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μC/OS 版本演进过程 | uC/OS-II 和 uC/OS-III 有什么区别？

news 来源：原创 2025/7/22 6:44:07

uC/OS 系列是由 Jean J. Labrosse 开发的一套嵌入式实时操作系统（RTOS），以其高质量源码和清晰的结构，在嵌入式教学和某些工业项目中有着广泛影响。该系统主要包含两个版本：uC/OS-II 和 uC/OS-III。

本文将带你了解这两个版本的发展背景、对比两者的核心差异，并给出在实际应用中的取舍建议。

演变历程

时间版本简要说明
1991μC/OS（V1）最初版本，用于 80x86 平台
1998μC/OS-II（V2.00）大幅重写，成为 RTOS 教学和商业应用的典范
2009μC/OS-III（V3.00）引入更多先进调度机制，结构模块化、支持扩展
2020官方开源uC/OS 系列项目陆续托管到 GitHub 上，源码开放（Apache 2.0 商业许可）

架构对比总览

特性uC/OS-IIuC/OS-III
任务数最多 64 个理论无限制（由内存决定）
优先级机制固定优先级，不可重复支持相同优先级任务（时间片调度）
调度方式抢占式，无时间片抢占式 + 时间片轮转
中断嵌套支持支持（改进 ISR 架构）
多核支持❌ 单核✅ 多核（SMP）支持（实验性）
内核模块化中等更高（可选功能按需裁剪）
内核对象结构简单引入对象指针、内核对象控制块
动态创建任务❌ 不支持✅ 支持动态分配任务/队列
代码体积小大一些，但可裁剪
学习曲线平缓，易学稍陡，功能丰富但复杂
兼容性与 uC/OS-III 不兼容与 II 不兼容，API 变化大

核心差异详解

任务调度机制

  • uC/OS-II：
    • 每个任务必须有唯一优先级（0 ~ 63）。
    • 高优先级任务永远抢占低优先级任务。
    • 没有时间片调度（即使两个任务逻辑上应该轮换）。
  • uC/OS-III：
    • 允许多个任务使用相同优先级。
    • 引入 Round-Robin 时间片调度（可选）。
    • 更灵活，适合复杂系统任务调度。

内核对象和 API 改动

  • uC/OS-III 引入了 统一的内核对象结构（如 OS_TCB、OS_SEM），支持动态创建/删除对象。
  • API 变化较大，比如：
    • uC/OS-II 使用 OSTaskCreate()，而 uC/OS-III 使用 OSTaskCreate((OS_TCB *) p_tcb, ...)。
    • 参数更加模块化，但写法更繁琐。

模块化与扩展性

  • uC/OS-II：
    • 使用宏开关控制功能启用，例如 OS_SEM_EN。
    • 模块拆分度有限，适合单一功能项目。
  • uC/OS-III：
    • 更细粒度的模块化，适配更复杂场景（如内存管理、多核支持、Tick-less 等）。
    • 更适合商业项目/大系统使用。

多核与未来适配

  • uC/OS-III 在架构上引入对 多核处理器（SMP）支持的可能性。
  • 不过其在实际多核项目中的应用非常有限，且文档支持不足。

教学与实践推荐

场景推荐版本原因
RTOS 原理教学✅ uC/OS-II结构简单、源码易读
单片机项目入门✅ uC/OS-II易于移植，配套资料多
高级嵌入式项目✅ uC/OS-III调度更强大，支持更多系统功能
多任务仿真系统✅ uC/OS-III支持时间片调度更适合模拟多任务系统
与现代 RTOS 比较学习两者都看有助于从经典迈向现代架构（如 FreeRTOS、Zephyr）

总结

uC/OS-II 是一款极具教学价值的实时操作系统，源码极其简洁，非常适合入门。而 uC/OS-III 虽然功能更强大，但学习门槛更高、资料较少，适合深入了解调度器实现或用于复杂项目。

对于刚接触 RTOS 的读者，我们建议以 uC/OS-II 为起点，理解基础原理后再探索 uC/OS-III 或 FreeRTOS 等更现代系统。

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