UCOS-II/II、FreeRTOS、RTX四大RTOS系统性能对比

大家好，感谢社区提供的板卡。这次的使用对象是安富莱的STM32-V6板卡。由于之前用过安富莱的V4板卡，所以安富莱给我留下了很深的印象，他们开发板的资料很过硬，售后完善，线上QQ技术支持也很给力，作为学习，确实是一款很不错的板卡。唯一的是，安富莱很少出视频，其主要是编写PDF教学手册和程序例程。

另外他们的按键检测代码，很紧凑，有单发、连发、长按、短按、上升沿触发、下降沿触发等功能，是我见到最棒的按键检测代码。

STM32-V6是一款基于STM32F429单片机的开发板，整板采用4层板设计，本次选择它的目的，除了测试其能做常用外设开发驱动，安富莱还对它做了一个示波器的例程。虽然示波器的性能不强，但是去十分有意思。另外其支持VNC虚拟屏幕功能。开发者可以不用LCD显示屏幕，直接使用PC屏幕作为自己的开发板屏幕，十分方便。所以这个板子真的很强大。

拿到板子，在我查看他们的网络示波器例程后，发现安富莱只做了基于RTX的例程，并没有做基于uCOS、FreeRTOS的例程，这样我感到很奇怪。因为安富莱的每个例程都会做三个OS版本，唯独这个例程却只制作了一个基于RTX的。他们的技术支持回复是：“FreeRTOS的性能不行，所以对这个网络示波器的的应用来说，没有制作这方面的例程”，这让我感到很疑惑，FreeRTOS作为一款开源RTOS，性能真有这么差么？到底他们之间的差距又有多大？

所以才有这次做UCOS-II、UCOS-III、FreeRTOS、RTX系统性能对比测试，本次我只是站在一个使用者的角度，测试四个RTOS单一的系统调度性能。尽量使4个RTOS处在同一水平上测试：

l  使用相同的硬件平台和相同的资源

l  单片机都使用相同的主频，只是单片机的Uart资源

l  4个RTOS并非都裁剪到极致，保留信号量、队列、消息等功能。

l  都使用相同的时间片1mS、任务数量、任务堆栈设置一样大小。

l  使用相同的编译工具MDK4.7，采用相同的优化等级。

l  测试任务代码逻辑以及优先级关系保持一致。

本次测试的系统版本为：

RTX                   V4.73

FreeRTOS           V8.2.3

uCOS-II              V2.92.11

uCOS-III             V3.05.00

测试方法是，主要使用RTOS的信号量，测试RTOS任务切换速度。建立三个任务。

任务A：接收到任务B发的信号量B2A之后，发送信号量A2B；任务优先级率高

任务B：接收到任务A发的信号量A2B之后，发送信号量B2A，并计数；任务优先级低

主任务：初始化时，发送一次信号量B2A，是AB任务开始循环执行。并计时1S，打印出任务切换次数。任务优先级最高。

由于我个人对uCOS和FreeRTOS比较熟悉，所以就先做了uCOS-II的测试。

一、uCOS-II任务信号量测试

程序的移植过程就不在这里说了，直接开始测试上代码：

建立任务堆栈和信号量，以及任务切换次数计数变量。

编写起始任务，这个任务的优先级最高。

任务A，任务优先级略高。其中红色框起来的代码是测试时候使用的。在任务B中也有类似的代码。

任务B，任务优先级低，但是比系统空闲任务要高。

在任务AB中框起来的代码主要是进行验证程序写的准确性，如果将上文中红色框中注释掉的代码恢复。按照1S的时间来算：A任务获取到信号量，延时100MS，在发送信号量给B；任务B获取到信号量，延时100MS，在发信号给A。AB任务循环，花掉大约是200MS的时间，最后主任务在1S的时间内，计数应该是5次才对。

实际程序也确实是5次，可以证明该例程无误，后面测试的OS调度能力的时候，只需要去掉任务AB中的100MS的延时和printf打印即可。

同样的程序，我做了四份，分别基于UCOS-II、UCOS-III、FreeRTOS、RTX这个四个RTOS系统

测试代码截图：

注释掉RTOS任务AB中的延时和串口打印，使用相同的优化等级，分别编译烧录测试代码，串口打印如下：

上图都是在1秒的时间，AB任务调用的次数：

可以看到，就任务切换速度而言，在STM32单片机上RTX确实要快很多，RTX是Keil开发的一款RTOS，而Keil早在2005年就被ARM收购，对ARM芯片的支持和优化应该也是被安排到日程的。

经过这次测试，虽然RTX在任务切换上的速度上确实要优秀很多，但不能说RTX就是这四款RTOS中最优秀的系统，本次测试也仅仅是单一的一个方面，我相信FreeRTOS以及其他的OS都有它自己的独到优势。

我们作为开发使用者，没有必要去纠结哪个是最强的RTOS，我们只需要找到合适我们项目，方便我们开发的RTOS即可。