RT-Thread操作系统 - 好文

一、RT-Thread与UCOS的简单比较
任务或线程调度
RT-Thread可选优先级抢占式调度，256/32/8个优先级，线程数不限。相同优先级线程时间片轮转调度。支持动态创建/销毁线程。
Ucos优先级抢占式调度。不允许相同优先级任务存在。256个优先级，最大256个任务。
FreeRTOS优先级抢占式调度，允许存在相同优先级线程。任务数不受限制。
同步/通信机制：
RT-Thread支持semaphore、mutex、mailbox、message
queue、event。mailbox可存储多条消息，任务等待可按照优先级进行排队。
UCOS信号量、互斥量、事件集、邮箱（邮箱最多只能存放一条消息），消息队列。
FreeRTOS信号量、互斥量、消息队列。
内存管理：
RT-Thread固定分区内存管理，小内存系统动态内存管理，大内存系统SLAB内存管理。
FreeRTOS动态内存。
UCOS固定大小内存管理。
定时器：
RT-Thread挂接到系统OS定时器的硬件定时器。
FreeRTOS依赖vTaskDelat()进行时间间隔处理。
UCOS只能使用OSTimeDly进行时间间隔处理。
中断嵌套：
RT-Thread–允许
FreeRTOS-允许
UCOS --不允许
二、RT-Thread的优点
RT-Thread是由中国开源社区主导开发的开源实时操作系统。它的优点是精巧、高效、稳定的实时内核。
三、使用RT-Thread开发的理由
免费开源
精巧、稳定、高效的实时内核，同时也是经过产品考核的实时内核。
由国内一批技术功底深厚的开发者进行维护
该系统支持ARM
Cortex-M3系统移植分支尤其对STM32提供了功能齐全的BSP开发包。实现驱动包括：串口、网络、SD卡、USB接口等；支持所有系统组件：基本系统、TCP/IP协议栈。文件系统、图形界面。

开发周期短，采用STM32芯片、稳定性高、实时性高。健壮、高效、可靠性高、实时性强。提供丰富的驱动。
四、使用多线程平台进行开发的要点
1、“多线程”：RT-Thread操作系统是基于多线程的实时操作系统。线程是RT-Thread的线程管理是进行下一步开发的基础。
2、以对象的编程思想使用C语言：RT-Thread实时操作系统中包含一个小型的、非常紧凑的对象系统。这个对象系统完全采用C语言。
3、熟练使用RealView MDK420编译调试平台、不同容量的STM32处理器需要进行一些相应的配置的改动。
五、RT-Thread结构组成
在运行RT-Thread之前，我们需要安装RealView MDK(正式版或评估版)4.2+，它不仅是软件仿真工具也是编译器连接工具。

/*************************************************************************************************************************/
文章将采用连载的形式，从内核线程、线程间各种通信机制、各种组件的使用等方面一一做介绍。另外文章主要讲解 RT-thread
的相关使用方法，即如何应用，而不是分析RT-thread 的内部具体实现机制。
 硬件平台
后续例子中所牵扯到的软硬件实验环境如下：操作系统：Windows XP SP3 开发编译环境：Keil MDK 4.54 版
对应硬件平台： stm32 RT_thread 综合实验平台仿真器：STlink
RT-thread 版本：1.1.0 版如果读者使用别的硬件平台，请稍改下里面的源码，使之与自己的目标板对应。

第一篇：认识 RT-thread
日期：2013-03-02

 RT-thread 简介

RT-Thread（实时线程操作系统）是国内 RT-Thread 工作室精心打造的稳定的开源实时操作系统，“她”是 RTT 核心成员历时 4
年，呕心沥血研发，力图突破国内没有小型稳定的开源实时操作系统局面的开山之作，曾获得“第六届中日韩开源软件竞赛”技术优胜奖（其他两个技术优胜奖获得者为淘宝的
OceanBase 和红旗的 Qomo Linux）它不仅仅是一款开源意义的硬实时操作系统（不是软的哦），也是一款产品级别的实时操作系统，目前已经被国
内十多家企业采用，被证明是一款能够稳定持续运行的操作系统。

RT-Thread 实时操作系统核心是一个高效的硬实时核心，它具备非常优异的实时性、稳定性、可剪裁性，当进行最小配置时，内核体积可以到 3k ROM
占用、1k RAM 占用。目前 RT-thread 支持的分支和包含的组件如下：

