实时操作系统_rtthtrad实施操作系统

RTOS概念

实时响应(多任务系统)

平时的裸机相比： 裸机包括 轮询系统 （main函数一个while循环）和 前后台系统（在前面轮询系统的基础加了中断）

实时操作系统，又名多任务系统，事件放在任务进行执行，根据每一个人任务的优先级进行运行，相比前后台系统，有紧急事件时，如果事件执行的事情比较少，会在中断服务程序执行（前台），否则将在后台循环执行，还会出现一种问题，中断服务程序是可以嵌套的，如果中断服务程序比较复杂，很有可能出现中断栈溢出。所以多任务系统的实时性提高了。

有部分操作系统会出现线程的概念，其实和任务的概念一样，任务就是一个独立不断循环执行，没有返回值的函数。

引出一个知识点:Linux下的线程和进程是什么关系？

一个程序至少一个进程，一个进程至少一个线程。

进程在执行过程中拥有独立的内存单元，而多个线程共享进程所拥有的内存。

进程可以独立运行，但线程不能独立执行，必须依存在进程中，由使用该进程的应用程序提供多个线程执行控制。

内核应用开发

freertos内核部分：创建任务 启动流程 任务管理 消息队列 信号量 互斥量 事件 软件定时器 任务通知 内存管理中断管理 CPU使用率

rtthread内核部分：创建线程 启动流程 线程管理 消息队列 信号量 互斥量 事件 软件定时器 邮箱 内存管理 中断管理 双向链表

Rt-thread

移植过程：

方式一：1、在MDK官网下载，软件包，安装到MDK上，并会在package目录中找到rtt代码，就可以加入到工程文件。

    2、注释掉 部分中断服务程序 pendSV 滴答定时器

    3、新建board.h

    4、在board.c文件 初始化函数rt_hw_board_init中 初始化滴答定时器SystemClock_Config

方式二：在RTT官网下载 RT-thread软件包，自己手动移植到工程。

RTT官网文档

方式三：在RT-thread studio，新建工程。

线程控制块

系统为了顺利的调度线程，为每个线程都额外定义了一个线程控制块， 这个线程控制块就相当于线程的身份证，里面存有线程的所有信息，比如线程的栈指针，线程名称， 线程的形参等。

两个线程优先级一样时 ，采用时间片调度，同步执行。

防止被编译器优化 ，用 C 语言关键词 register 修饰。

临界段 用一句话概括就是一段在执行的时候不能被中断的代码段

控制台重映射到 rt_kprintf() （浮点数有问题）

通过 rt_kprintf 输出的内容则由

rt_hw_console_output 函数处理， 这个函数需要用户单独实现

void rt_hw_console_output(const char *str)
11 {
12 /* 进入临界段 */
13 rt_enter_critical();
14
15 /* 直到字符串结束 */
16 while (*str!='\0')
17 {
18 /* 换行 */
19 if (*str=='\n')
20 {
21 USART_SendData(DEBUG_USARTx, '\r');
22 while (USART_GetFlagStatus(DEBUG_USARTx, USART_FLAG_TXE) == RESET);
23 }
24
25 USART_SendData(DEBUG_USARTx, *str++);
26 while (USART_GetFlagStatus(DEBUG_USARTx, USART_FLAG_TXE) == RESET);
27 }
28
29 /* 退出临界段 */
30 rt_exit_critical();
31 }
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22

消息队列

RT-Thread 中使用队列数据结构实现线程异步通信工作

堵塞机制：1、没有数据，直接返回2、没有数据，等待一段时间，超时直接返回3、一直等待

信号量（0没有信号量 1有信号量）

二值信号量（只有一个信号量 0和1）

属于同步进行，一个线程得到信号量，其他线程可以释放信号量

计数型信号量

可以想象成一个停车位，比如有8个停车位，8辆车占满车位，第九车就不能进入，要么等待改停车场有人把车开走，要么直接到其他地方。

互斥量

解决了 优先级反转问题

和信号量的区别，互斥量的获取和释放都在于同个线程

事件

信号量不同的是，它可以实现一对多，多对多的同步。即一个线程可以等待多个事件的发生： 可以是任意一个事件发生时唤醒线程进行事件处理； 也可以是几个事件都发生后才唤醒线程进行事件处理。

线程通过“逻辑与” 或“逻辑或” 与一个或多个事件建立关联，形成一个事件集。事件的“逻辑或”也称作是独立型同步，指的是线程感兴趣的所有事件任一件发生即可被唤醒；事件“逻辑与”也称为是关联型同步，指的是线程感兴趣的若干事件都发生时才被唤醒。

邮箱

是一种常见的IPC（不同进程间的传播和交换信息）通信方式。

邮箱相比信号量与消息队列来说，效率更高，所以常用来做线程与线程、中断与线程间的通信。邮箱中的每一封邮件只能容纳固 定的 4 字节内容（STM32 是 32 位处理系统， 一个指针的大小即为 4 个字节，所以一封邮 件恰好能够容纳一个指针） ，当需要在线程间传递比较大的消息时，可以把指向一个缓冲区的指针作为邮件发送到邮箱中。