第10章 RTX操作系统介绍

1、温州大学物理与电子信息工程学院 杨卫波嵌入式系统原理与应用第10章 RTX操作系统介绍10.1 RTX操作系统介绍根据维基百科的定义，OS是一组管理硬件和为应用软件提供服务的软件。硬件的抽象硬件的抽象：OS的首要任务正是把繁杂的底层硬件的执行细节隐藏，提供给程序和用户一个相对抽象的概念。资源的管理资源的管理：如何优化资源的分配，减少有害的竞争，提高某些资源的共享效率，都是操作系统关心的核心话题。一个不成文的小经验：如果源程序大于1MB，那就有必要用RTOS了！10.2 RTX本课程以Keil公司开发的RTX实时操作系统作为学习对象，主要原因：RTX五脏俱全，是个完整且优秀的实时操作系统；RTX

2、对ARM设备Cortex-M系列的芯片有比较好的支持(自家产品)；更重要的是RTX不仅免费，而且其代码是开放的，可以自由查阅。RTX 系统的特色带有源码源码的免版税。支持时间片时间片、抢占式抢占式和合作式合作式调度。以低的中断延迟执行高速实时操作（对于M3/M4内核可以实现零中断延迟，零中断延迟零中断延迟是指ISR的中断相应时间和没有使用RTX系统是一样的，也就是说RTX内核库中没有关闭中断的操作）。小的空间占用，适用于资源受限的系统。不限制数量的任务，每个任务都具有 254 的优先级。不限制数量的信号量、互斥信号量、消息邮箱和软定时器。支持多线程和线程安全操作。使用 MDK 基于对话框的配置

3、向导，可以很方便的完成 MDK 的配置。市场领先的RTOS，您可以信心十足地在应用程序中使用 RTX。RTX 提供完全确定性确定性的行为，可以在预定义时间内（期限）处理事件和中断，这个主要得益于RTX的零中断延迟特性。18:39嵌入式系统原理与应用5描述描述RX Kernel支持的进程数支持的进程数最多256支持的信箱数支持的信箱数无限制支持的信号量数支持的信号量数无限制支持的互斥量数支持的互斥量数无限制支持的事件数支持的事件数每个进程16个支持的用户定时器数支持的用户定时器数无限制RAM 要求要求最少500字节代码要求代码要求小于5 K字节硬件要求硬件要求一个或多个片上时钟可用用户进程优先级

4、用户进程优先级1 - 255进程切换的时间进程切换的时间小于5sec 60MHz, 0 ws.中断停止时间中断停止时间小于1.8 sec 60MHz, 0 wsRTX的技术规范10.2 RTX 操作系统库方式移植移植前准备工作说明： RTX系统软件开发平台仅支持MDK，建议使用MDK4.74。找一个简单的工程，越简单越好，在这个简单的工程上面移植即可。简单工程里面不能有SysTick，PendSV 和 SVC这三个系统中断的使用，因为RTX系统要使用这三个中断。RTX 操作系统库方式移植第1步：使能 RTX；第2步：添加RTX系统的配置文件RTX_Conf_CM.cRTX_Conf_CM.c；

5、 10.2.3 RTX 操作系统配置说明在文件“RTX_Config.c”中进行配置Number of concurrent running tasks 参数范围 0 250，表示同时运行的最大任务数，空闲任务不包含在这个里面。Number of tasks with user-provided stack 参数范围 0 250，表示自定义任务堆栈的任务数，如果这个参数定义为 0 的话，表示所有的任务都是使用的配置向导里面第三个参数大小。Task statck size，表示系统分配的任务堆栈大小，单位字节。Check for the stack overflow，选择是否使能任务堆栈监测，选

6、上单选框表示使能，取消单选框表示禁能。Run in privileged mode选择是否使能特权级模式，选上单选框表示使能任务工作在特权级模式，取消单选框表示任务工作在非特权级模式。RTX 操作系统配置说明Hardware timer，Core SysTick 表示选择系统滴答定时器，一般情况下都是选用滴答定时器作为系统时钟节拍。Peripheral Timer 表示使用外设定时器。Timer clock value，表示定时器主频，单位 Hz。Timer tick value，表示系统时钟节拍周期，单位 us。Round-Robin Task switching，选择是否使能时间片调度。

7、Round-Robin Timeout ticks 范围 1 1000。表示时间片的大小，单位是系统时钟节拍个数。Number of user timers 范围 1 250。表示用户定时器个数，即软定时器个数。 ISR FIFO Queue size，表示 ISR FIFO 队列大小。中断服务程序中调用以 isr_ 开头的函数时，会将请求类型存到此缓冲中。10.2.4 RTX 操作系统应用实例n 任务运行在特权级模式。n 滴答定时器主频72MHz，这个也是STM32F103的主频。n 系统时钟节拍周期 1ms。RTX 操作系统应用实例OS_TID HandleTaskLED = NULL;O

8、S_TID HandleTaskLED = NULL; / /* * 任务句柄 * */ /intint main( main(voidvoid) ) bsp_Init(); bsp_Init(); /* 初始化外设 */ os_sys_init_user(AppTaskStart, os_sys_init_user(AppTaskStart, /* 任务函数 */2, 2, /* 任务优先级 */&AppTaskStartStk, &AppTaskStartStk, / /* * 任务栈 */sizeofsizeof(AppTaskStartStk); (AppTaskSta

9、rtStk); / /* * 任务栈大小*/ whilewhile (1); (1); #include#include bsp.hbsp.h / /* * 底层硬件驱动底层硬件驱动 * */ / #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; / /* * 任务栈任务栈 * */ /staticstatic uint64_t AppTaskStartStk512 / 8; uint64_t AppTaskStartStk512 / 8; / /* * 任务栈任务栈 * */ /RTX 操作系统应用实例_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, , / /* * 任务函数任务函数 */ 1, 1, / /* * 任务优先级任务优先级 */ &

12、; &AppTaskLEDStkAppTaskLEDStk, , / /* * 任务栈任务栈 */ sizeofsizeof( (AppTaskLEDStkAppTaskLEDStk); ); / /* * 任务栈大小，单位字节数任务栈大小，单位字节数 */ _task 意思是无返回值型函数声明和定义，编译器预编处理时用。_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嵌入式系统原理与应用13RTX流程图10.2.4 RTX 的调试方法 System and Viewer：Timer Number：0 表示使用芯片的滴答定时器，1 表外设定时器。Tick Timer：时钟节拍周期。Roud Robin Timeout：时间片调度时任务分配的时间片大小。Stack Size：任务栈大小，单位字节。Stack Overflow Check：设置是否支持栈溢出检测。Tack Usage：任务创建情况。User Timers：软件定时器个数。ID：任务的 ID 标示。Name：任务的函数名。Priority：任务优先级。State：任务状态。Delay：任务延迟时间。Event Value：任务当前的事件标志数值Event Mask：任务等待的事件标志数值Stack Load：任务堆栈利用率。只要os_idle_demon处于Running状态，那么很可能就是进入了死锁的状态。RTX 的调试方法Event Viewer：记录具体某一时刻，哪个进程在运行，和进程运行之间的切换10.3 源码方式移植RTX系统第1步：在工程模板创建 RTX文件夹；第2步：添加源码文件到相应文件夹；第3