1、RTX操作系統(tǒng),目標,什么是RTX RTX主要功能 RTX技術(shù)規(guī)范 RTX工作原理 怎樣使用RTX內(nèi)核 怎樣設(shè)置RTX內(nèi)核 RTX編程應(yīng)用 步進馬達驅(qū)動模擬閃燈控制 交通燈控制,什么是RTX,RTX概述 RTX內(nèi)核是一個實時操作系統(tǒng)(RTOS)，可以同時運行多函數(shù)或是任務(wù)。在嵌入式運用中這是非常有用的。當然也可以不用RTOS開發(fā)實時程序不需要，例如通過循環(huán)執(zhí)行一個或多個任務(wù)。但有像RTX這樣的實時操作系統(tǒng)，可以解決眾多的調(diào)度、維護、定時等問題。 RTOS 可以自由地調(diào)度系統(tǒng)資源，比如CPU和內(nèi)存，并且提供一種任務(wù)間通信機制。 RTX內(nèi)核是一個強大的實時操作系統(tǒng)，可以很容易地使用和運行基于 AR

2、M7TDMI、ARM9或是 Cortex-M3 CPU 內(nèi)核的微控制器。,什么是RTX,RTX概述 RTX程序使用標準的C結(jié)構(gòu)編寫，運用RealView 編譯器進行編譯。RTX.H 頭文件定義了RTX函數(shù)以及宏，可以讓輕松地聲明任務(wù)并到RTOS所有特性。 RTX內(nèi)核可以輕松地使用實時執(zhí)行達器，該實時執(zhí)行器為基于ARM CPU核的微控制器提供。RTX內(nèi)核提供了一組C函數(shù)以及C宏，可以讓開發(fā)者使用在CPU中并行運行的任務(wù)去創(chuàng)建實時運用程序。,RTX主要功能,RTX有何功能 RTX的基本功能就是開始和停止任務(wù)（進程），除此 之外還支持進程通信。 例如任務(wù)的同步、共享資源（外設(shè)或內(nèi)存）的管理、任務(wù)之間

3、消息的傳遞。,RTX進程間通信,RTX提供了幾種不同的進程通信方法 ： 事件標志 信號量 互斥量 信箱 下面分別介紹RTX進程間各種通信：,RTX進程間通信,事件標志 事件標志是實現(xiàn)進程同步的主要方法，每個進程有16個事件標識可供使用，所以最多能等待16個不同的事件。也可以同時等待多個事件標志，這種情況下，如果這些事件標志是與的關(guān)系，那么這些事件標志必須都被置位后該進程才能繼續(xù)運行；如果這些事件標志是或的關(guān)系，那么這些事件標志中的一個或幾個被置位后該進程就可以繼續(xù)運行。 事件標志也可被ARM中斷功能置位。在這種機制下，通過使用ARM中斷函數(shù)設(shè)置任務(wù)等待的標志，可以使異步的外部事件和RTX核的任

4、務(wù)同步。,RTX進程間通信,信號量 在多任務(wù)實時操作系統(tǒng)中，需要特別的方法訪問共享資源。否則，這些任務(wù)對共享資源的同時訪問可能會導(dǎo)致數(shù)據(jù)的不一致或外設(shè)的錯誤操作。 解決訪問臨界資源問題的主要方法是信號量。信號量是包含了虛擬標志的軟件對象。內(nèi)核將標志給第一個請求的任務(wù)。在任務(wù)將其返回給信號量之前，沒有其他的任務(wù)可以獲取這個標志。只有擁有標志的任務(wù)才能訪問公共資源，這就阻止了其他的任務(wù)訪問和擾亂公共資源。 當信號量的標志不可用時，訪問它的進程將被掛起，一旦標志被返回，這個進程就會被喚醒。為了解決錯誤的等待條件，必須引入超時機制。,RTX進程間通信,互斥量 互斥量是解決進程同步問題的另一種方法。它們

