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【2024-RSOC】 DAY2 关于线程的学习分享

发布于 2024-07-24 16:39:44 浏览：436 订阅该版

[tocm]

# 【2024-RSOC】 DAY2  关于线程的使用和调度分析

## 线程内核介绍

[RT-Thread线程管理文档](https://www.rt-thread.org/document/site/#/rt-thread-version/rt-thread-standard/programming-manual/thread/thread)

此线程说明，为官方文档介绍。

## 线程示例

此笔记精讲该示例的代码形式：

这个例子创建一个动态线程初始化两个静态线程，动态线程一直重复红灯亮灭的过程。

```c
#include <rtthread.h>
#include <board.h>
#include <drv_gpio.h>
#define THREAD_PRIORITY         25
#define THREAD_STACK_SIZE       512
#define THREAD_TIMESLICE        5

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

/* 线程1的入口函数 */
static void thread1_entry(void *parameter)
{
    rt_uint32_t count = 0;
    rt_pin_mode(GPIO_LED_A, PIN_MODE_OUTPUT);
    while (1)
    {
        rt_kprintf("红灯亮\n");
        rt_pin_write(GPIO_LED_B, PIN_LOW);
        rt_thread_mdelay(1000);
        rt_kprintf("红灯亮完\n");
        rt_pin_write(GPIO_LED_B, PIN_HIGH);
        rt_thread_mdelay(2000);
    }
}

#ifdef rt_align
rt_align(RT_ALIGN_SIZE)
#else
ALIGN(RT_ALIGN_SIZE)
#endif

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_B, 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 */
    for (count = 0; count < 10 ; count++)
    {
        rt_kprintf("绿灯亮\n");
        rt_pin_write(GPIO_LED_A, PIN_LOW);
        rt_thread_mdelay(2000);
        rt_kprintf("绿灯亮完红灯亮\n");
        rt_pin_write(GPIO_LED_A, PIN_HIGH);
        rt_thread_mdelay(2000);
    }

rt_kprintf("thread2 exit\n");

/* 线程2运行结束后也将自动被系统脱离 */
}

static char thread3_stack[1024];
static struct rt_thread thread3;
/* 线程3入口 */
static void thread3_entry(void *param)
{
    rt_uint32_t count = 0;

/* 线程3拥有较高的优先级，以抢占线程1而获得执行 */
    for (count = 0; count < 10 ; count++)
    {
        /* 线程3打印计数值 */
        rt_kprintf("QAQ 亮不完啦！: (%d)\n", count);
        rt_thread_mdelay(8000);
    }
    rt_kprintf("thread3 exit\n");

/* 线程3运行结束后也将自动被系统脱离 */
}

/* 线程示例 */
int thread_sample(void)
{
    /* 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);
#ifdef RT_USING_SMP
    /* 绑定线程到同一个核上，避免启用多核时的输出混乱 */
    rt_thread_control(tid1, RT_THREAD_CTRL_BIND_CPU, (void*)0);
#endif

/* 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 - 1, THREAD_TIMESLICE);
#ifdef RT_USING_SMP
    /* 绑定线程到同一个核上，避免启用多核时的输出混乱 */
    rt_thread_control(&thread2, RT_THREAD_CTRL_BIND_CPU, (void*)0);
#endif
    rt_thread_startup(&thread2);

/* 初始化线程3，名称是thread3，入口是thread3_entry */
    rt_thread_init(&thread3,
                   "thread3",
                   thread3_entry,
                   RT_NULL,
                   &thread3_stack[0],
                   sizeof(thread3_stack),
                   THREAD_PRIORITY - 2, THREAD_TIMESLICE);
#ifdef RT_USING_SMP
    /* 绑定线程到同一个核上，避免启用多核时的输出混乱 */
    rt_thread_control(&thread3, RT_THREAD_CTRL_BIND_CPU, (void*)0);
#endif
    rt_thread_startup(&thread3);

return 0;
}

/* 导出到 msh 命令列表中 */
MSH_CMD_EXPORT(thread_sample, thread sample);

int main (void)
{
    return 0;
}
```
## 代码精讲

