《工业互联网安全测试技术》课件- 07 FreeRTOS

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IndustrialInternetSecurityTestingTechnologyGYHLWAQCSJS-007FreeRTOS第2章工控操作系统安全测试目录02FreeRTOS工控实现原理01FreeRTOS简介0101FreeRTOS简介01FreeRTOS简介(1)系统简介FreeRTOS是一个迷你的实时操作系统内核。作为一个轻量级的操作系统，功能包括：任务管理、时间管理、信号量、消息队列、内存管理、记录功能、软件定时器、协程等，可基本满足较小系统的需要。FreeRTOS等少数实时操作系统能在小RAM单片机上运行01FreeRTOS简介作为一个轻量级的操作系统，FreeRTOS提供的功能包括：任务管理、时间管理、内存管理、通信管理四大内容，可基本满足较小系统的需要。如图所示：(2)系统功能01FreeRTOS简介为什么我们要选择FreeRTOS？用户可配置内核功能多平台的支持目标代码小，简单易用强大的执行跟踪功能没有限制的任务数量遵循MISRA-C标准的编程规范●●●●(3)系统功能和特点0202FreeRTOS工控实现原理02FreeRTOS工控实现原理1）任务调度机制是嵌入式实时操作系统的一个重要概念，也是其核心技术。2）FreeRTOS既支持优先级调度算法也支持轮换调度算法。因此FreeRTOS采用双向链表方式。(1)任务调度机制的实现02FreeRTOS工控实现原理3）当进行任务调度时，调度算法首先实现优先级调度。系统按照优先级从高到低的顺序从就绪任务链表数组(usNumberOfItems)中寻找第一个不为0的优先级，此优先级即为当前最高就绪优先级，以此实现优先级调度。(1)任务调度机制的实现02FreeRTOS工控实现原理FreeRTOS提供的典型时间管理函数是vTaskDelay(相对延时)与vTaskDelayUntil(绝对延时)，其中调用相对延时函数来实现将任务延时一段特定时间的功能。每发生一个时钟节拍，内核就会把当前的系统节拍计数器加1。若计数器的结果为0，即发生溢出，内核会把溢出延时列表指针(pxOverflowDelayedTaskList)作为当前链表；否则，内核把延时列表指针(pxDelaycdTaskList)作为当前链表。(2)时间管理的实现02FreeRTOS工控实现原理(3)内存分配策略FreeRTOS提供了两种内存分配的策略，用户可以根据实际需要选择不同的内存分配策略。方法1：按照需求内存的大小简单地把一大块内存分割为若干小块，每个小块的大小对应于所需求内存的大小。02FreeRTOS工控实现原理(3)内存分配策略方法2：采用链表分配内存，可实现动态的创建、删除任务或队列。系统根据空闲内存块的大小按从小到大的顺序组织空闲内存链表。02FreeRTOS工控实现原理(4)FreeRTOS系统移植FreeRTOS操作系统可以被方便地移植到不同处理器上工作，现已提供了ARM、MSP430、AVR、PIC、STM32、C8051F等多款处理器的移植。02FreeRTOS工控实现原理(5)FreeRTOS应用场景1）无人驾驶，为了保障这些实时任务能在给定的时间内完成，需要一个实时系统对这些任务进行调度和管理。FreeRTOS系统能尽力保障每个任务能在一个已知的最大运行时间内完成。02FreeRTOS工控实现原理(5)FreeRTOS应用场景2）USBmassstorage设备，就是利用单片机的USB片上设备，模拟一个U盘。做这样的设备，主要内容就是响应来自USB主机的各种请求。当USB主机向设备发出请求的时候，USB硬件会产生一个IRQ，随后USB的中断服务