5、用作對臨界區(qū)的訪問控制，只有擁有互斥量的進程才能訪問臨界區(qū)，其他試圖訪問臨界區(qū)的進程將被阻塞。,RTX進程間通信,信箱 有時進程之間需要交換消息，這在網(wǎng)絡(luò)中是很常見的，例如TCP-IP、UDP、ISDN等。 消息就是包含協(xié)議消息或幀的內(nèi)存塊的指針，這樣的內(nèi)存塊可以動態(tài)的分配和提供給用戶。為了防止內(nèi)存泄漏，用戶有責任正確地分配和回收內(nèi)存塊。 如果接收進程訪問信箱中的消息不存在，它將被掛起，直到該消息被發(fā)送進程發(fā)送到信箱中，該被掛起的接收進程才會被喚醒。,RTX技術(shù)規(guī)范,描述RTX Kernel 支持的進程數(shù)： 最多256 支持的信箱數(shù)： 無限制 支持的互斥量數(shù)： 無限制 支持的信號量數(shù)： 每個進

6、程16個 支持的用戶定時器數(shù)：無限制,RTX技術(shù)規(guī)范,描述RTX Kernel RAM 要求：最少500字節(jié) 代碼要求：小于5 K字節(jié) 硬件要求：一個或多個片上時鐘可用 用戶進程優(yōu)先級：1 255 進程切換的時間：小于5sec 60MHz, 0 ws. 中斷停止時間：小于1.8 sec 60MHz, 0 ws,使用RTX內(nèi)核的好處,RTX核的實時響應(yīng)是基于多任務(wù)并發(fā)執(zhí)行的思想，將系統(tǒng)必須響應(yīng)的任務(wù)被分成幾個更小的任務(wù)，這樣做有許多好處： 現(xiàn)實世界的事件通常是由并發(fā)事件組成的，這種模式可以被映射到軟件中； 不同的事件在需要時可隨時發(fā)生，將一個任務(wù)分割成可以獨立執(zhí)行的進程，使得這種情況可以實現(xiàn)；

7、任務(wù)的優(yōu)先級是可改變的；,使用RTX內(nèi)核的好處,一個大的模塊可以分割成幾個小的模塊，這樣做有利于程序的理解及模塊的管理； 通過將一個軟件分割成獨立的幾個部分可減小系統(tǒng)的復(fù)雜性，同時減少錯誤的發(fā)生，使測試更容易； 系統(tǒng)的擴展更加容易，只需要在系統(tǒng)中增加任務(wù)就可以實現(xiàn)； RTX核的實時性為實時應(yīng)用程序提供了許多方便，例如可以提供一個好的中斷處理、任務(wù)的周期性響應(yīng)及等待 函數(shù)的時限等。,RTX工作原理,ARM系統(tǒng)中使用RTX可管理目標系統(tǒng)的各種資源，RTX核管理哪些資源以及是怎樣管理這些資源的 呢？ 時間片中斷：RTX核使用一個標準的ARM定時器產(chǎn)生周期性的中斷，這個中斷即RTX核的時間片中斷。一些

8、RTX庫程序的超時和時間間隔值都是通過該RTX核時間片數(shù)目來設(shè)定的。 默認情況下，RTX核是通過定時器0來產(chǎn)生系統(tǒng)時鐘片。任何一個定時器都可以作為系統(tǒng)時鐘片產(chǎn)生器，在系統(tǒng)配置文件RTX Config.c可進行設(shè)置，RTX核時間片中斷每隔150000個機器周期產(chǎn)生一次，因此速度運行的標準ARM設(shè)備來說，其時鐘片是0.01秒或者說是100Hz(60MHz/4/150000)。,RTX工作原理,系統(tǒng)時鐘任務(wù) 節(jié)拍時鐘任務(wù)是系統(tǒng)任務(wù)，在每個時鐘節(jié)拍中斷中執(zhí)行，具有最高的優(yōu)先級，而且不會被搶占，其主要是用于任務(wù)間的切換。 RTX任務(wù)并非真正的并行執(zhí)行，而是時間片操作。將可用的CPU時間分割成了時間片，R

