第10章 RTX操作系統(tǒng)介紹

1、溫州大學(xué)物理與電子信息工程學(xué)院 楊衛(wèi)波嵌入式系統(tǒng)原理與應(yīng)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(yīng)用軟件提供服務(wù)的軟件。硬件的抽象硬件的抽象：OS的首要任務(wù)正是把繁雜的底層硬件的執(zhí)行細(xì)節(jié)隱藏，提供給程序和用戶一個(gè)相對(duì)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(jìng)爭(zhēng)，提高某些資源的共享效率，都是操作系統(tǒng)關(guān)心的核心話題。一個(gè)不成文的小經(jīng)驗(yàn)：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(kāi)發(fā)的RTX實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)作為學(xué)習(xí)對(duì)象，主要原因：RTX五臟俱全，是個(gè)完整且優(yōu)秀的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)；RTX

2、對(duì)ARM設(shè)備Cortex-M系列的芯片有比較好的支持(自家產(chǎn)品)；更重要的是RTX不僅免費(fèi)，而且其代碼是開(kāi)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(shí)間片時(shí)間片、搶占式搶占式和合作式合作式調(diào)度。以低的中斷延遲執(zhí)行高速實(shí)時(shí)操作（對(duì)于M3/M4內(nèi)核可以實(shí)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(yīng)時(shí)間和沒(méi)有使用RTX系統(tǒng)是一樣的，也就是說(shuō)RTX內(nèi)核庫(kù)中沒(méi)有關(guān)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(wù)，每個(gè)任務(wù)都具有 254 的優(yōu)先級(jí)。不限制數(shù)量的信號(hào)量、互斥信號(hào)量、消息郵箱和軟定時(shí)器。支持多線程和線程安全操作。使用 MDK 基于對(duì)話框的配置

3、向?qū)?，可以很方便的完?MDK 的配置。市場(chǎng)領(lǐng)先的RTOS，您可以信心十足地在應(yīng)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(yù)定義時(shí)間內(nèi)（期限）處理事件和中斷，這個(gè)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(yīng)用5描述描述RX Kernel支持的進(jìn)程數(shù)支持的進(jìn)程數(shù)最多256支持的信箱數(shù)支持的信箱數(shù)無(wú)限制支持的信號(hào)量數(shù)支持的信號(hào)量數(shù)無(wú)限制支持的互斥量數(shù)支持的互斥量數(shù)無(wú)限制支持的事件數(shù)支持的事件數(shù)每個(gè)進(jìn)程16個(gè)支持的用戶定時(shí)器數(shù)支持的用戶定時(shí)器數(shù)無(wú)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(gè)或多個(gè)片上時(shí)鐘可用用戶進(jìn)程優(yōu)先級(jí)

4、用戶進(jìn)程優(yōu)先級(jí)1 - 255進(jìn)程切換的時(shí)間進(jìn)程切換的時(shí)間小于5sec 60MHz, 0 ws.中斷停止時(shí)間中斷停止時(shí)間小于1.8 sec 60MHz, 0 wsRTX的技術(shù)規(guī)范10.2 RTX 操作系統(tǒng)庫(kù)方式移植移植前準(zhǔn)備工作說(shuō)明： RTX系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)僅支持MDK，建議使用MDK4.74。找一個(gè)簡(jiǎn)單的工程，越簡(jiǎn)單越好，在這個(gè)簡(jiǎn)單的工程上面移植即可。簡(jiǎn)單工程里面不能有SysTick，PendSV 和 SVC這三個(gè)系統(tǒng)中斷的使用，因?yàn)镽TX系統(tǒng)要使用這三個(gè)中斷。RTX 操作系統(tǒng)庫(kù)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(shuō)明在文件“RTX_Config.c”中進(jìn)行配置Number of concurrent running tasks 參數(shù)范圍 0 250，表示同時(shí)運(yùn)行的最大任務(wù)數(shù)，空閑任務(wù)不包含在這個(gè)里面。Number of tasks with user-provided stack 參數(shù)范圍 0 250，表示自定義任務(wù)堆棧的任務(wù)數(shù)，如果這個(gè)參數(shù)定義為 0 的話，表示所有的任務(wù)都是使用的配置向?qū)Ю锩娴谌齻€(gè)參數(shù)大小。Task statck size，表示系統(tǒng)分配的任務(wù)堆棧大小，單位字節(jié)。Check for the stack overflow，選擇是否使能任務(wù)堆棧監(jiān)測(cè)，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(quán)級(jí)模式，選上單選框表示使能任務(wù)工作在特權(quán)級(jí)模式，取消單選框表示任務(wù)工作在非特權(quán)級(jí)模式。RTX 操作系統(tǒng)配置說(shuō)明Hardware timer，Core SysTick 表示選擇系統(tǒng)滴答定時(shí)器，一般情況下都是選用滴答定時(shí)器作為系統(tǒng)時(shí)鐘節(jié)拍。Peripheral Timer 表示使用外設(shè)定時(shí)器。Timer clock value，表示定時(shí)器主頻，單位 Hz。Timer tick value，表示系統(tǒng)時(shí)鐘節(jié)拍周期，單位 us。Round-Robin Task switching，選擇是否使能時(shí)間片調(diào)度。

