RT-Thread-【2024-RSOC】星火一号学习记录-DAY2RT-Thread问答社区

【2024-RSOC】星火一号学习记录-DAY2

发布于 2024-07-23 21:20:00 浏览：547 订阅该版

[tocm]

## 了解RT-Thread内核

### 核心要素

+ 事件驱动：

中断机制和多任务

优先级抢占和时间片轮转调度

+ 资源共享

任务间通信和同步互斥

提供的机制有信号量、邮箱、消息队列、事件标志、互斥

## 重点

基于优先级的多进程抢占式调度

## RT-Thread内核启动流程

![](https://www.rt-thread.org/document/site/rt-thread-version/rt-thread-standard/programming-manual/basic/figures/rtt_startup.png)

尝试源码层观察：

我首先找到了星火一号开发板对应的BSP下`startup_xx.s`所对应的文件：![startup文件_路径](https://s1.imagehub.cc/images/2024/07/23/41cbf7d1868d4cd020b75af01f75746d.png)

下断点，开调试后发现在开发板启动过程中，该文件在初始化了一系列寄存器、设定r0等level之后又拉起了`SystemInit`、`__libc_init_array`、`entry`函数，其中`entry`函数拉起了`rtthread_startup()`：

```c
/**
 * @brief  This function will call all levels of initialization functions to complete
 *         the initialization of the system, and finally start the scheduler.
 *
 * @return Normally never returns. If 0 is returned, the scheduler failed.
 */
int rtthread_startup(void)
{
#ifdef RT_USING_SMP
    rt_hw_spin_lock_init(&_cpus_lock);
#endif
    rt_hw_local_irq_disable();

/* board level initialization
     * NOTE: please initialize heap inside board initialization.
     */
    rt_hw_board_init();

/* show RT-Thread version */
    rt_show_version();

/* timer system initialization */
    rt_system_timer_init();

/* scheduler system initialization */
    rt_system_scheduler_init();

#ifdef RT_USING_SIGNALS
    /* signal system initialization */
    rt_system_signal_init();
#endif /* RT_USING_SIGNALS */

/* create init_thread */
    rt_application_init();

/* timer thread initialization */
    rt_system_timer_thread_init();

/* idle thread initialization */
    rt_thread_idle_init();

#ifdef RT_USING_SMP
    rt_hw_spin_lock(&_cpus_lock);
#endif /* RT_USING_SMP */

/* start scheduler */
    rt_system_scheduler_start();

/* never reach here */
    return 0;
}
#endif /* RT_USING_USER_MAIN */

```

经过对比，该函数启动时会将内置的中断机制关闭，实际实现在`rt_hw_local_irq_disable()`而非教程图片上的`rt_hw_interrupt_disable()`

> 事实上，经过后续检查，`rt_hw_local_irq_disable()`调用了汇编的`rt_hw_interrupt_disable()`，具体实现如下：
> ![中断关闭](https://s1.imagehub.cc/images/2024/07/23/be046bb082afedc901ad5915dee73aec.png)
>
> 而在同文件下，我同时发现了对应的开启函数
> ![中断开启](https://s1.imagehub.cc/images/2024/07/23/24e7764ba1577cb26c5cd253be3940dc.png)

关闭中断机制的原因是避免在事件队列和优先级机制初始化过程中初始化操作被系统中断，即原子操作。

接下来，startup函数会逐步调用各种初始化函数，并在最后一步拉起事件队列启动应用层程序，全程只依赖单核CPU。

## 线程学习

### 线程控制块

在 RT-Thread 操作系统中 ，线程控制块是操作系统用于管理线程的一个数据结构。 它会存放线程的一些信息， 例如优先级、 线程名称、 线程状态等，也包含线程与线程之间连接用的链表结构， 线程等待事件集合等。

在源码中，该功能由一个结构体实现：

```c
/**
 * Thread structure
 */

struct rt_thread
{
    struct rt_object            parent;

/* stack point and entry */
    void                        *sp;                    /**< stack point */
    void                        *entry;                 /**< entry */
    void                        *parameter;             /**< parameter */
    void                        *stack_addr;            /**< stack address */
    rt_uint32_t                 stack_size;             /**< stack size */

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

```

结构体初始化完成后，将被链接到对象容器中（可以认为为我们在系统初始化过程中看见的`scheduler`对象）

### idle进程

该线程为闲置线程，即当当前主线程在休眠态时接管CPU的线程，可以用于看门狗的喂狗流程。

## 实操

```c
// main.c
#include <board.h>
#include <rtthread.h>
#include <drv_gpio.h>
#define THREAD_PRIORITY         25
#define THREAD_STACK_SIZE       512
#define THREAD_TIMESLICE        5
#define GPIO_LED_B    GET_PIN(F, 11)
#define GPIO_LED_R    GET_PIN(F, 12)
void light_B_entry(void* parameter)
{
    rt_pin_mode(GPIO_LED_B, PIN_MODE_OUTPUT);

while (1)
    {
        rt_kprintf("light_B_on\n");
        rt_pin_write(GPIO_LED_B, PIN_HIGH);
        rt_thread_mdelay(1000);
        rt_kprintf("light_B_off\n");
        rt_pin_write(GPIO_LED_B, PIN_LOW);
        rt_thread_mdelay(1000);
    }
}
void light_R_entry(void*parmeter)
{
    rt_pin_mode(GPIO_LED_R, PIN_MODE_OUTPUT);

while (1)
    {
        rt_kprintf("light_R_on\n");
        rt_pin_write(GPIO_LED_R, PIN_HIGH);
        rt_thread_mdelay(500);
        rt_kprintf("light_R_off\n");
        rt_pin_write(GPIO_LED_R, PIN_LOW);
        rt_thread_mdelay(500);
    }
}
void main(void){
    rt_thread_t light_B_tid;
    rt_thread_t light_R_tid;
    light_B_tid = rt_thread_create("light_B",
                                   light_B_entry, RT_NULL,
                                   THREAD_STACK_SIZE, THREAD_PRIORITY-1, THREAD_TIMESLICE);
    if (light_B_tid != RT_NULL)
    {
        rt_thread_startup(light_B_tid);
    }
    light_R_tid = rt_thread_create("light_R",
                                   light_R_entry, RT_NULL,
                                   THREAD_STACK_SIZE, THREAD_PRIORITY, THREAD_TIMESLICE);
    if (light_R_tid != RT_NULL)
    {
        rt_thread_startup(light_R_tid);
    }

}
```

该程序主要功能为让11号、12号位的灯不断交替闪烁，且频率不同，与此同时在终端输出通断结果。
![第二天多线程实验](https://s1.imagehub.cc/images/2024/07/23/08d7333031c94e54451a495690fbfb49.png)

以上为finsh输出及ps结果