9、TX內(nèi)核將其分配給每個任務(wù)。由于時間片很短（默認是10ms），顯現(xiàn)出來的就好像任務(wù)是同時運行的一樣。 任務(wù)管理：RTX的所有任務(wù)都處在一個確定的狀態(tài)，這些狀態(tài)顯示了任務(wù)的情況,RTX工作原理,空閑任務(wù)：當沒有任務(wù)處于就緒態(tài)時，RTX核執(zhí)行空閑任務(wù)os_idle_demon。空閑任務(wù)是一個簡單的死循環(huán)，例如：for (;); 系統(tǒng)資源：RTX內(nèi)核任務(wù)由任務(wù)控制塊（TCB）定義。TCB是一個動態(tài)分配的存儲塊，包含了所有的任務(wù)控制以及變量信息。多任務(wù)協(xié)作 輪轉(zhuǎn)多任務(wù) 多任務(wù)的搶占 棧的管理 棧的管理 中斷函數(shù),配置RTX內(nèi)核,在使用RTX的嵌入式應(yīng)用程序中，必須對RTX內(nèi)核進行基礎(chǔ)配置。在文件夾Ke

10、ilARMStartup 中可以找到 RTX_Config.c ，它包含了所有的配置設(shè)置，并且可隨著不同的ARM設(shè)備而不同。在RTX_Config.c 中的配置選項可以： 指定當前運行任務(wù)的數(shù)目； 指定使用用戶自定堆棧任務(wù)的數(shù)目； 指定為每個任務(wù)分配堆棧的大小； 開啟或是禁止堆棧校核； 指定CPU定時器作為系統(tǒng)定時器；,配置RTX內(nèi)核,為選中的定時器指定輸入的時鐘頻率； 指定定時器節(jié)拍間隔； 開啟或是禁止輪轉(zhuǎn)任務(wù)調(diào)度； 為輪轉(zhuǎn)任務(wù)調(diào)度指定時間片； 定義空閑任務(wù)操作； 指定用戶定時器的數(shù)目； 為用戶定時器回調(diào)函數(shù)指定代碼； 注意： 在RL-RTX庫中沒有默認的配置，因此，必須為每一個工程添加 R

11、TX_Config.c配置文件。 為了適應(yīng)RTX內(nèi)核的特性，必須修改RTX_Config.c 中的配置。,RTX編程應(yīng)用-閃燈控制,RTX_Config.c文件中，部分配置參數(shù)說明如下表 ：,RTX編程應(yīng)用-閃燈控制,RTX_Config.c文件中，部分配置參數(shù)說明如下表 ：,閃燈控制,程序說明：本例程序模擬了一個步進馬達驅(qū)動。四個LED的閃爍模擬了四個輸出驅(qū)動階段的觸發(fā)。在程序中定義了以下5個任務(wù) t_phaseA; 實現(xiàn)LED1的亮滅并調(diào)用signal_func (t_phaseB);函數(shù)。 t_phaseB; 實現(xiàn)LED2的亮滅并調(diào)用signal_func (t_phaseC); 函數(shù)。

12、 t_phaseC; 實現(xiàn)LED3的亮滅并調(diào)用signal_func (t_phaseA);函數(shù)。 t_clock; 實現(xiàn)LED4的亮滅 t_lcd; 實現(xiàn)LCD屏幕內(nèi)容顏色的變化,閃燈控制,os_sys_init；實現(xiàn)了在rtx kernel初始化后，任務(wù)就開始執(zhí)行,閃燈控制,部分代碼說明 main函數(shù)： int main (void) SystemInit(); /* 初始化時鐘*/ STM_EVAL_LEDInit(LED1); /* 初始化LED燈*/ STM_EVAL_LEDInit(LED2); STM_EVAL_LEDInit(LED3); STM_EVAL_LEDInit(LE

13、D4); STM3210C_LCD_Init(); /初始化LCD LCD_Clear(White); os_sys_init (init); /* 初始化 RTX 并且開始執(zhí)行 init任務(wù) */ ,閃燈控制,init任務(wù) _task void init (void) os_mut_init(mut_GLCD);/*初始化一個互斥量mut_GLCD，任務(wù)執(zhí)行期間持有這個互斥量，執(zhí)行完后釋放掉*/ t_phaseA = os_tsk_create (phaseA, 0); /* 創(chuàng)建任務(wù) phaseA */ t_phaseB = os_tsk_create (phaseB, 0); /*創(chuàng)建任

