DIY:给单片机写个实时操作系统内核！

为了进一步把单片机的潜能发挥到极限，我一直想写个程序把单片机的所有资源都用光，但是如果依照单道程序顺序执行的方式，很难把MCU的CPU时间都充分利用，比如使用软件延时函数实际上就是在无谓地消耗着CPU的时间什么事情都不做，因为CPU一直在循环等待着条件结束，这相当于函数被阻塞了。

　

为了更明显地验证这一点，你可以在WINDOWS下打开VC6.0或其他的C语言编译器，写段代码如下：

　

#include

void main(void)

{while(1) ;}

　

意思是让CPU不做事情在等待，你猜，这句代码会消耗掉多少CPU时间？

　

答案会根据不同机型而不同，如果是单核CPU的话，这句话会消耗掉CPU接近100%的时间！如果是双核CPU，则只消耗掉50%左右，因为这段代码只运行在其中一个核，另外一个核还可以做别的事情，截图如下：

　

然后你可以测试下面这几句代码：

#include

#include

void main(void)

{while(1)

Sleep(100);

}

　

这段代码实际上也是什么都不做，它不断地调用Sleep()函数，让它延时100毫秒再醒来，然后继续睡觉。现在你可以再打开任务管理器看一下CPU时间用了多少，答案是基本不用CPU时间！！

　

为什么同样地什么事情都不做，差别咋就这么大呢？这是因为使用了Sleep()这个函数是WINDOWS操作系统为你提供的，调用Sleep()之后 WINDOWS操作系统自动把你这个程序挂起了（就是暂时扔到一边不管），然后让CPU去执行其他程序，等到时间到了，操作系统再把这段程序恢复继续执行，这样的话CPU就可以得到充分地利用了，也就是说你可以在一块CPU里面“同时”执行多个任务而互不影响！（这里所说的“同时”并不是同时执行，CPU每一时刻只能做一件事，但如果速度足够快的话就可以让人感到它是在同时执行多项任务了）。是的，操作系统就是为了解决多任务执行而生的。既然操作系统这么神奇，可不可以让单片机也来爽一把呢？答案是肯定的。下面就介绍如何给单片机写个操作系统！！

　

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工欲善其事，必先利其器，为了写出操作系统，必须得有一定的理论以及技术基础，
单片机方面的可以http://www.51hei.com了解到，从下面是所需的材料：

//1 C语言编程基础 ：三斤

//2 数据结构理论 ：一斤八两

//3 操作系统原理 ：两斤三两八钱

//4 计算机组成原理以及单片机原理及应用 ：两斤半

//5 汇编语言编程基础 ：一斤四两

//6 一份坚持的心 ：多少斤自己掂量掂量，呵呵

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这么多怎么学？去哪学？下面是我个人推荐的书单，仅供参考：

　

1. C语言是必须要会的，而且要熟练，诸如”预编译命令“你必须要懂，模块化编程必须要熟悉，指针是C语言的一大精髓，在操作系统源码里面指针是满天飞的，所以得有足够的理论基础，推荐国外的《C Primer Plus》 美国 Stephen Prata著，里面讲的内容由浅到深，语言引人入胜，大二开始看，现在还时不时地要回头看，确实是一本不错的好书：

另外，学会了C的基本语法之后你还得要会一点点编程技巧以及编程要注意的问题之类的，推荐有空的话多看看《C专家编程》和《C陷阱与缺陷》，这两本书是C编程领域里面的经典之作，相信看完你的功力会大有长进，但是还是要以经常敲代码为主：

2. 操作系统里面的数据组织形式都是以数据结构的理论为基础的，所以你得懂得数据结构才能看懂里面的含义，但也不要求把数据结构全精通，推荐严蔚敏版本的《数据结构》，不过里面的算法都是用伪代码写出来的：

3. 有了编程基础之后你还必须要懂得操作系统的基本原理，比如任务之间是怎么切换的，内存是怎么管理的都得懂，推荐《操作系统-精髓与设计原理》

　

4. 汇编语言。为什么要学汇编？可能有些人会学得汇编难理解，而且现在C语言已经可以很方便地编程了，所以不想学汇编，其实C语言再怎么方便强大，最后还是要通过编译器转换为汇编语言再由汇编转换为机器码，才能在机器中执行。可以说，掌握了汇编之后你一定会对”代码是怎么在CPU里面执行的“这个哲学命题有进一步的了解。另外，不学汇编你还真写不出一个操作系统内核来，因为操作系统的最低层是要直接操作CPU寄存器的，C语言无法实现，只能用汇编写出来，再由上层的C语言调用。汇编的书很多，这里就不介绍了，找一本去狂敲上个把星期就大概掌握了。

　

　

5. 另外你还要懂得计算机原理以及单片机，其实单片机就是一台阉割版的计算机，你得