放 | 无 | 不删除任务/队列 |
| heap_2 | 最佳匹配链表 | 支持释放 | 有 | 随意分配释放 |
| heap_3 | 包装 malloc/free | 标准 C 库 | 取决于 C 库 | 线程安全需要 |
| heap_4 | 首序匹配 + 合并 | 合并相邻空闲块 | 优干 heap_2 | 默认推荐 |
| heap_5 | 同 heap_4 | 跨非连续 RAM 区域 | 同 heap_4 | 多 RAM 区域 |

- `pvPortMalloc()` / `vPortFree()` / `xPortGetFreeHeapSize()`

### 代码提取（项目 21）

提取 `03_代码/21_内存管理/Core/Src/freertos_demo.c`：

- task1：KEY1 → `buff = pvPortMalloc(20)` → 打印 `xPortGetFreeHeapSize()`
- task1：KEY2 → `vPortFree(buff)` → 打印堆大小

### 图片引用

```markdown
![三种 heap 算法结构对比](assets/heap_comparison.png)
```

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## 任务 18：更新 Wiki

### 18.1 重写 `wiki/source-freertos.md`

- 笔记列表改为 16 篇新笔记映射
- 代码项目映射表更新

### 18.2 更新 `wiki/index.md`

- FreeRTOS 章节保持不变（wikilink 指向 wiki 页不受影响）
- 确认原始笔记路径条目已更新到最新目录结构

### 18.3 追加 `wiki/log.md`

```markdown
## 2026-07-17

- `lint`: 重构 FreeRTOS raw 笔记（16 篇）
    - 旧 11 篇笔记 → 新 16 篇笔记，按课程章节一对一/合并映射
    - 代码来源：22 个正式 Keil 项目
    - 图片精选：48 张 → 约 14 张（删除 IDE/Keil 配置截图）
    - 每篇标准结构：frontmatter + 生活类比 + 概念 + 实验代码 + API 速查表 + 避坑
    - 遵循设计规范：`docs/superpowers/specs/2026-07-17-freertos-silicon-valley-ingest-design.md`
    
    新笔记列表：
    - 01 ~ 16 覆盖：实时操作系统基础/任务调度与状态管理/移植指南/数据类型命名与配置/任务创建删除/挂起恢复/中断管理临界段/时间片调度延时管理/任务状态查询运行时统计/消息队列/信号量机制/队列集/事件标志组/任务通知/软件定时器与Tickless低功耗/内存管理

    更新 `wiki/source-freertos.md`、`wiki/index.md`、`wiki/log.md`
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## 最终验证清单

- [ ] 16 篇笔记全部写入目标目录
- [ ] 每篇笔记 frontmatter 完整
- [ ] 每篇笔记有 `> **用生活理解**：` 类比
- [ ] 代码路径引用指向真实项目文件
- [ ] API 调用行有中文注释
- [ ] 图片路径引用（assets/xxx.png）有效
- [ ] 无冗余 IDE 操作截图保留
- [ ] `wiki/source-freertos.md` 已更新
- [ ] `wiki/index.md` 已更新
- [ ] `wiki/log.md` 已追加