14、務(wù) phaseB */ t_phaseC = os_tsk_create (phaseC, 0); /*創(chuàng)建任務(wù) phaseC */ t_clock = os_tsk_create (clock, 0); /*創(chuàng)建任務(wù) clock */ t_lcd = os_tsk_create (lcd, 0); /*創(chuàng)建任務(wù) lcd */ os_evt_set (0 x0001, t_phaseA); /*發(fā)送信號事件0 x0001 到任務(wù)phaseA ，喚醒它*/ os_tsk_delete_self (); /*刪除自身，以實現(xiàn)任務(wù)的切換*/ ,閃燈控制,說明：當系統(tǒng)啟動時，在運行任何任務(wù)前RTX k

15、ernel必須先啟動起來，在C main函數(shù)中調(diào)用os_sys_init函數(shù)，把第一個任務(wù)名init作為參數(shù)給os_sys_init()函數(shù)。這保證了在rtx kernel初始化后，任務(wù)就開始執(zhí)行了而不是還在main函數(shù)中執(zhí)行。然后刪除自身，實現(xiàn)任務(wù)切換。,閃燈控制,任務(wù)phaseA 分析 _task void phaseA (void) for (;) os_evt_wait_and (0 x0001, 0 xffff); /*用來等待所有事件標記為ox0001的事件發(fā)生，oxffff表示一直等待直到時間片用完 */ LED_On (LED1); /點亮LED1 signal_func (t

16、_phaseB); /* 發(fā)信號給任務(wù)t_phaseB ，給t_clock任務(wù)設(shè)了一個標記0 x0100并執(zhí)行這個任務(wù)，給t_phaseB設(shè)了標記0 x0001，并執(zhí)行任務(wù)t_phaseB*/ LED_Off(LED1); /熄滅LED1 ,閃燈控制,簡要說明 在t_phaseA中調(diào)用了signal_func(t_phaseB),則給t_clock任務(wù)設(shè)了一個標記0 x0100并執(zhí)行這個任務(wù)，給t_phaseB設(shè)了標記0 x0001，并執(zhí)行任務(wù)t_phaseB。由于在t_phaseA任務(wù)中調(diào)用了os_evt_wait_and (0 x0001, 0 xffff);t_phaseB的標記和t_p

17、haseA相同，所以當時間片沒到時,有一段時間t_phaseA任務(wù)和t_phaseB任務(wù)是同步的，即LED1和LED2有一段時間是同時亮的。并且給t_clock設(shè)置了事件標記，該任務(wù)實現(xiàn)了LED4每隔一定時間亮一下。t_phaseB和t_phaseC任務(wù)和t_phaseA類似。而t_lcd這個任務(wù)當時間片輪到它時才執(zhí)行。,RTX編程應(yīng)用-紅綠燈控制,簡述： TRAFFIC例子是一個行人交通燈控制的例程，介紹使用RTX核實時操作系統(tǒng)設(shè)計多任務(wù)應(yīng)用程序的基本方法。在用戶定義的時間內(nèi)，交通燈亮；在這個時間外，黃燈亮；如果行人按了請求按鈕，交通燈立即顯示為行人通過狀態(tài)，否則交通燈繼續(xù)運行。,RTX編程

18、應(yīng)用-紅綠燈控制,該交通燈控制可分為如下幾個進程共同實現(xiàn)的 ： 初始化進程：初始化一系列的接口、啟動其他進程。一旦初始化任務(wù)完成，這個進程立刻被它自己撤銷。 命令進程：命令處理器控制交通燈的控制，該進程用于控制和處理接受到的一系列命令。 亮燈進程：當時鐘時間在活動時間范圍以內(nèi)時，控制交通燈的相位。 讀命令進程：讀取行人按鈕進程、向點燈進程發(fā)送信號 退出命令字符：如果在串行流有ESC字符，命令進程將終止顯示命令。,RTX編程應(yīng)用-紅綠燈控制,本示例主要模擬交通紅綠燈控制。在某個指定的時間內(nèi)交通燈操作，若不在這個時間范圍內(nèi)則黃等閃爍。假如有一個行人按下按鈕請求，這個交通燈立即進入可以行走的狀態(tài)，否

