第10章 RTX操作系統(tǒng)介紹

1、溫州大學物理與電子信息工程學院 楊衛(wèi)波嵌入式系統(tǒng)原理與應用第10章 RTX操作系統(tǒng)介紹10.1 RTX操作系統(tǒng)介紹根據(jù)維基百科的定義，OS是一組管理硬件和為應用軟件提供服務的軟件。硬件的抽象硬件的抽象：OS的首要任務正是把繁雜的底層硬件的執(zhí)行細節(jié)隱藏，提供給程序和用戶一個相對抽象的概念。資源的管理資源的管理：如何優(yōu)化資源的分配，減少有害的競爭，提高某些資源的共享效率，都是操作系統(tǒng)關心的核心話題。一個不成文的小經驗：如果源程序大于1MB，那就有必要用RTOS了！10.2 RTX本課程以Keil公司開發(fā)的RTX實時操作系統(tǒng)作為學習對象，主要原因：RTX五臟俱全，是個完整且優(yōu)秀的實時操作系統(tǒng)；RTX

2、對ARM設備Cortex-M系列的芯片有比較好的支持(自家產品)；更重要的是RTX不僅免費，而且其代碼是開放的，可以自由查閱。RTX 系統(tǒng)的特色帶有源碼源碼的免版稅。支持時間片時間片、搶占式搶占式和合作式合作式調度。以低的中斷延遲執(zhí)行高速實時操作（對于M3/M4內核可以實現(xiàn)零中斷延遲，零中斷延遲零中斷延遲是指ISR的中斷相應時間和沒有使用RTX系統(tǒng)是一樣的，也就是說RTX內核庫中沒有關閉中斷的操作）。小的空間占用，適用于資源受限的系統(tǒng)。不限制數(shù)量的任務，每個任務都具有 254 的優(yōu)先級。不限制數(shù)量的信號量、互斥信號量、消息郵箱和軟定時器。支持多線程和線程安全操作。使用 MDK 基于對話框的配置

3、向導，可以很方便的完成 MDK 的配置。市場領先的RTOS，您可以信心十足地在應用程序中使用 RTX。RTX 提供完全確定性確定性的行為，可以在預定義時間內（期限）處理事件和中斷，這個主要得益于RTX的零中斷延遲特性。18:39嵌入式系統(tǒng)原理與應用5描述描述RX Kernel支持的進程數(shù)支持的進程數(shù)最多256支持的信箱數(shù)支持的信箱數(shù)無限制支持的信號量數(shù)支持的信號量數(shù)無限制支持的互斥量數(shù)支持的互斥量數(shù)無限制支持的事件數(shù)支持的事件數(shù)每個進程16個支持的用戶定時器數(shù)支持的用戶定時器數(shù)無限制RAM 要求要求最少500字節(jié)代碼要求代碼要求小于5 K字節(jié)硬件要求硬件要求一個或多個片上時鐘可用用戶進程優(yōu)先級

4、用戶進程優(yōu)先級1 - 255進程切換的時間進程切換的時間小于5sec 60MHz, 0 ws.中斷停止時間中斷停止時間小于1.8 sec 60MHz, 0 wsRTX的技術規(guī)范10.2 RTX 操作系統(tǒng)庫方式移植移植前準備工作說明： RTX系統(tǒng)軟件開發(fā)平臺僅支持MDK，建議使用MDK4.74。找一個簡單的工程，越簡單越好，在這個簡單的工程上面移植即可。簡單工程里面不能有SysTick，PendSV 和 SVC這三個系統(tǒng)中斷的使用，因為RTX系統(tǒng)要使用這三個中斷。RTX 操作系統(tǒng)庫方式移植第1步：使能 RTX；第2步：添加RTX系統(tǒng)的配置文件RTX_Conf_CM.cRTX_Conf_CM.c；

5、 10.2.3 RTX 操作系統(tǒng)配置說明在文件“RTX_Config.c”中進行配置Number of concurrent running tasks 參數(shù)范圍 0 250，表示同時運行的最大任務數(shù)，空閑任務不包含在這個里面。Number of tasks with user-provided stack 參數(shù)范圍 0 250，表示自定義任務堆棧的任務數(shù)，如果這個參數(shù)定義為 0 的話，表示所有的任務都是使用的配置向導里面第三個參數(shù)大小。Task statck size，表示系統(tǒng)分配的任務堆棧大小，單位字節(jié)。Check for the stack overflow，選擇是否使能任務堆棧監(jiān)測，選

6、上單選框表示使能，取消單選框表示禁能。Run in privileged mode選擇是否使能特權級模式，選上單選框表示使能任務工作在特權級模式，取消單選框表示任務工作在非特權級模式。RTX 操作系統(tǒng)配置說明Hardware timer，Core SysTick 表示選擇系統(tǒng)滴答定時器，一般情況下都是選用滴答定時器作為系統(tǒng)時鐘節(jié)拍。Peripheral Timer 表示使用外設定時器。Timer clock value，表示定時器主頻，單位 Hz。Timer tick value，表示系統(tǒng)時鐘節(jié)拍周期，單位 us。Round-Robin Task switching，選擇是否使能時間片調度。

