嵌入式實時操作系統（RTOS）中的上下文切換是指保存和恢復任務的狀態，以使調度程序能夠切換到另一個任務，從而促進多任務處理。

目的：

通過在任務之間高效切換來啟動多任務處理，提供并發執行。

任務狀態組件：

程序計數器（PC）、寄存器、堆棧指針（SP）、狀態寄存器/標志。

上下文切換中的步驟：

保存當前任務狀態

更新任務控制塊（TCB）

選擇下一個任務

恢復下一個任務的狀態

上下文切換的開銷：

時間和資源的開銷

RTOS旨在最大限度地減少實時響應的開銷

搶占：

搶占允許中斷更高優先級任務的任務

自愿或非自愿的搶占

頻率和影響：

頻繁使用多任務系統

影響取決于RTOS和調度器的效率

實時性的考慮：

滿足截止日期的確定性時間

解決優先級反轉

示例場景：

傳感器讀取任務切換出去，以允許嵌入式系統中的數據處理任務。

ISR中的上下文切換：

上下文開關可能發生在ISR中，需要特殊處理以保持系統的穩定。

FreeRTOS示例（STM32）：

// LED切換的任務功能
void vLEDTask(void *pvParameters) {
  while (1) {
    // Toggle LED state
    // Example: Toggle STM32 LED connected to GPIO_PIN_13
    HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB, GPIO_PIN_13);


    // Delay for 500 ms
    vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(500));
  }
}


// Task function for UART communication
void vUARTTask(void *pvParameters) {
  while (1) {
    // Implement UART communication task


    // Delay for 1000 ms
    vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(1000));
  }
}
int main(void) {
  // STM32 HAL initialization


  // Create an LED task
  xTaskCreate(vLEDTask, "LED Task", configMINIMAL_STACK_SIZE, NULL, tskIDLE_PRIORITY + 1, NULL);


  // Create a UART task
  xTaskCreate(vUARTTask, "UART Task", configMINIMAL_STACK_SIZE, NULL, tskIDLE_PRIORITY + 1, NULL);


  // Start FreeRTOS scheduler
  vTaskStartScheduler();


  // Should not reach here
  while (1) {
  }
}

這個例子演示了一個簡單的基于FreeRTOS的STM32項目，有兩個任務：一個是切換LED，另一個是處理UART通信。這些任務通過上下文切換同時運行，展示了嵌入式系統中多任務處理的基礎知識。任務的實際實施取決于具體的應用要求。