在嵌入式領域，嵌入式實時操作系統（Embedded Real Time Operation System，RTOS）正得到越來越廣泛的應用。采用RTOS可以更合理、更有效地利用CPU的資源，簡化應用軟件的設計，縮短系統開發時間，更好地保證系統的實時性和可靠性。
由于RTOS需占用一定的系統資源（尤其是RAM資源），只有C/OSⅡ、embOS、salvo、FreeRTOS等少數實時操作系統能夠在小RAM單片機上運行。相比于C/OSⅡ、embOS等商業操作系統，FreeRTOS操作系統是完全免費的，具有源碼公開、可移植、可裁減、調度策略靈活的特點，可以方便地移植到各種單片機上運行。本書所使用的FreeRTOS版本為10.3.0。
作為一個輕量級的操作系統，FreeRTOS提供的功能包括任務管理、時間管理、信號量、消息隊列、內存管理、記錄功能等，可基本滿足較小系統的需要。FreeRTOS內核支持優先級調度算法，每個任務可根據重要程度的不同被賦予一定的優先級，CPU總是讓處于就緒態的、優先級最高的任務先運行。FreeRTOS內核同時支持輪換調度算法，系統允許不同的任務使用相同的優先級； 在沒有更高優先級任務就緒的情況下，同一優先級的任務共享CPU的使用時間。
在嵌入式領域，FreeRTOS是為數不多的，同時具有實時性、開源性、可靠性、易用性、多平臺支持等特點的嵌入式操作系統。目前，FreeRTOS已經發展到支持包含x86、Xilinx、Altera等多達30種硬件平臺，其廣闊的應用前景已經越來越受到業內人士的關注。
本書基于STM32F4開發板，使用的芯片型號為STM32F407VGTx。STM32F4系列包含高速嵌入式存儲器和廣泛的增強型I/O和外設，連接到2個APB總線、3個AHB總線和1個32位多AHB總線矩陣； 使用64KB CCM（內核耦合存儲器）數據RAM、LCD并行接口，MUC接口采用8080/6800模式； 具有正交（增量）編碼器輸入的定時器； 5V容錯I/O； 并行攝像頭接口； 真隨機數發生器； RTC，具有亞秒級精度，硬件日歷； 96位唯一ID。
本書分10章系統論述FreeRTOS實時操作系統開發。第1~7章講述FreeRTOS基礎開發； 第8~10章側重于拓展應用。其中，第1章介紹FreeRTOS實時操作系統、FreeRTOS實時操作系統的移植方法以及FreeRTOS的配置文件； 第2章介紹FreeRTOS的任務，包括任務創建、任務刪除、任務掛起、任務切換、任務調度、任務信息、中斷優先級、任務優先級以及臨界區； 第3章介紹FreeRTOS時間管理，包括時間片輪轉以及任務延時； 第4章介紹FreeRTOS任務棧，包括內存分配失敗回調函數、堆棧溢出以及選擇堆棧大小； 第5章介紹FreeRTOS內存管理，包括內存的申請和釋放以及內存分配； 第6章介紹FreeRTOS任務間通信，包括消息隊列、二進制信號量、計數信號量、互斥信號量、遞歸互斥信號量、任務通知以及事件組； 第7章介紹FreeRTOS定時器與低功耗； 第8章介紹FreeRTOS CLI命令行界面，通過CLI的移植以及創建命令的方法與實現展開敘述； 第9章介紹FreeRTOS FAT文件系統，通過對文件系統的標準文件系統接口的講述可以實現對文件的增刪改查功能； 第10章介紹FreeRTOS的網絡編程，對TCP/IP、UDP、TCP客戶端以及TCP服務器展開敘述。
本書適用于Windows 10系統； 使用的編譯軟件為MDK 5.18； 固件庫為STM32F4xx HAL庫； FreeRTOS版本為10.3.0； 書中全部案例均在武漢飛航科技有限公司生產的飛航STM32F407開發板上測試通過。
本書主要由奚海蛟老師及相關研發人員編寫，所有作者均有多年嵌入式設計研發及應用經驗。同時，本書凝聚了武漢飛航科技有限公司和北京鴻爐科技有限公司技術團隊（楊金星、李澤、王飛、石雄偉、朱世杰）的辛勤勞動，在此對他們一一表示感謝。
由于編者水平所限，并且時間倉促，書中難免存在不妥之處，懇請廣大讀者批評指正。
作者提供長期、有效的答疑服務，期待與讀者交流相關技術問題、行業應用或合作意向等話題。
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本書可作為本科及高職院校電子信息類專業的教材，也可作為嵌入式技術愛好者與工程師的參考資料。
編者2023年3月
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