“学 RTOS，光看 FreeRTOS 不够；自己写一个小 OS，才是真的懂。”

在 STM32、RISC-V 等 MCU 项目的开发中，许多初学者面临着从裸机到操作系统的转变难题。FreeRTOS 功能齐全，却结构复杂，直接上手容易迷失。

今天我们来介绍一个极具教学价值的开源项目 —— JxOS，一个面向学习者与轻量开发的 精简型实时操作系统内核，用几十个 C 文件，构建出一个“麻雀虽小五脏俱全”的 RTOS！

JxOS 是什么？

JxOS 是由 Jeremy Cheng 维护的开源微型操作系统内核，使用纯 C 语言实现，适用于裸机 MCU（如 STM32）开发者学习 RTOS 原理。它具备如下特性：

• 多任务调度（基于时间片轮转和优先级）
• 简单的信号量、消息队列
• 软件定时器机制
• 模块化设计，适合移植
• 支持 Keil / IAR / GCC 编译器

这不是另一个“简化版 FreeRTOS”，而是一个让你“从零构建内核”的教学式框架！

内核核心模块解析

1. 任务控制结构（JxTask）

JxOS 的每个任务由一个结构体管理：

typedef struct {
    uint32_t *stackPtr;      // 当前堆栈指针
    uint32_t priority;       // 优先级
    uint32_t delayTicks;     // 延时计数
    uint8_t  state;          // 任务状态
} JxTask;

系统会将任务调度信息统一维护在一个任务列表中。

2. 任务创建（jx_task_create）

你可以通过如下方式创建任务并注册到系统调度器：

void Task1Entry(void *param) {
    while (1) {
        // 任务循环
    }
}

jx_task_create(&task1, Task1Entry, NULL, &task1Stack[1024], 10);

• 第一个参数：任务控制块
• 第二个参数：任务入口函数
• 第四个参数：堆栈顶地址
• 第五个参数：任务优先级

这类手动建栈、注册任务的方式，虽然比 FreeRTOS 繁琐，但更贴近裸系统设计原理，非常适合教学与自定义扩展。

任务调度机制

核心调度器 jx_task_schedule()

在主循环或系统 tick 中断中，JxOS 会周期性调用调度器：

void jx_task_schedule(void) {
    // 遍历任务表，根据优先级和状态找到最高优先级就绪任务
    // 切换上下文
}

上下文切换是通过手动保存/恢复堆栈指针实现的，支持 ARM Cortex-M 架构的 PendSV 中断实现。

void PendSV_Handler(void) {
    jx_task_switch();  // 汇编级别切换上下文
}

这一步是大多数学习者第一次真正接触“任务上下文切换”的关键点！

软件定时器机制

类似 soft_timer 的思路，JxOS 也内置了简单的软件定时器模块：

typedef struct {
    uint32_t delayTicks;
    void (*callback)(void *);
    void *arg;
    uint8_t active;
} JxTimer;

使用方法：

void Blink(void *arg) {
    ToggleLED();
}

JxTimer blinkTimer;
jx_timer_create(&blinkTimer, Blink, NULL, 500);
jx_timer_start(&blinkTimer);

在 SysTick_Handler 中调用 jx_timer_tick() 即可完成倒计时处理与回调触发。

信号量机制：轻量同步工具

JxOS 实现了基础信号量接口：

typedef struct {
    uint32_t count;
    JxTask *waitQueue[MAX_TASK_NUM];
} JxSemaphore;

使用示例：

JxSemaphore sem;
jx_sem_init(&sem, 1);  // 初始化为1，类似二值信号量
jx_sem_wait(&sem);     // 等待（阻塞任务）
jx_sem_post(&sem);     // 释放（唤醒任务）

适用于按键防抖、串口接收完成信号等场景。虽然不如 FreeRTOS 那样支持复杂队列和嵌套调度，但对于入门已经绰绰有余。

模块化结构与扩展性

项目目录结构清晰：

JxOS/
├── core/         // 内核核心模块
├── hal/          // 硬件抽象层
├── timer/        // 软件定时器
├── sync/         // 信号量与消息机制
├── example/      // 应用示例
└── port/         // 平台移植代码（如 Keil、GCC、IAR）

移植到其他平台只需实现几组函数，如上下文保存/恢复、定时中断驱动等，非常适合初学者练手。

总结：不是给你用的，是给你学的！

相比那些复杂笨重的大型 RTOS，JxOS 更像是一位耐心的老师，带你一步一步从裸机走向系统开发的世界。

无论你是嵌入式入门者、大学生做课程设计，还是想精进 RTOS 基础的工程师，这都是一个不可多得的学习资源。

开源地址：
https://gitee.com/jeremyceng/JxOS
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