分支：

*
ARM Cortex-M3： STM32F1, STM32F2, LPC176xx, LPC18xx, LM3S, EFM32, MB9BF

*
ARM Cortex-M4： STM32F4, LM4S, LPC4300

*
ARM7TDMI: LPC2478, LPC2148, AT91SAM7S, AT91SAM7X, S3C44B0

*
ARM720T: SEP4020

*
ARM9: AT91SAM9260, S3C2440

*
NIOS-II

*
XILINX MicroBlaze

*
AVR32

*
Blackfin 533

*
MIPS: PIC32, Jz47xx

*
PPC450: taihu

*
x86

*
windows simulator (VC++)

组件

*
CMSIS, CMSIS-RTOS

*
RT-Thread DFS 文件系统：devfs, ELM FatFs, JFFS2, NFS, romfs, UFFS, YAFFS2

*
finsh shell （类似命令行的组件，RTT 的亮点哦）

*
libc: armlibc（针对 Keil MDK）, newlib

*
POSIX: pthreads, libdl

*
网络：lwIP 1.4.0

*
RT-Thread GUI

*
lua

*
Device Drivers: IIC, MTD NOR/NAND, RTC, SDIO, serial, SPI Bus/Device, USB
device/host

 RT-thread 授权

我们使用操作系统，应该都会考虑一个收费问题，使用 RT-thread，我们就不用担心这个问题了。RT-Thread 采用 GPL-V2
发布，并且承诺永久不会针对使用 RT-Thread 收费，用户只需要保留 RT-Thread 的 LOGO 既可以免费使用。

 下载 RT-thread 源码、资料

RT-thread 最新稳定版是 1.1.0 版，我们可登陆 RT-thread 官方网站
http://www.rt-thread.org <http://www.rt-thread.org>
，点击如下图中红色框中的超链接进行下载，同时也可以下载到其编程指南。

RT-thread 工作室人员除了进行 RT-thread 操作系统及其组件的开发维护外，还主导了
一些较大开源的软硬件项目，这些项目在其论坛中都可以找得到，也可以跟着这些开源项目去深入学习 RT-thread 的使用。

第二篇感受 RT-thread
日期：2013-03-12

 RT-thread 源码目录结构介绍解压源码后，会看到如下的文件和文件夹：

接下来简单说说各文件夹、文件的作用。 Bsp — 包含 RT-thread 的各个移植分支；
components — 包含 RT-thread 的各中组件：finsh、文件系统、网路协议栈等；
documentation — 一些介绍性的文档，包括其代码风格的要求；
examples — 各种示例代码，是很好的学习素材；
include — 一些头文件；
libcpu — 各种 CPU 体系结构下的相关移植； src — RT-thread 内核核心代码；
tools — 使用 scon 工具编译时的一些相关文件；
AUTHORS — RT-thread 开发者列表
COPYING — 权限说明

 第一次运行 RT-thread

RT-thread 成员已经为我们做好了各种平台下的移植，我们打开 bsp 目录下，stm32f10X 系列的对应分支，双击 MDK 下工程
project.Uv2，打开工程。

这个示例工程包含了 RT-thread 的内核、finsh 组件这两个最基本的部分，主代码完成了从 RT-thread
的启动到创建一个闪灯线程的过程，程序运行时会通过串口打印运行信息。我们根据目标板上的 LED 和串口引脚对应关系修改一下程序。
目标板 LED、串口电路如下：

led.c 中我们用 GPIOF8、GPIOF9 来替换原来的 GPIOE2、GPIOE3：

程序中默认使用串口 1 作为终端，针对我的目标板就无需改了，如果你的板子串口不是串口 1，则改动下面两处：

board.h 中：

rt_config.h 中：

编译后下载到目标板运行，我们会看到 D5 LED 灯以 1Hz 的频率闪烁，同时串口输出了系统启动信息：

OK，到这里，RT-Thread 就算是在我们的目标板上正常的运行起来了，是不是很简单呢？赶紧试试吧，心动不如行动！

第三篇搭建 RTT 最小系统工程
日期：2013-03-24

 建立自己的 RT-Thread 工程

为了后续增加例程方便，我重新生成了一个工程，见《篇 3-例程 1-重构 RTT 最小系统》，这个工程提取了官方 bsp 包中 stm32 分支中的相
关文件，重新组织文件结构，按照下图中的文件分配，重新生成了工程。

project ——存放 MDK 工程文件；

RT-thread ——存放 rtt 源码包（放在最外层）；

apps ——存放我们自己（用户）写的一些应用代码； drivers ——存放硬件外设驱动；
third_part ——存放第三方程序源码，比如 stm32 固件库、解码库等； obj ——目标文件；
这么一来，各类代码分类一清二楚，后续的例程都会按照这种格式去处理。例程将闪灯功能换成了流水灯功能，MDK 下文件目录如下图：

