RT-Thread-[2024-RSOC]多线程的学习分享RT-Thread问答社区

[2024-RSOC]多线程的学习分享

发布于 2024-07-23 21:33:27 浏览：139 订阅该版

[tocm]

## RT-Thread 夏令营心得

主要学习了关于 RT-Thread 的启动流程、线程的状态转换、线程的使用及源码分析等内容。以下是我对今天培训的心得总结。

### 1. RT-Thread 启动流程

RT-Thread 的启动流程是理解操作系统如何运行的基础。整个启动流程包括硬件初始化、系统初始化以及用户应用程序的启动。

- **硬件初始化**：系统启动后，首先进行硬件初始化，包括时钟、内存、串口等外设的初始化。
- **系统初始化**：接下来是 RT-Thread 内核的初始化，主要包括线程调度器的初始化、中断管理器的初始化、内存管理的初始化等。
- **应用程序启动**：最后是用户应用程序的启动，通常是在一个用户线程中运行的。用户可以在这个阶段添加自己的应用逻辑。

在 RT-Thread 的源码中，这个过程主要在 `main.c` 文件中实现。理解这个启动流程有助于我们更好地调试和开发基于 RT-Thread 的应用程序，下图是RT-Thread 启动流程图。MDK 的**扩展功能 `$Sub$$` 和 `$Super$$`**。可以给 main 添加 `$Sub$$` 的前缀符号作为一个新功能函数 `$Sub$$main`，这个 `$Sub$$main` 可以先调用一些要补充在 main 之前的功能函数（这里添加 RT-Thread 系统启动，进行系统一系列初始化），再调用 `$Super$$main` 转到 main() 函数执行，这样可以让用户不用去管 main() 之前的系统初始化操作。

![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20240723/9ac75fb6b6e30af38c5c46eb95f9d279.png.webp)

### 2. 线程状态转换

线程是 RT-Thread 中最基本的执行单元，每个线程都有其生命周期和状态转换。主要的线程状态包括：

- **初始状态（Init）**：线程被创建后，处于初始状态。
- **就绪状态（Ready）**：线程已经准备好执行，等待被调度。
- **运行状态（Running）**：线程正在被 CPU 执行。
- **挂起状态（Suspended）**：线程暂时停止执行，等待某个事件发生。
- **终止状态（Terminated）**：线程执行结束，进入终止状态。

线程状态转换是由线程调度器控制的。理解线程的状态转换有助于我们更好地设计和调试多线程应用程序。线程状态转换图如下。

![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20240723/14e5d90ca79aa0e3a1f05660ba3e2b87.png)

### 3. 线程使用及源码分析

在 RT-Thread 中，创建和管理线程非常方便。以下是创建一个线程的基本步骤：

1. 定义线程入口函数。
2. 使用 `rt_thread_create` 函数动态创建线程或 `rt_thread_init`函数静态创建线程，这里线程进入初始状态。
3. 使用 `rt_thread_startup` 函数启动线程，这里线程进入就绪状态。

在源码中，可以看到线程控制块 `rt_thread` 的定义，其中包含了线程的状态、优先级、栈指针等信息，其中线程控制块 `rt_thread` 的的父类`rt_object` 。通过阅读源码，可以深入了解 RT-Thread 对线程的管理机制。

### 4. RT-Thread 启动流程调试

调试 RT-Thread 的启动流程是开发过程中必不可少的一部分。常见的调试技巧包括：

- 使用调试工具设置断点，逐步跟踪启动流程。
- 使用 RT-Thread 的调试接口，查看线程的状态和系统资源的使用情况。

通过调试，可以发现并解决启动过程中可能存在的问题，确保系统能够稳定运行。

### 5. Markdown 基本语法

Markdown 是一种轻量级的标记语言，用于编写格式化的文档。以下是一些基本的 Markdown 语法：

- **标题**：使用 `#` 表示标题，`#` 的数量表示标题的级别。
- **列表**：使用 `-` 表示无序列表，使用数字表示有序列表。
- **链接**：使用 `[链接文本](链接地址)` 表示链接。
- **图片**：使用 `![图片描述](图片地址)` 表示图片。
- **代码块**：使用三个反引号（```）包围代码块。

通过使用 Markdown，可以方便地编写和维护技术文档。了解更多参考官方文档：https://markdown.com.cn/basic-syntax/

### 6. 调试技巧

调试是开发过程中不可或缺的环节。以下是一些调试 RT-Thread 的技巧：

- **设置断点**：在关键代码处设置断点，逐步调试程序。
- **查看变量**：在调试工具中查看变量的值，分析程序的运行状态。。
- **内存检查**：检查内存的分配和释放，防止内存泄漏和越界访问。

通过这些调试技巧，可以快速定位和解决问题，提高开发效率。

### 7. 导师嵌入式经验分享

在今天的培训中，导师还分享了他们在嵌入式开发中的一些宝贵经验。主要内容包括团队协作、代码错误处理以及常用工具。

#### 7.1. 团队协同的问题

团队协作在软件开发中至关重要，特别是对于嵌入式系统开发。以下是几种提高团队协作的方法：

- **软件开发管理**：使用版本控制、代码review、BUG管理的开发方法，进行项目管理，确保团队成员了解项目进展和问题。
- **引入 CI/CD**：持续集成（CI）和持续交付（CD）能够自动化构建、测试和部署流程，减少手动操作，提升效率和代码质量。