7、Round-Robin Timeout ticks 范圍 1 1000。表示時間片的大小，單位是系統(tǒng)時鐘節(jié)拍個數(shù)。Number of user timers 范圍 1 250。表示用戶定時器個數(shù)，即軟定時器個數(shù)。 ISR FIFO Queue size，表示 ISR FIFO 隊列大小。中斷服務程序中調用以 isr_ 開頭的函數(shù)時，會將請求類型存到此緩沖中。10.2.4 RTX 操作系統(tǒng)應用實例n 任務運行在特權級模式。n 滴答定時器主頻72MHz，這個也是STM32F103的主頻。n 系統(tǒng)時鐘節(jié)拍周期 1ms。RTX 操作系統(tǒng)應用實例OS_TID HandleTaskLED = NULL;O

8、S_TID HandleTaskLED = NULL; / /* * 任務句柄 * */ /intint main( main(voidvoid) ) bsp_Init(); bsp_Init(); /* 初始化外設 */ os_sys_init_user(AppTaskStart, os_sys_init_user(AppTaskStart, /* 任務函數(shù) */2, 2, /* 任務優(yōu)先級 */&AppTaskStartStk, &AppTaskStartStk, / /* * 任務棧 */sizeofsizeof(AppTaskStartStk); (AppTaskSta

9、rtStk); / /* * 任務棧大小*/ whilewhile (1); (1); #include#include bsp.hbsp.h / /* * 底層硬件驅動底層硬件驅動 * */ / #include#include RTL.hRTL.h staticstatic voidvoid AppTaskCreate( AppTaskCreate(voidvoid); ); _task _task voidvoid AppTaskLED( AppTaskLED(voidvoid););_task _task voidvoid AppTaskStart( AppTaskStart(void

10、void););staticstatic uint64_t AppTaskLEDStk256 / 8; uint64_t AppTaskLEDStk256 / 8; / /* * 任務棧任務棧 * */ /staticstatic uint64_t AppTaskStartStk512 / 8; uint64_t AppTaskStartStk512 / 8; / /* * 任務棧任務棧 * */ /RTX 操作系統(tǒng)應用實例_task _task voidvoid AppTaskLEDAppTaskLED( (voidvoid) ) whilewhile (1) (1)bsp_LedToggl

11、ebsp_LedToggle(2); (2); bsp_LedTogglebsp_LedToggle(3);(3);os_dly_waitos_dly_wait(200);(200); staticstatic voidvoid AppTaskCreateAppTaskCreate( (voidvoid) ) HandleTaskLEDHandleTaskLED = = os_tsk_create_useros_tsk_create_user( (AppTaskLEDAppTaskLED, , / /* * 任務函數(shù)任務函數(shù) */ 1, 1, / /* * 任務優(yōu)先級任務優(yōu)先級 */ &

12、; &AppTaskLEDStkAppTaskLEDStk, , / /* * 任務棧任務棧 */ sizeofsizeof( (AppTaskLEDStkAppTaskLEDStk); ); / /* * 任務棧大小，單位字節(jié)數(shù)任務棧大小，單位字節(jié)數(shù) */ _task 意思是無返回值型函數(shù)聲明和定義，編譯器預編處理時用。_task _task voidvoid AppTaskStartAppTaskStart( (voidvoid) ) AppTaskCreateAppTaskCreate();(); whilewhile (1) (1) bsp_LedTogglebsp_LedTo

13、ggle(1); (1); bsp_LedTogglebsp_LedToggle(4);(4);os_dly_waitos_dly_wait(500);(500); 18:39嵌入式系統(tǒng)原理與應用13RTX流程圖10.2.4 RTX 的調試方法 System and Viewer：Timer Number：0 表示使用芯片的滴答定時器，1 表外設定時器。Tick Timer：時鐘節(jié)拍周期。Roud Robin Timeout：時間片調度時任務分配的時間片大小。Stack Size：任務棧大小，單位字節(jié)。Stack Overflow Check：設置是否支持棧溢出檢測。Tack Usage：任務創(chuàng)建情況。User Timers：軟件定時器個數(shù)。ID：任務的 ID 標示。Name：任務的函數(shù)名。Priority：任務優(yōu)先級。State：任務狀態(tài)。Delay：任務延遲時間。Event Value：任務當前的事件標志數(shù)值Event Mask：任務等待的事件標志數(shù)值Stack Load：任務堆棧利用率。只要os_idle_demon處于Running狀態(tài)，那么很可能就是進入了死鎖的狀態(tài)。RTX 的調試方法Event Viewer：記錄具體某一時刻，哪個進程在運行，和進程運行之間的切換10.3 源碼方式移植RTX系統(tǒng)第1步：在工程模板創(chuàng)建 RTX文件夾；第2步：添加源碼文件到相應文件夾；第3