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

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

每篇笔记通用操作步骤

每个笔记的撰写流程如下：

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
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
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/
撰写笔记：按照设计文档中的模板撰写 Markdown 文件
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）：

# 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
}

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

任务 1：准备图片

1.1 复制全部图片到临时目录

$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

$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"

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

---
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

![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)

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

// 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

#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

// 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

#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

#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

#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

#define configUSE_QUEUE_SETS   1

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

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

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

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

// 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

![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)

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

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

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`

## 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`

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

2026-07-17-freertos-ingest.md 31 KB Vēsture Neapstrādāts

尚硅谷 FreeRTOS 笔记重构实现计划

前置准备

需要删除的旧文件

源文件路径

提取代码项目到临时目录

每篇笔记通用操作步骤

文件产出清单

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

附加产出

任务 1：准备图片

1.1 复制全部图片到临时目录

1.2 识别并筛选图片

1.3 重命名并复制到 assets

任务 2：笔记 01 — 实时操作系统基础.md

撰写要点

模板参考

速查表内容

任务 3：笔记 02 — 任务调度与状态管理.md

撰写要点

图片引用

任务 4：笔记 03 — FreeRTOS移植指南.md

撰写要点

图片引用

速查表

任务 5：笔记 04 — 数据类型命名与配置详解.md

撰写要点

任务 6：笔记 05 — 任务创建与删除.md

撰写要点

代码提取（项目 01 — 动态创建删除）

代码提取（项目 02 — 静态创建删除）

关键配置

任务 7：笔记 06 — 任务挂起与恢复.md

撰写要点

代码提取（项目 03）

任务 8：笔记 07 — 中断管理与临界段.md

撰写要点

代码提取（项目 04）

关键配置

任务 9：笔记 08 — 时间片调度与延时管理.md

撰写要点

代码提取（项目 05）

代码提取（项目 08）

关键配置

任务 10：笔记 09 — 任务状态查询与运行时统计.md

撰写要点

代码提取（项目 06）

代码提取（项目 07）

关键配置

任务 11：笔记 10 — 消息队列.md

撰写要点

代码提取（项目 09）

关键配置

任务 12：笔记 11 — 信号量机制.md

撰写要点

代码提取（项目 10 — 二值信号量）

代码提取（项目 12 — 优先级反转）

代码提取（项目 13 — 互斥信号量）

关键配置

任务 13：笔记 12 — 队列集.md

撰写要点

代码提取（项目 14）

关键配置

任务 14：笔记 13 — 事件标志组.md

撰写要点

代码提取（项目 15）

图片引用

任务 15：笔记 14 — 任务通知.md

撰写要点

代码提取（项目 16 — 模拟信号量）

代码提取（项目 17 — 模拟消息队列）

代码提取（项目 18 — 模拟事件标志组）

任务 16：笔记 15 — 软件定时器与Tickless低功耗.md

软件定时器部分

Tickless 部分

代码提取（项目 19 — 软件定时器）

代码提取（项目 20 — Tickless）

关键配置

图片引用

任务 17：笔记 16 — 内存管理.md

2026-07-17-freertos-ingest.md 31 KB

Vēsture Neapstrādāts

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

18.1 重写 `wiki/source-freertos.md`

18.2 更新 `wiki/index.md`

18.3 追加 `wiki/log.md`