 RT-Thread 启动过程

我们分析一个系统的启动过程，一般都从 main 函数开始，我们点开 startup.c 找到 main 函数，main 函数就下面 3 行:

第一行是关中断的操作，第三行是返回退出（永远都执行不到），那么看来 Rt-Thread 的启动就在第二行中进行的，我们贴上
rtthread_startup()的内容来大致浏览一下其启动过程：
上面的函数完成了系统启动前的所有初始化动作，包括必要的硬件初始化、堆栈初始化、
系统相关组件初始化、用户应用程序初始化，然后启动调度机制。其中和用户密切想关的就是
rt_application_init()函数，用户线程的创建入口就在这个函数中（此函数函数名用户可自定义）。

 RT-Thread 的裁剪

我们在上面的启动函数中看到了如下的一些宏定义：

这些宏定义就是为了 RT-Thread 的可裁剪性而做的，对于其裁剪配置，我们在 rt_config.h
中进行，每个配置项的详细解释，请参考配置项上的英文解释和《RT-Thread 编程指南》。我们在应用过程中，要根据实际的使用情况来选择打开或屏蔽掉某些功能。

第四篇线程基本知识
日期：2013-03-24

 什么叫线程？

人们在生活中处理复杂问题时，惯用的方法就是“分而治之”，即把一个大问题分解成
多个相对简单、比较容易解决的小问题，小问题逐个被解决了，大问题也就随之解决了。同
样，在设计一个较为复杂的应用程序时，也通常把一个大型任务分解成多个小任务，然后通过运行这些小任务，最终达到完成大任务的目的。

在 RT-Thread 中，与上述小任务对应的程序实体就叫做“线程”（或任务），RT-Thread
就是一个能对这些小“线程”进行管理和调度的多“线程”操作系统。

 线程的组成

RT-Thread 中的“线程”一般由三部分组成：线程代码（函数）、线程控制块、线程堆栈，我们来看看《篇 3-例程 1-重构 RTT
最小系统》中的流水灯线程是如何构造的。

 线程代码：

上面即是一个典型的线程代码结构—无限死循环，当然还有一种线程结构是顺序执行的，比如初始化线程，它执行到 return（），就会返回，当其返回后，系统会在
idle 线程中将其删除，从而使其退出调度队列。一般情况下用户线程都将是一个无限循环结构。
 线程控制块：

static struct rt_thread led_thread;
其中线程控制块 rt_thread 结构体具体内容如下：

struct rt_thread
{
/* rt object */
char name[RT_NAME_MAX]; /< the name of thread */
rt_uint8_t type; /< type of object */
rt_uint8_t flags; /**< thread’s flags */

#ifdef RT_USING_MODULE
void *module_id; /**< id of application module */
#endif

rt_list_t list; /< the object list */
rt_list_t tlist; /< the thread list */

/* stack point and entry */
void *sp; /< stack point */
void *entry; /< entry */
void *parameter; /< parameter */
void *stack_addr; /< stack address */
rt_uint16_t stack_size; /**< stack size */

/* error code */
rt_err_t error; /**< error code */

rt_uint8_t stat; /**< thread stat */

/* priority */
rt_uint8_t current_priority; /< current priority */
rt_uint8_t init_priority; /< initialized priority */
#if RT_THREAD_PRIORITY_MAX > 32
rt_uint8_t number; rt_uint8_t high_mask;
#endif
rt_uint32_t number_mask;

#if defined(RT_USING_EVENT)
/* thread event */ rt_uint32_t event_set; rt_uint8_t event_info;
#endif

rt_ubase_t init_tick; /**< thread’s initialized tick */
UP MCU 工作室 14 / 17 http://shop73275611.taobao.com/
<http://shop73275611.taobao.com/>

它记录了线程的各个属性，系统用线程控制块链表对其进行管理
 线程堆栈：

static rt_uint8_t led_stack[ 512];
线程堆栈是一段连续的内存块，当线程切换后，为了满足线程切换和响应中断时保存 cpu 寄存器中的内容及任务调用其它函数时的准备，每个线程都要配有自己的堆栈

 创建一个我们自己的线程前面说了这么多，我们还是来自己建立一个线程，这样的话印象更深刻。
RT-Thread 中的线程分为静态线程（线程堆栈由编译器静态分配）和动态线程（线程堆栈由系统动态分配），在例程《篇 4-例程
1-自己创建静态、动态线程》中我们分别建立一个静态线程和动态线程，这两个线程的任务都是使板上的 LED 灯以 1Hz 频率闪烁。

编译此例程下载到板子中运行，我们看到 D3、D4 灯以同样的节奏闪烁，同时串口也打印出了如下的运行信息：

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