线程1为动态线程：

```c
/* 线程1的入口函数 */
static void thread1_entry(void *parameter)
{
    rt_uint32_t count = 0;

while (1)
    {
        /* 线程1采用低优先级运行，一直打印计数值 */
        rt_kprintf("thread1 count: %d\n", count ++);
        rt_thread_mdelay(500);
    }
}
```
#### 线程的入口函数

线程控制块中的 entry 是线程的入口函数，它是线程实现预期功能的函数。线程的入口函数由用户设计实现。一般有以下两种代码形式，而线程1即为两种模式的集合。

**无限循环模式：**
在实时系统中，线程通常是被动式的：这个是由实时系统的特性所决定的，实时系统通常总是等待外界事件的发生，而后进行相应的服务：

```c
  void thread1_entry(void *parameter)
{
    while (1)
    {
        /* 等待事件的发生 */

/* 对事件进行服务、进行处理 */
    }
}
```
注意：线程中不能陷入死循环操作，必须要有让出 CPU 使用权的动作，如循环中调用延时函数或者主动挂起。

用户设计这种无限循环的线程的目的，就是为了让这个线程一直被系统循环调度运行，永不删除。

**顺序执行或有限次循环模式：**
如简单的顺序语句、do while() 或 for()循环等，此类线程不会循环或不会永久循环，可谓是 “一次性” 线程，一定会被执行完毕。在执行完毕后，线程将被系统自动删除。

```c
static void thread1_entry(void *parameter)
{ 
        rt_kprintf("红灯亮\n"); /* 事件1 */
        rt_pin_write(GPIO_LED_B, PIN_LOW);
        rt_thread_mdelay(1000);  //延时1000ms
        rt_kprintf("红灯亮完\n");  /* 事件2 */
        rt_pin_write(GPIO_LED_B, PIN_HIGH);
        rt_thread_mdelay(2000);
}
```
线程2为静态线程：静态线程线程在运行完毕后自动被系统删除，即当count=10；

```c
/* 线程2入口 */
static void thread2_entry(void *param)
{
    rt_uint32_t count = 0;
    rt_pin_mode(GPIO_LED_B, 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 */
    for (count = 0; count < 10 ; count++)
    {
        rt_kprintf("绿灯亮\n");
        rt_pin_write(GPIO_LED_A, PIN_LOW);
        rt_thread_mdelay(2000);
        rt_kprintf("绿灯亮完红灯亮\n");
        rt_pin_write(GPIO_LED_A, PIN_HIGH);
        rt_thread_mdelay(2000);
    }

rt_kprintf("thread2 exit\n");

/* 线程2运行结束后也将自动被系统脱离 */
}
```
#### 线程的重要属性

#### 线程优先级

```c
#define THREAD_PRIORITY         25
```
初始设计优先级为25
即线程1的优先级为25

```c
int thread_sample(void)
{
    /* 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);
#ifdef RT_USING_SMP
    /* 绑定线程到同一个核上，避免启用多核时的输出混乱 */
    rt_thread_control(tid1, RT_THREAD_CTRL_BIND_CPU, (void*)0);
#endif

/* 如果获得线程控制块，启动这个线程 */
    if (tid1 != RT_NULL)
        rt_thread_startup(tid1);

```

而线程2的优先级为 THREAD_PRIORITY-1 = 25 - 1 = 24

所以线程2优先于线程1

```c
/* 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 - 1, THREAD_TIMESLICE);
#ifdef RT_USING_SMP
    /* 绑定线程到同一个核上，避免启用多核时的输出混乱 */
    rt_thread_control(&thread2, RT_THREAD_CTRL_BIND_CPU, (void*)0);
#endif
    rt_thread_startup(&thread2);
```

因为线程2绿灯亮起的延时是线程1红灯亮起的二倍，同理线程3：

![Snipaste_2024-07-24_16-35-56.jpg](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20240724/21b38b655e165e9ea3872385ff1d8aa1.jpg.webp)

命令：

```c
/* 导出到 msh 命令列表中 */
MSH_CMD_EXPORT(thread_sample, thread sample);

```

![Snipaste_2024-07-24_16-36-16.jpg](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20240724/1b9f30ff4f20eb6e106c0195be219435.jpg.webp)