7、Round-Robin Timeout ticks 范圍 1 1000。表示時(shí)間片的大小，單位是系統(tǒng)時(shí)鐘節(jié)拍個(gè)數(shù)。Number of user timers 范圍 1 250。表示用戶定時(shí)器個(gè)數(shù)，即軟定時(shí)器個(gè)數(shù)。 ISR FIFO Queue size，表示 ISR FIFO 隊(duì)列大小。中斷服務(wù)程序中調(diào)用以 isr_ 開(kāi)頭的函數(shù)時(shí)，會(huì)將請(qǐng)求類(lèi)型存到此緩沖中。10.2.4 RTX 操作系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例n 任務(wù)運(yùn)行在特權(quán)級(jí)模式。n 滴答定時(shí)器主頻72MHz，這個(gè)也是STM32F103的主頻。n 系統(tǒng)時(shí)鐘節(jié)拍周期 1ms。RTX 操作系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例OS_TID HandleTaskLED = NULL;O

8、S_TID HandleTaskLED = NULL; / /* * 任務(wù)句柄 * */ /intint main( main(voidvoid) ) bsp_Init(); bsp_Init(); /* 初始化外設(shè) */ os_sys_init_user(AppTaskStart, os_sys_init_user(AppTaskStart, /* 任務(wù)函數(shù) */2, 2, /* 任務(wù)優(yōu)先級(jí) */&AppTaskStartStk, &AppTaskStartStk, / /* * 任務(wù)棧 */sizeofsizeof(AppTaskStartStk); (AppTaskSta

9、rtStk); / /* * 任務(wù)棧大小*/ whilewhile (1); (1); #include#include bsp.hbsp.h / /* * 底層硬件驅(qū)動(dòng)底層硬件驅(qū)動(dòng) * */ / #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(wù)棧任務(wù)棧 * */ /staticstatic uint64_t AppTaskStartStk512 / 8; uint64_t AppTaskStartStk512 / 8; / /* * 任務(wù)棧任務(wù)棧 * */ /RTX 操作系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)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(wù)函數(shù)任務(wù)函數(shù) */ 1, 1, / /* * 任務(wù)優(yōu)先級(jí)任務(wù)優(yōu)先級(jí) */ &

12、; &AppTaskLEDStkAppTaskLEDStk, , / /* * 任務(wù)棧任務(wù)棧 */ sizeofsizeof( (AppTaskLEDStkAppTaskLEDStk); ); / /* * 任務(wù)棧大小，單位字節(jié)數(shù)任務(wù)棧大小，單位字節(jié)數(shù) */ _task 意思是無(wú)返回值型函數(shù)聲明和定義，編譯器預(yù)編處理時(shí)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(yīng)用13RTX流程圖10.2.4 RTX 的調(diào)試方法 System and Viewer：Timer Number：0 表示使用芯片的滴答定時(shí)器，1 表外設(shè)定時(shí)器。Tick Timer：時(shí)鐘節(jié)拍周期。Roud Robin Timeout：時(shí)間片調(diào)度時(shí)任務(wù)分配的時(shí)間片大小。Stack Size：任務(wù)棧大小，單位字節(jié)。Stack Overflow Check：設(shè)置是否支持棧溢出檢測(cè)。Tack Usage：任務(wù)創(chuàng)建情況。User Timers：軟件定時(shí)器個(gè)數(shù)。ID：任務(wù)的 ID 標(biāo)示。Name：任務(wù)的函數(shù)名。Priority：任務(wù)優(yōu)先級(jí)。State：任務(wù)狀態(tài)。Delay：任務(wù)延遲時(shí)間。Event Value：任務(wù)當(dāng)前的事件標(biāo)志數(shù)值Event Mask：任務(wù)等待的事件標(biāo)志數(shù)值Stack Load：任務(wù)堆棧利用率。只要os_idle_demon處于Running狀態(tài)，那么很可能就是進(jìn)入了死鎖的狀態(tài)。RTX 的調(diào)試方法Event Viewer：記錄具體某一時(shí)刻，哪個(gè)進(jìn)程在運(yùn)行，和進(jìn)程運(yùn)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(yīng)文件夾；第3