RTThread知识点整理（一）内核介绍

1.RT-Thread 内核架构图
实时内核的实现包括：对象管理、线程管理及调度器、线程间通信管理、时钟管理及内存管理等等，内核最小的资源占用情况是 3KB ROM，1.2KB RAM。
2.RT-Thread 启动流程
rtthread_startup() 函数是 RT-Thread 规定的统一启动入口。一般执行顺序是：系统先从启动文件xxx.s开始运行，然后进入 RT-Thread 的启动函数 rtthread_startup() ，最后进入用户入口函数 main()。
rtthread_startup()函数包括：
（1）初始化与系统相关的硬件；

（2）初始化系统内核对象，例如定时器、调度器、信号；

（3）创建 main 线程，在 main 线程中对各类模块依次进行初始化，启动调度器之前，系统所创建的线程在执行 rt_thread_startup() 后并不会立马运行，它们会处于就绪状态等待系统调度；待启动调度器之后，系统才转入第一个线程开始运行，根据调度规则，选择的是就绪队列中优先级最高的线程；

（4）初始化定时器线程、空闲线程，并启动调度器。

3.RT-Thread 内存分布
1）Code：代码段，存放程序的代码部分；

2）RO-data：只读数据段，存放程序中定义的常量(如：const 类型)；

3）RW-data：读写数据段，存放初始化为非 0 值的全局变量；

4）ZI-data：0 数据段，存放未初始化的全局变量及初始化为 0 的变量；
keil 编译完工程会生成一个. map 的文件，该文件说明了各个函数占用的尺寸和地址，在文件的最后几行也说明了上面几个字段的关系:

1）RO Size 包含了 Code 及 RO-data，表示程序占用 Flash 空间的大小；

2）RW Size 包含了 RW-data 及 ZI-data，表示运行时占用的 RAM 的大小；

3）ROM Size 包含了 Code、RO-data 以及 RW-data，表示烧写程序所占用的 Flash 空间的大小；
如下图左边部分所示，是可执行映像文件烧录到 STM32 后的内存分布，它包含 RO 段和 RW 段两个部分：其中 RO 段中保存了 Code、RO-data 的数据，RW 段保存了 RW-data 的数据，由于 ZI-data 都是 0，所以未包含在映像文件中。
STM32 在上电启动之后默认从 Flash 启动，启动之后会将 RW 段中的 RW-data（初始化的全局变量）搬运到 RAM 中，但不会搬运 RO 段，即 CPU 的执行代码从 Flash 中读取，另外根据编译器给出的 ZI 地址和大小分配出 ZI 段，并将这块 RAM 区域清零。

4.内核对象管理系统
RT-Thread 采用内核对象管理系统来访问 / 管理所有内核对象，RT-Thread 内核对象包括：线程，信号量，互斥量，事件，邮箱，消息队列和定时器，内存池，设备驱动等。对象容器中包含了每类内核对象的信息，包括对象类型，大小等。对象容器给每类内核对象分配了一个链表，所有的内核对象都被链接到该链表上，RT-Thread 的内核对象容器及链表如下图所示：

5.内核配置和裁剪
RT-Thread 的一个重要特性是高度可裁剪性，支持对内核进行精细调整，对组件进行灵活拆卸。
配置主要是通过修改工程目录下的 rtconfig.h 文件来进行，用户可以通过打开 / 关闭该文件中的宏定义来对代码进行条件编译，最终达到系统配置和裁剪的目的。
6.常用宏定义
1）rt_inline，定义如下，static 关键字的作用是令函数只能在当前的文件中使用；inline 表示内联，用 static 修饰后在调用函数时会建议编译器进行内联展开。

#define rt_inline static __inline

2）RT_USED，定义如下，该宏的作用是向编译器说明这段代码有用，即使函数中没有调用也要保留编译。例如 RT-Thread 自动初始化功能使用了自定义的段，使用 RT_USED 会将自定义的代码段保留。

#define RT_USED attribute((used))

3）RT_UNUSED，定义如下，表示函数或变量可能不使用，这个属性可以避免编译器产生警告信息。

#define RT_UNUSED attribute((unused))

4）RT_WEAK，定义如下，常用于定义函数，编译器在链接函数时会优先链接没有该关键字前缀的函数，如果找不到则再链接由 weak 修饰的函数。

#define RT_WEAK __weak

5）ALIGN(n)，定义如下，作用是在给某对象分配地址空间时，将其存放的地址按照 n 字节对齐，这里 n 可取 2 的幂次方。字节对齐的作用不仅是便于 CPU 快速访问，同时合理的利用字节对齐可以有效地节省存储空间。

#define ALIGN(n) attribute((aligned(n)))

6）RT_ALIGN(size,align)，定义如下，作用是将 size 提升为 align 定义的整数的倍数，例如，RT_ALIGN(13,4) 将返回 16。

#define RT_ALIGN(size, align) (((size) + (align) - 1) & ~((align) - 1))