为什么嵌入式开发中要使用RTOS

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操作系统 RTOS

2025-12-05

大家好，我是李述铜，一名专注于嵌入式系统与底层开发的工程师，我的主要工作是制作课程带大家从零手写操作系统、TCP/IP协议栈、文件系统等核心系统，从实现的视角理解计算机底层原理。

以下是本文配套的视频，欢迎观看。

为什么有些项目裸机能跑，但换成 RTOS 就更“爽”？

每次和我的课程学生聊到RTOS时，总会有人会提出这样的问题：

“我做单片机开发这么多年，从来没用过RTOS，不照样把项目做得挺好的吗？”

确实是这样的，其实很多项目可以不用RTOS。比如，我最近在做的一个小工具，用祼机就能够完全搞定，不需要跑任何RTOS。

不过，问题在于：当项目越来越复杂之后，如果再用祼机代码去写，会发现开发难度会直线上升！

此时，如果还一味的坚持去跑祼机，则会费时、费力且不划算。

那么，使用RTOS会给我们带来哪些处呢？下面，我将通过一个示例来说明。

裸机的隐藏痛点

假设现在要做一个设备，需要完成三项工作：

读取传感器
刷新屏幕
处理网络通信

如果用裸机写，代码大概可以这样写：

while (1) {
    read_sensor();
    lcd_refresh();
    network_process();  // 可能阻塞
}

也就是说，整个程序的执行流程如下：

读取一下传感器 → 刷新一下屏幕 → 处理一下网络 → 再循环。

乍一看，这个流程没问题，但真正跑起来的时候我们会发现：

只要 网络稍微卡一下，整个系统的节奏都会被拖慢，比如：

传感器采集变得不实时
屏幕刷新跟着卡顿

为什么会出现这样的问题？主要原因在于：这些工作全部堵在同一个while(1)循环里，只要一项工作变慢，其它工作也跟着变慢。

这就像三辆车走同一条路，只要其中一辆堵住，后面全堵。

换成RTOS，系统立刻变得不一样

如果使用RTOS；那么，我们可以将三个功能拆成三个独立任务，比如：

传感器任务
屏幕刷新任务
网络通信任务

在任务创建起来后，RTOS的调度器会让它们各跑各的：

即便网络出现卡顿，也只影响网络任务本身。传感器采集仍然实时进行。屏幕刷新也不会受网络卡顿影响。

这就是为什么换成RTOS后，系统会突然变得流畅、省心、扩展性好。

RTOS的其它关键优势

除了支持“多任务独立运行”外，RTOS还有几个裸机比不了的点：

代码结构更清晰

RTOS可以为每个功能单独创建一个任务，而不用把所有逻辑堆成一大坨while(1)。

你甚至可以让不同的人开发不同任务，互不干扰。

扩展性强

当项目一旦增大规模，用裸机会变得越来越混乱，开发起来也越来越有难度。使用RTOS可以方便我们新增逻辑、支持新的业务流程，只需要“加一个任务”就完事。

能保证实时性

最重要的一点便是，RTOS可以为关键任务设成高优先级。比如，我们可以将传感器采样任务设置成高优先级。这样一来，即使网络通信出现卡顿、LCD屏幕刷新速率较慢，也不会影响传感器采样的实时性。

总结

综上所述，在大多数情况下，用祼机足够完全成开发工作。但是，当系统功能增多、逻辑变得复杂，裸机就会显得不够用。此时，用 RTOS才是更稳定、更工程化的选择。

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作者介绍

李述铜，嵌入式系统与底层架构领域讲师，专注于操作系统、CPU 架构的教学与研究。出版作品《从0手写x86计算机操作系统》。主讲课程包括：《从0手写嵌入式操作系统》《从0手写TCP/IP协议栈》等。

欢迎关注我的微信公众号【李述铜的嵌入式内功修炼】，以便及时获取我的更多文章！-> lishutong1024.cn