UCOS/RTX/FreeRTOS性能對比

guitarhua 2019-05-05

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大家好，感謝社區(qū)提供的板卡。這次的使用對象是安富萊的STM32-V6板卡。由于之前用過安富萊的V4板卡，所以安富萊給我留下了很深的印象，他們開發(fā)板的資料很過硬，售后完善，線上QQ技術(shù)支持也很給力，作為學(xué)習(xí)，確實是一款很不錯的板卡。唯一的是，安富萊很少出視頻，其主要是編寫PDF教學(xué)手冊和程序例程。

另外他們的按鍵檢測代碼，很緊湊，有單發(fā)、連發(fā)、長按、短按、上升沿觸發(fā)、下降沿觸發(fā)等功能，是我見到最棒的按鍵檢測代碼。

STM32-V6是一款基于STM32F429單片機的開發(fā)板，整板采用4層板設(shè)計，本次選擇它的目的，除了測試其能做常用外設(shè)開發(fā)驅(qū)動，安富萊還對它做了一個示波器的例程。雖然示波器的性能不強，但是去十分有意思。另外其支持VNC虛擬屏幕功能。開發(fā)者可以不用LCD顯示屏幕，直接使用PC屏幕作為自己的開發(fā)板屏幕，十分方便。所以這個板子真的很強大。

拿到板子，在我查看他們的網(wǎng)絡(luò)示波器例程后，發(fā)現(xiàn)安富萊只做了基于RTX的例程，并沒有做基于uCOS、FreeRTOS的例程，這樣我感到很奇怪。因為安富萊的每個例程都會做三個OS版本，唯獨這個例程卻只制作了一個基于RTX的。他們的技術(shù)支持回復(fù)是：“FreeRTOS的性能不行，所以對這個網(wǎng)絡(luò)示波器的的應(yīng)用來說，沒有制作這方面的例程”，這讓我感到很疑惑，F(xiàn)reeRTOS作為一款開源RTOS，性能真有這么差么？到底他們之間的差距又有多大？

所以才有這次做UCOS-II、UCOS-III、FreeRTOS、RTX系統(tǒng)性能對比測試，本次我只是站在一個使用者的角度，測試四個RTOS單一的系統(tǒng)調(diào)度性能。盡量使4個RTOS處在同一水平上測試：

l 使用相同的硬件平臺和相同的資源

l 單片機都使用相同的主頻，只是單片機的Uart資源

l 4個RTOS并非都裁剪到極致，保留信號量、隊列、消息等功能。

l 都使用相同的時間片1mS、任務(wù)數(shù)量、任務(wù)堆棧設(shè)置一樣大小。

l 使用相同的編譯工具MDK4.7，采用相同的優(yōu)化等級。

l 測試任務(wù)代碼邏輯以及優(yōu)先級關(guān)系保持一致。

本次測試的系統(tǒng)版本為：

RTX V4.73

FreeRTOS V8.2.3

uCOS-II V2.92.11

uCOS-III V3.05.00

測試方法是，主要使用RTOS的信號量，測試RTOS任務(wù)切換速度。建立三個任務(wù)。

任務(wù)A：接收到任務(wù)B發(fā)的信號量B2A之后，發(fā)送信號量A2B；任務(wù)優(yōu)先級率高

任務(wù)B：接收到任務(wù)A發(fā)的信號量A2B之后，發(fā)送信號量B2A，并計數(shù)；任務(wù)優(yōu)先級低

主任務(wù)：初始化時，發(fā)送一次信號量B2A，是AB任務(wù)開始循環(huán)執(zhí)行。并計時1S，打印出任務(wù)切換次數(shù)。任務(wù)優(yōu)先級最高。

由于我個人對uCOS和FreeRTOS比較熟悉，所以就先做了uCOS-II的測試。

一、uCOS-II任務(wù)信號量測試

程序的移植過程就不在這里說了，直接開始測試上代碼：

建立任務(wù)堆棧和信號量，以及任務(wù)切換次數(shù)計數(shù)變量。

編寫起始任務(wù)，這個任務(wù)的優(yōu)先級最高。

任務(wù)A，任務(wù)優(yōu)先級略高。其中紅色框起來的代碼是測試時候使用的。在任務(wù)B中也有類似的代碼。

任務(wù)B，任務(wù)優(yōu)先級低，但是比系統(tǒng)空閑任務(wù)要高。

在任務(wù)AB中框起來的代碼主要是進行驗證程序?qū)懙臏蚀_性，如果將上文中紅色框中注釋掉的代碼恢復(fù)。按照1S的時間來算：A任務(wù)獲取到信號量，延時100MS，在發(fā)送信號量給B；任務(wù)B獲取到信號量，延時100MS，在發(fā)信號給A。AB任務(wù)循環(huán)，花掉大約是200MS的時間，最后主任務(wù)在1S的時間內(nèi)，計數(shù)應(yīng)該是5次才對。