19、則交通燈繼續(xù)工作，因此大概可分為7個任務(wù)，具體如下： init ； 初始化串口并開始其它任務(wù)，刪除自身。 command ；控制處理從串口接收的命令 clock ； 控制時間 blinking ； 當時間超過交通燈運行的范圍，黃燈閃爍 lights ； 當時間在交通燈運行期間控制交通燈 keyread ； 讀取行人按鈕并發(fā)送信號給任務(wù)lights get_escape；如果在串口中一個ESC字符，則命令任務(wù)獲得一個信號來終結(jié)命令任務(wù)的顯示。,RTX編程應(yīng)用-紅綠燈控制,代碼分析 TRAFFIC.C文件：包含交通燈控制程序 SERIAL.C文件：通過事件來實現(xiàn)中斷驅(qū)動串行接口。該文件包含函數(shù)pu

20、tchar及getkey，高級I/O函數(shù)printf和getline可調(diào)用這些低級的I/O函數(shù)。不使用中斷驅(qū)動串行I/O口，交通燈控制程序也可以運行，但是效果不好。 GETLINE.C文件：從串口接受到字符的命令行編輯器。該源文件也被MEASURE運用程序使用。,RTX編程應(yīng)用-紅綠燈控制,main函數(shù)和閃燈實驗一樣：當系統(tǒng)啟動時，在運行任何任務(wù)前RTX kernel必須先啟動起來，在C main函數(shù)中調(diào)用os_sys_init函數(shù)，把第一個任務(wù)名init作為參數(shù)給os_sys_init()函數(shù)。這保證了在rtx kernel初始化后，任務(wù)就開始執(zhí)行了而不是還在main函數(shù)中執(zhí)行。,RTX編程

21、應(yīng)用-紅綠燈控制,init函數(shù)任務(wù)分析 _task void init (void) t_clock = os_tsk_create (clock, 0); /* 創(chuàng)建時鐘任務(wù) */ t_lcd = os_tsk_create (lcd, 0); /* 創(chuàng)建lcd任務(wù) */ os_dly_wait (50); /延時50個時鐘周期 /* 創(chuàng)建命令任務(wù) */ t_command = os_tsk_create_user (command,0, /*刪除自身，停止init任務(wù)，以實現(xiàn)任務(wù)的切換*/ ,RTX編程應(yīng)用-紅綠燈控制,clock任務(wù)功能是：以秒為單位進行計時，當display_time=

22、TRUE時，發(fā)信號給command任務(wù)。 _task void clock (void) os_itv_set (100); /* 設(shè)置間隔為1秒 */ while (1) /* 時鐘死循環(huán) */ if (+ctime.sec = 60) /* 秒計時 */ ctime.sec = 0; if (+ctime.min = 60) /* 分計時 */ ctime.min = 0; if (+ctime.hour = 24) /* 小時計時 */ ctime.hour = 0; if (display_time) /* if 當設(shè)置時間等于當前時間 */ os_evt_set (0 x0001,t

23、_command); /* 發(fā)送信號給 command 任務(wù)改變時間 */ os_itv_wait (); /* 1s間隔等待 (已經(jīng)設(shè)置為 1s ) */ ,RTX編程應(yīng)用-紅綠燈控制,Lcd任務(wù)功能：字符內(nèi)容顯示，顏色，背景設(shè)置 _task void lcd (void) LCD_Clear(White); /* 清除LCD */ for (;) os_mut_wait(mut_GLCD, 0 xffff); LCD_SetBackColor(Blue); /* 設(shè)置字體背景顏色 */ LCD_SetTextColor(White); /* 設(shè)置字體顏色 */ LCD_DisplayStr

24、ingLine(Line0, “ MCBSTM32C Demo ”); /*調(diào)用LCD驅(qū)動函數(shù)，顯示字符*/ LCD_DisplayStringLine(Line1, RTX Traffic ); LCD_DisplayStringLine(Line2, ); LCD_DisplayStringLine(Line8, Press KEY to PASS ); os_mut_release(mut_GLCD); os_dly_wait (400); /*延時*/ os_mut_wait(mut_GLCD, 0 xffff); LCD_SetBackColor(Blue); /* Set the Text Color */ LCD_SetTextColor(Red); /* Set the Text Color */ LCD_DisplayStringLine(Line0, MCBSTM32C Demo ); LCD_DisplayStringLine(Line1, RTX Traffic ); LCD_DisplayStringLine(Line2, ); LCD_DisplayStringLine(Line8, Press KEY to PASS ); os_mut_rel