作为嵌入式开发者，有必要手写一个RTOS吗

原创

李述铜

发布于 2025-10-28 11:35:20

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文章被收录于专栏：RTOSRTOS

大家好，我是李述铜，一名专注于嵌入式系统与底层开发的技术讲师，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。

今天写一写一位同学的提问：有没有必要手写一个RTOS？

很多同学在学习嵌入式系统时，都会听到一个词——RTOS（实时操作系统）。它几乎是所有复杂嵌入式项目的核心。但真正能搞懂它的人，其实并不多。大多数人只是停留在简单地调用API。

然而，相比之下，有些人可能走得更远，去深入研究RTOS的实现，甚至是手写RTOS。于是，我们可能就会有这个问题：手写一个RTOS，真的有必要吗？

很多人看到这个问题，会觉得浪费时间——毕竟现成的RTOS、库、框架都已经很成熟，我们只需要调用几个API就能让任务跑起来。

例如，市面上的RT-Thread、FreeRTOS都已经非常完善，用得人也多。直接拿来用就好了，为什么还要去写一个呢？这不浪费时间吗？

实际上，手写RTOS的价值，不在于做出一个“可以用的系统”，而在于理解底层原理。例如，手写RTOS可以帮助你：

理解任务调度和上下文切换 调用API时，你知道函数名字，但你可能不明白它背后CPU做了什么。手写RTOS，你会看到每一次任务切换都涉及寄存器保存、堆栈切换、程序计数器恢复，才能真正理解操作系统的运作机制。
理解RTOS设计的逻辑和权衡 为什么要设计时间片？为什么要关中断？为什么任务需要独立堆栈？只有自己实现过，才能明白每个设计背后的原因和权衡，而不仅仅是“记住用法”。

当然，理解底层原理并不是目的，而是手段，它的作用是帮助我们：

培养系统思维能力 手写RTOS不是写一个函数，而是在设计一个完整的系统。你会思考模块之间如何解耦、资源如何分配、延时如何精准管理，这种思维方式会影响你之后做的每一个嵌入式项目。
提升调试和分析能力 当系统出现问题时，你可以快速定位到底层机制，而不仅仅是查API文档或打印日志。手写RTOS的过程，其实是在训练你的“系统敏感度”：你会对每一个中断、每一个任务切换、每一个资源访问都了如指掌，从而能快速分析和解决复杂问题。

所以说，手写RTOS的目的并不是简简单单地重复“造轮子”，而是让让你从使用者转变为理解者和创造者，并且在实际项目中更好地去使用RTOS。

我第一次接触RTOS，是在大学时期。那时候我看的是μC/OS ii的源码。（当时这个RTOS还是比较流行的，用得人也多）

不同于现在的资料丰富，当时关于uc/OS的资料比较少，也没有各种教学视频。记得我第一次去看完他的API文档后，只能说是对如何使用该系统有了非常粗浅的理解。

后来，出于学生时单纯喜欢研究技术的心理，我开始深入其源码实现。不过，第一次打开源码的时候，发现完全看不懂。各种数据结构，还有任务调度、就绪表、任务切换等一大堆陌生的概念，让我无从下手。

不过，我好在当时找到了一本介绍uc/OS源码实现的书，硬生生地啃了好几遍，花了很多时间，最终对其实现有了个大概的理解。整个过程很痛苦，也很有成就感。当我终于明白一个任务是如何切换的，中断是如何返回的，那种能够“看到系统内部运行状态”的感觉，还是相当震撼。

从那之后，我再看任何RTOS的源码，都不再害怕，先后去看了RT-Thread、FreeRTOS的源码。并且，这个过程不再有难度，我能清楚地知道每个API背后在干什么，出现问题时，也能快速定位原因。 这种“能看懂底层”的能力，是我职业生涯里最有价值的东西之一。

后来，我发现很多同学在学习RTOS时都遇到我当年的问题：

要么教材太抽象，要么源码太复杂。

如果一上来就面对数千行的代码，并且由于RTOS的各个模块之间又耦合严重；对于初学者来说，会感觉到越看越乱，最后放弃。

所以，能不能做尽可能从初学者的角度出发，把RTOS的实现原理一步步地展现出来？

于是我决定做一件事： 按照初学者的思路，重新构建一个RTOS，从零手写出来。

然后，形成了我的第一门广受好评的课程《从0到1手写嵌入式操作系统》。

在这个课程中，我从最简单的“任务切换”讲起，一步步构建任务管理、时间管理、消息机制、信号量、中断处理，直至实现一个完整的RTOS。通过这个课程，可以让每个知识点都能看得见、改得动、跑得通。每一部分都自己动手写，没有隐藏逻辑，没有框架依赖。

其实，每一步写的过程，其实就是一次深度解剖RTOS的过程。当实现过调度器、堆栈切换、延时函数等功能模块后，再去看FreeRTOS、RT-Thread的源码时，会发现那些复杂的代码一下子变得清晰可见。很多同学学完后跟我说，不再惧怕RTOS源码，在项目中也能更好地使用RTOS。

甚至有少同学学习之后，将其作为项目写入自己的简历中，成功找到心仪的工作！

可以看到，哪怕不仅仅是从使用的角度，而是从面试找工作的角度来说，有一个手写RTOS项目在手也是非常有必要的。它可以让你的简历加分，也能让你在面试和面试官侃侃而谈。

不过，由于老的课程开发于较早的时间，并且仅仅是介绍RTOS的实现并未涉及RTOS的应用。

所以，为了让更多同学能够真正掌握RTOS的底层原理和实际应用，我推出了全新升级的《RTOS开发与实战》系列课程，包含两门子课程：《【RTOS内核开发】从0手写嵌入式操作系统》和《【RTOS项目实战】远程温湿度监控设备》。

这次升级，课程在内容、实战和工具链上都进行了全面优化：

课时量大幅增加：新版课程共有155节课，内容覆盖从任务管理、时间管理、消息机制到信号量、中断处理等核心模块，每一部分都循序渐进，讲解更加深入细致。
双架构支持：课程同时基于RISC-V和ARM Cortex-M双芯片平台开发，你不仅能在RISC-V上动手实现RTOS，也能轻松在STM32等ARM设备上部署，学习跨架构移植技巧。
项目实战结合：课程提供完整的物联网实战项目，将你亲手写的RTOS应用于温湿度监控设备，支持网络通信、SD卡存储、网页访问等功能，让所学知识真正落地。
动态内存管理与C库移植：相比旧版，新课程增加了动态内存分配功能与标准C库移植，使RTOS系统更接近真实工程环境。
工程化代码设计：模块化架构、统一接口规范、多平台适配层以及完善的调试与日志机制，让代码更易读、易维护、易扩展，直接可以作为实际工程使用。
真实开发板实验：所有课程内容均在开发板上运行，学员可以实时观察任务切换、中断响应、系统运行状态，让学习过程可视化、可操作化。

完成课程后，你将不仅掌握如何从零手写RTOS，还能独立将其应用于实际嵌入式项目，真正实现从“会用RTOS”到“能设计与驾驭RTOS”的跃升。