RT-Thread-【2024-RSOC】day2-RT-Thread线程学习与感悟RT-Thread问答社区

【2024-RSOC】day2-RT-Thread线程学习与感悟

发布于 2024-07-24 06:25:44 浏览：142 订阅该版

[tocm]

#  Day2 笔记

上午：RT-Thread嵌入式实时系统，RT-Thread的启动流程，以及多线程。

下午：多线程的应用，gituee的应用

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##  实时系统

### 概念

实时系统是指在确定的时间内完成规定功能，并能对外部异步事件作出正确响应的计算机系统。

### 分类

硬实时系统，FIRM(严格) 实时系统，软实时系统。

### 衡量指标

响应时间，生存时间，吞吐量

### 嵌入式实时性系统

实时性，多任务并发性，异步事件，快速启动，运行空间，开发方式

###  Linux or RTOS

Linux是一个通用操作系统，其在嵌入式系统中的应用通常包含外设驱动支持、文件系统、网络连接和UI支持。

嵌入式系统通常使用RTOS，开源的RTOS常用FreeRTOS,uCOSII和RT-Thread。

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## RT-Thread 启动流程

![image-20240723200941596](C:\Users\26277\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20240723200941596.png)

系统启动入口：RT-Thread 规定的统一启动入口是 rtthread_startup() 函数。

硬件初始化：在 rtthread_startup() 函数中首先进行的是硬件的初始化，这通常包括 CPU、内存、外设等的初始化。

系统堆初始化：硬件初始化之后，系统会初始化系统堆，这是为应用程序和其他软件组件提供内存分配的基础。

打印版本信息：系统会打印出 RT-Thread 的版本信息，这对于调试和确认系统状态很有帮助。

定时器初始化：系统时钟是操作系统调度的基础，因此定时器初始化是紧接着进行的步骤。

调度器初始化：调度器是操作系统的核心组件之一，负责管理线程的执行顺序和时间。

信号初始化：如果系统配置了信号支持，这一步会初始化信号相关的机制。

创建 main 线程：操作系统会创建一个用户级的 main 线程，这个线程将承载用户的应用程序代码。

定时器线程初始化：如果系统需要定时器线程来处理定时任务，这一步会进行初始化。

空闲线程初始化：空闲线程是操作系统在没有其他线程可执行时运行的线程，通常执行一些低优先级的任务或者系统维护操作。

启动调度器：一旦调度器启动，系统将根据优先级等调度策略开始调度线程的执行。

用户入口函数：最后，系统会跳转到用户定义的 main() 函数，用户可以在该函数中编写自己的应用程序逻辑。

## 线程控制块

线程控制块是操作系统用于管理线程的一个数据结构。

线程控制块由结构体 struct rt_thread 定义并形成线程内核对象，再链接到内核对象容器中进行管理。

线程控制块 struct rt_thread 继承自基类 rt_object，在基类对象基础上进行扩展，增加了线程状态、优先级等属性。

### 线程状态转化

![image-20240723202719253](C:\Users\26277\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20240723202719253.png)

### 线程优先级

RT-Thread 线程的优先级是表示线程被调度的优先程度。线程越重要，赋予的优先级就越高 ，线程被调度的可能性才会越大。

RT-Thread 最大支持 256 个线程优先级(0~255)，数值越小的优先级越高，0 为最高优先级。

最低优先级默认分配给空闲线程使用 ，用户一般不使用。

### 空闲线程

空闲线程是系统创建的最低优先级的线程 ，线程状态永远为就绪态。它通常是一个死循环 ，且永远不能被挂起。

### 线程的管理

#### 线程的初始化

线程的初始化可以使用初始化静态线程对象。静态线程的线程句柄（或者说线程控制块指针） 、线程栈由用户提供。

注意，用户提供的栈首地址需做系统对齐。

#### 线程的调用

调用这个函数时 ，系统会从动态堆内存中分配一个线程句柄以及按照参数中指定的栈大小相应的空间。 分配出来的栈空间是按照 rtconfig.h 中配置的 RT_ALIGN_SIZE 方式对齐。

#### 线程的启动

创建成功后调用下面的函数接口让该线程进入就绪态

```c
rt_err_t rt_thread_startup(rt_thread_t thread)
```

并放到相应优先级队列中等待调度。如若线程优先级比当前线程优先级高 ，将立刻切换到这个线程。

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## 应用

```c
#include<rtthread.h>
#include<rtdbg.h>
#define DBG_TAG"main"
#define DBG_LVL DBG_LOG

/*定义线程栈和控制块*/
static rt_uint32_t thread1_stack[512];
static struct rt_thread thread1;
static char thread1_name[RT_NAME_MAX] = "thread";

static void thread1_entry(void *param)
{
    while (1)
    {
        /* 线程所做的操作循环打印Hello World */
        rt_kprintf("Hello World\n");
        rt_thread_mdelay(1000); // 线程休眠1000毫秒
    }
}
/* 线程初始化函数 */
int thread1_init(void)
{
    /* 创建线程1 */
    rt_thread_init(&thread1, thread1_name, thread1_entry, RT_NULL,
                   thread1_stack, sizeof(thread1_stack),
                   1, 10);
    /* 启动线程 */
    if (rt_thread_startup(&thread1) == RT_EOK)
    {
        rt_kprintf("Thread1 started successfully!\n");
    }
    else
    {
        rt_kprintf("Failed to start Thread1!\n");
    }
    return 0;
}
/* 程序入口 */
int main(void)
{
    /* 调用线程初始化函数 */
    thread1_init();
    /* 主线程循环 */
    while (1)
    {
        rt_thread_mdelay(1000); // 主线程休眠1秒
    }
    return 0;
}
```

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##  总结

通过今日的学习，让我对嵌入式实时性，RT-Thread的启动流程有了更加深刻的了解，尝试使用了git工具Typora的应用。