#### 7.2. 代码 Bug 解决方法

- **首先是要了解代码执行流程；**
- **还原并找到错误发生的过程、 分析出原因**；
- **然后进行优化， 并做进一步的调试。**

#### 7.3. 嵌入式工程师常用工具

嵌入式工程师在开发过程中会使用到各种工具，以下是一些常用的工具：

![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20240723/931e5e95713a59809b929159ac0341ee.png.webp)

## 8.线程代码练习

实现红灯亮灭10次，之后蓝灯闪烁。使用动态和静态两种方法创建线程，保证亮灯互不影响引入互斥操作
### 实验代码
``` 'c'
/*
 * 程序清单：创建、初始化/脱离线程
 *
 * 这个例子会创建两个线程，一个动态线程，一个静态线程。
 * 静态线程在运行完毕后自动被系统脱离，动态线程一直打印计数。
 */
#include <rtthread.h>
#include <board.h>
#include <drv_gpio.h>

#define THREAD_PRIORITY         25
#define THREAD_STACK_SIZE       512
#define THREAD_TIMESLICE        5

static rt_mutex_t dynamic_mutex = RT_NULL;
static rt_thread_t tid1 = RT_NULL;
#define GPIO_LED_B    GET_PIN(F, 11)
#define GPIO_LED_R    GET_PIN(F, 12)

/* 线程1的入口函数 */
static void thread1_entry(void *parameter)
{
    rt_uint32_t count = 0;
    rt_pin_mode(GPIO_LED_B, PIN_MODE_OUTPUT);
    while (1)
    {   rt_mutex_take(dynamic_mutex, RT_WAITING_FOREVER);
    
        rt_pin_write(GPIO_LED_B, PIN_LOW);
        rt_thread_mdelay(500); // 延时 500 毫秒

// 关闭 LED
        rt_pin_write(GPIO_LED_B, PIN_HIGH);
        rt_thread_mdelay(500); // 延时 500 毫秒
        /* 线程1采用低优先级运行，一直打印计数值 */
        rt_kprintf("蓝灯亮灭次数: %d\n", ++count);
        rt_mutex_release(dynamic_mutex);
        rt_thread_mdelay(500);  // 延时500毫秒
        
    }
}

static char thread2_stack[1024];
static struct rt_thread thread2;

/* 线程2入口 */
static void thread2_entry(void *param)
{
    rt_uint32_t count = 0;
    rt_pin_mode(GPIO_LED_R, PIN_MODE_OUTPUT);
    /* 线程2拥有较高的优先级，以抢占线程1而获得执行 */
    rt_mutex_take(dynamic_mutex, RT_WAITING_FOREVER);
    for (count = 0; count < 10 ; count++)
    {
        
        rt_pin_write(GPIO_LED_R, PIN_LOW);
        rt_thread_mdelay(500); // 延时 500 毫秒

// 关闭 LED
        rt_pin_write(GPIO_LED_R, PIN_HIGH);
        
        rt_thread_mdelay(500); // 延时 500 毫秒
        /* 线程1采用低优先级运行，一直打印计数值 */
        /* 线程2打印计数值 */
        rt_kprintf("红灯亮灭次数: %d\n", count);
        
    }
    rt_mutex_release(dynamic_mutex);
    //rt_thread_mdelay(500);
    rt_kprintf("thread2 exit\n");

/* 线程2运行结束后也将自动被系统脱离 */
}

/* 线程示例 */
int thread_sample(void)
{
    /* 创建一个动态互斥量 */
    dynamic_mutex = rt_mutex_create("dmutex", RT_IPC_FLAG_PRIO);
    if (dynamic_mutex == RT_NULL)
    {
        rt_kprintf("create dynamic mutex failed.\n");
        return -1;
    }

/* 创建线程1，名称是thread1，入口是thread1_entry */
    tid1 = rt_thread_create("thread1",
                            thread1_entry, RT_NULL,
                            THREAD_STACK_SIZE,
                            THREAD_PRIORITY, THREAD_TIMESLICE);
    /* 如果获得线程控制块，启动这个线程 */
    if (tid1 != RT_NULL)
        rt_thread_startup(tid1);

/* 初始化线程2，名称是thread2，入口是thread2_entry */
    rt_thread_init(&thread2,
                   "thread2",
                   thread2_entry,
                   RT_NULL,
                   &thread2_stack[0],
                   sizeof(thread2_stack),
                   THREAD_PRIORITY - 2, THREAD_TIMESLICE);

/* 启动线程2 */
    rt_thread_startup(&thread2);

return 0;
}

/* 导出到 msh 命令列表中 */
MSH_CMD_EXPORT(thread_sample, thread sample);
```
### 实验现象

![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20240723/df1436f543cd70966d46ea2461b03b06.png.webp)

![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20240723/4e427ae08629700dd7cb27039d6b8ee0.png.webp)

![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20240723/38c943d50463faab9dbc86680117949f.png.webp)

![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20240723/5243d097c6ff58feba201920a279d321.png.webp)

### 总结

今天的培训内容非常丰富，通过对 RT-Thread 启动流程、线程状态转换、线程使用及源码分析的学习，我对 RT-Thread 有了更深入的理解。同时，通过实际的调试操作，我掌握了很多实用的调试技巧。导师的经验分享也让我受益匪浅，了解到团队协作的重要性和解决代码错误的方法。这些知识和技能将对我今后的开发工作大有帮助。