新手必看的RTOS基础知识
01
实时操作系统(RTOS)是一种操作系统(OS),旨在提供实时应用进程数据,通常没有缓冲延迟。
低延迟。 决定论:需要知道处理事情需要多长时间才能确保满足最后期限。 结构化软件:使用RTOS,可以以结构化的方式分而治之。直接向应用进程添加其他组件。 可扩展性:RTOS必须能够从简单的应用进程扩展到具有堆栈、驱动进程、文档系统等的复杂应用进程。 卸载开发:RTOS管理系统的许多方面,例如,RTOS与调度一起,通常处理电源管理,中断表管理,内存管理,异常处理等。
线程
中断服务例程(ISR):由硬件中断启动的线程。ISR运行直至完成。ISR都共享同一堆栈。 任务:在等待事件发生时可以阻塞的线程。传统上,任务是长寿命线程(与运行直至完成的ISR相反)。每个任务都有自己的堆栈,可以让它长寿。 Idle:优先级最低的线程,仅在没有其他线程准备好执行时运行。通常,空闲只是具有尽可能低优先级的特殊任务。
调度进程
完成(例如,ISR完成)。 较高优先级的线程准备就绪(在这种情况下,优先级较高的线程会抢占优先级较低的线程)。 线程在等待资源时放弃处理器(例如,任务调用sleep())。
其他关键术语
裸机与实时操作系统
初始化:初始化main()中的硬件和软件组件。 超级循环状态机:用于管理应用进程的代码。这些操作基于中断(例如,收到SPI数据包或计时器过期)或轮询的结果。 ISR:由外围设备(例如UART)、定时器或其他特定于设备的项目(例如异常或多核通信)的中断执行的代码。
计划进程:保证最高优先级线程正在运行的抢占式计划进程。 通信机制:信号量、消息队列、队列等。 关键区域机制:互斥体、门、锁等。 计时服务:时钟、定时器等。 电源管理:对于低功耗设备,电源管理通常是RTOS的一部分,因为它知道设备的状态。 内存管理:可变大小的堆、固定大小的堆等。 外设驱动器:UART、SPI、I2C等。 协议栈:蓝牙、无线网络等。 文档系统:FatFs等。 设备管理:异常处理、启动等。
POSIX
02
信号量
消息队列
ISRX
:中断服务例程MidA
:在main()中创建第一个优先级为4MidB
:在main()中创建第二个优先级为4High
:在main()中创建最后一个优先级为8ISRX
断言,因为它会抢占所有任务。High
现在处于抢占状态。ISRX
完成后,High将再次开始运行,直到它在Task_sleep()
(或某些阻塞API
)上阻塞。现在,MidA
可以运行了。MidA
一直运行,直到它遇到阻塞调用(比如Semaphore_pend())。现在,MidB
可以运行了。MidB
一直运行到High取消阻塞(假设Task_sleep()已过期)。MidB
现在被抢占了。High
将一直运行,直到ISRX
被断言并抢占High。注意:现在有两个任务被抢占。MidA
准备就绪(假设ISRX
发布了它被阻止的信号量)。MidA
不会运行,因为有更高优先级的线程正在运行。ISRX
完成,因此High
再次运行,然后再次阻塞,因此MidB
再次运行,直到它阻塞。现在MidA
可以运行,因为没有更高优先级的任务正在运行。注意:MidA
必须等到MidB
完成后,因为当MidA
准备就绪时,MidB
正在运行。MidA
阻塞,现在没有线程正在运行或准备运行,因此Idle运行。MidB
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来源: qq
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