一个不依赖任何 RTOS 库、从调度器到上下文切换全部手写的微型内核，跑在 STM32F407VGT6 上。目的不是替代 FreeRTOS，而是把教科书里的每个概念——就绪位图、PendSV、BASEPRI 临界区、优先级继承——真正落成能烧进板子的代码。
📦 实测规模（含 5 组演示与 HAL）：FLASH 11 KB / RAM 12.6 KB（F407 的 1.05% 与 9.66%，RAM 大头是 5 × 2 KB 静态任务栈）
| 模块 | 能力 | 实现要点 |
|---|---|---|
| ⏱️ 调度 | 抢占式优先级调度 + 同级时间片轮转 | 32 位就绪位图，31 - __builtin_clz() 单指令找最高优先级 |
| 🔄 上下文切换 | PendSV 异常中保存/恢复现场 | 纯汇编 switch.s，压栈 R4~R11 + LR/PC/xPSR |
| 🧵 任务管理 | 创建 / 自删除 / 外部删除 / yield | 静态 TCB 池，删除后由 idle 回收槽位 |
| 🔒 临界区 | 进出临界区保护 | BASEPRI 屏蔽内核中断，不关用户中断 |
| 🚦 信号量 | P/V 操作、阻塞唤醒 | 等待队列挂起/精确唤醒 |
| 📬 消息队列 | 定长消息 FIFO | 环形缓冲，满则阻塞发送者 |
| 🗝️ 互斥锁 | 递归加锁 + 优先级继承 | holder 计数，防优先级反转与死锁 |
| 💤 低功耗 | idle 任务 __WFI() 停等中断 |
无任务可跑时 CPU 自动休眠 |
| 🕐 时基 | SysTick 1 ms tick | os_tick() 驱动延时倒计时与时间片 |
stateDiagram-v2
[*] --> TASK_FREE
TASK_FREE --> TASK_READY : task_create()
TASK_READY --> TASK_BLOCKED : sem_take / queue_recv / mutex_take / task_delay
TASK_BLOCKED --> TASK_READY : 事件到达 / 延时到期
TASK_READY --> TASK_DYING : task_delete()
TASK_DYING --> TASK_FREE : idle 任务回收 TCB
🧮 O(1) 就绪位图调度器
不用遍历就绪链表，一个 uint32_t 位图记录 0~31 级优先级的占用情况，highest_prio() 用 __builtin_clz 反斜引导令一条指令定位最高就绪任务——优先级语义反转（数值越大越高）也在同一处收口。
🛡️ BASEPRI 临界区，而不是 `__disable_irq()`
内核临界区只把 SysTick/PendSV/SVC 抬到屏蔽线以上（KERNEL_BASEPRI = 0x80），用户外设中断照常响应——调度被保护，串口和传感器不会被内核"顺关"。
📈 优先级继承
低优先级任务持锁时，高优先级任务来抢锁会临时把持有者的 cur_prio 抬到请求者等级（prio_change() 同步迁移就绪队列位置并悬起 PendSV），释放时逐级还原；等待者直接获得锁交接，不发生二次竞争。继承逻辑由编译宏 MUTEX_INHERIT 开关，注释掉即可对比"开/关继承"下的优先级反转现象。
🗑️ 自删除两阶段回收
task_delete() 不直接释放 TCB（任务不能拆自己脚下正在用的栈），先标 TASK_DYING 切换走，idle 任务再清状态位归还槽位——TASK_FREE 可被后续 task_create() 复用。
Core/User/
├── app/
│ └── os_examples.c/.h 5 组可切换的功能演示
└── rtos/ ← 内核全部源码（~700 行）
├── kernel.c/.h 调度器、任务创建/删除、时间片
├── tcb.h TCB 结构与状态定义
├── switch.s PendSV 上下文切换（ARM 汇编）
├── port.h BASEPRI 临界区原语
├── sem.c/.h 信号量
├── queue.c/.h 消息队列
└── mutex.c/.h 递归互斥锁 + 优先级继承
1️⃣ 选择演示：编辑 Core/User/app/os_examples.c 顶部的宏：
DEMO_SELECT |
演示内容 | 验证目标 |
|---|---|---|
1 |
任务延时 + 同优先级轮转 | tick 时基与时间片 |
2 |
信号量生产者/消费者 | 阻塞—唤醒链路 |
3 |
消息队列收发 | 环形缓冲与同步 |
4 |
两任务竞争互斥锁 | 优先级继承生效 |
5 |
任务删除与重建 | TCB 回收复用 |
2️⃣ 构建烧录：工具链需要 arm-none-eabi-gcc + CMake ≥ 3.22 + Ninja（arm-none-eabi- 在 PATH 中）。仓库自带 CI workflow，每次 push 都在 Linux runner 上全量编译 Release：
cmake --preset Release # 配置
cmake --build --preset Release # 产物: build/Release/TinyRTOS.elf / .bin调试版换 Debug；烧录后串口输出走 USART1（波特率以 CubeMX 配置为准），复位看打印。
3️⃣ 写自己的任务：入口签名 void (*)(void *)，跑 os_start() 前用 task_create() 注册：
void my_task(void *arg)
{
(void)arg;
while (1) {
/* 任务工作 */
task_delay(1000); /* 让出 CPU 1 个 tick */
}
}/* 内核 */
int task_create(task_fn entry, void *arg, uint8_t prio);
void task_delete(tcb_t *task); /* NULL = 删除自己 */
void task_delay(uint32_t ticks);
void os_yield(void); void os_start(void);
/* 同步原语 */
void sem_init(sem_t *s, uint32_t n); void sem_take(sem_t *s); void sem_give(sem_t *s);
void queue_init(queue_t *q, void *buf, uint32_t msg_size, uint32_t size);
void queue_send(queue_t *q, const void *msg); void queue_recv(queue_t *q, void *msg);
void mutex_init(mutex_t *m); void mutex_take(mutex_t *m); void mutex_give(mutex_t *m);刻意留下的学习边界，不是 bug，是 TODO：
MAX_TASKS = 5（idle 占一个槽位），优先级 0~31 由位图天然封顶；同级轮转时间片默认 10 tick- idle 任务是 app 层用
task_create(idle_task, NULL, 0)注册的普通任务，内核不绑定回收策略——TCB 复位逻辑放在 idle 里，换实现即换 idle - 任务栈固定 2 KB 静态分配，
printf大输出前先看一眼栈水位 - 外部
task_delete()仅对 READY 任务安全；BLOCKED 任务还挂在对象等待队列上，需要先从等待链摘除 task_delay()自带临界区，外层不要再包一层- 临界区内禁用
HAL_Delay()——它靠 tick 中断忙等，而 tick 恰好被BASEPRI屏蔽
| 概念 | FreeRTOS | TinyRTOS |
|---|---|---|
| 调度查找 | 优先级链表 + listGET_OWNER_OF_HIGHEST |
就绪位图 + CLZ |
| 上下文切换 | portASM.S (PendSV) |
switch.s (PendSV) |
| 临界区 | taskENTER_CRITICAL (BASEPRI) |
KERNEL_BASEPRI 同款思路 |
| 内存 | heap_1~5 可选 | 纯静态，零 malloc |
| 优先级继承 | xQueueSemaphoreTake 内嵌 |
mutex.c 独立实现 |
MIT — 随便用，注明出处即可。