如何理解嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)RT-Thread

這期內(nèi)容當(dāng)中小編將會(huì)給大家?guī)碛嘘P(guān)如何理解嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)RT-Thread，文章內(nèi)容豐富且以專業(yè)的角度為大家分析和敘述，閱讀完這篇文章希望大家可以有所收獲。

小編對(duì)RT-Thread系列操作系統(tǒng)做一個(gè)簡(jiǎn)介。

1.RT-Thread 概述

RT-Thread，全稱是 Real Time-Thread，顧名思義，它是一個(gè)嵌入式實(shí)時(shí)多線程操作系統(tǒng)，基本屬性之一是支持多任務(wù)，允許多個(gè)任務(wù)同時(shí)運(yùn)行并不意味著處理器在同一時(shí)刻真地執(zhí)行了多個(gè)任務(wù)。事實(shí)上，一個(gè)處理器核心在某一時(shí)刻只能運(yùn)行一個(gè)任務(wù)，由于每次對(duì)一個(gè)任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間很短、任務(wù)與任務(wù)之間通過任務(wù)調(diào)度器進(jìn)行非常快速地切換（調(diào)度器根據(jù)優(yōu)先級(jí)決定此刻該執(zhí)行的任務(wù)），給人造成多個(gè)任務(wù)在一個(gè)時(shí)刻同時(shí)運(yùn)行的錯(cuò)覺。在 RT-Thread 系統(tǒng)中，任務(wù)通過線程實(shí)現(xiàn)的，RT-Thread 中的線程調(diào)度器也就是以上提到的任務(wù)調(diào)度器。

RT-Thread 主要采用 C 語言編寫，淺顯易懂，方便移植。它把面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法應(yīng)用到實(shí)時(shí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，使得代碼風(fēng)格優(yōu)雅、架構(gòu)清晰、系統(tǒng)模塊化并且可裁剪性非常好。針對(duì)資源受限的微控制器（MCU）系統(tǒng)，可通過方便易用的工具，裁剪出僅需要 3KB Flash、1.2KB RAM 內(nèi)存資源的 NANO 版本（NANO 是 RT-Thread 官方于 2017 年 7 月份發(fā)布的一個(gè)極簡(jiǎn)版內(nèi)核)；而對(duì)于資源豐富的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，RT-Thread 又能使用在線的軟件包管理工具，配合系統(tǒng)配置工具實(shí)現(xiàn)直觀快速的模塊化裁剪，無縫地導(dǎo)入豐富的軟件功能包，實(shí)現(xiàn)類似 Android 的圖形界面及觸摸滑動(dòng)效果、智能語音交互效果等復(fù)雜功能。

相較于 Linux 操作系統(tǒng)，RT-Thread 體積小，成本低，功耗低、啟動(dòng)快速，除此以外 RT-Thread 還具有實(shí)時(shí)性高、占用資源小等特點(diǎn)，非常適用于各種資源受限（如成本、功耗限制等）的場(chǎng)合。雖然 32 位 MCU 是它的主要運(yùn)行平臺(tái)，實(shí)際上很多帶有 MMU、基于 ARM9、ARM11 甚至 Cortex-A 系列級(jí)別 CPU 的應(yīng)用處理器在特定應(yīng)用場(chǎng)合也適合使用 RT-Thread。

1.1許可協(xié)議

RT-Thread 系統(tǒng)完全開源，3.1.0 及以前的版本遵循 GPL V2 + 開源許可協(xié)議。從 3.1.0 以后的版本遵循 Apache License 2.0 開源許可協(xié)議，可以免費(fèi)在商業(yè)產(chǎn)品中使用，并且不需要公開私有代碼。

1.2RT-Thread 的架構(gòu)

近年來，物聯(lián)網(wǎng)（Internet Of Things，IoT）概念廣為普及，物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)發(fā)展迅猛，嵌入式設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)已是大勢(shì)所趨。終端聯(lián)網(wǎng)使得軟件復(fù)雜性大幅增加，傳統(tǒng)的 RTOS 內(nèi)核已經(jīng)越來越難滿足市場(chǎng)的需求，在這種情況下，物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)（IoT OS）的概念應(yīng)運(yùn)而生。物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)是指以操作系統(tǒng)內(nèi)核（可以是 RTOS、Linux 等）為基礎(chǔ)，包括如文件系統(tǒng)、圖形庫等較為完整的中間件組件，具備低功耗、安全、通信協(xié)議支持和云端連接能力的軟件平臺(tái)，RT-Thread 就是一個(gè) IoT OS。

RT-Thread 與其他很多 RTOS 如 FreeRTOS、uC/OS 的主要區(qū)別之一是，它不僅僅是一個(gè)實(shí)時(shí)內(nèi)核，還具備豐富的中間層組件。

2.RT-Thread 分類

2.1 RT-Thread完整版

包含眾多組件，可以自由裁剪。適用于需要使用RT-Thread的豐富功能，如各類外設(shè)、物聯(lián)網(wǎng)組件、軟件包等的場(chǎng)景。

2.2 RT-Thread Nano版

RT-Thread Nano 是一個(gè)極簡(jiǎn)版的硬實(shí)時(shí)內(nèi)核，它是由 C 語言開發(fā)，采用面向?qū)ο蟮木幊趟季S，具有良好的代碼風(fēng)格，是一款可裁剪的、搶占式實(shí)時(shí)多任務(wù)的 RTOS。其內(nèi)存資源占用極小，功能包括任務(wù)處理、軟件定時(shí)器、信號(hào)量、郵箱和實(shí)時(shí)調(diào)度等相對(duì)完整的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)特性。適用于家電、消費(fèi)電子、醫(yī)療設(shè)備、工控等領(lǐng)域大量使用的 32 位 ARM 入門級(jí) MCU 的場(chǎng)合。

下圖是 RT-Thread Nano 的軟件框圖，包含支持的 CPU 架構(gòu)與內(nèi)核源碼，還有可拆卸的 FinSH 組件。

支持架構(gòu)：ARM：Cortex M0/ M3/ M4/ M7 等、RISC-V 及其他。

功能：線程管理、線程間同步與通信、時(shí)鐘管理、中斷管理、內(nèi)存管理。

2.3 RT-Thread Smart 

RT-Thread Smart（簡(jiǎn)稱 rt-smart）是基于 RT-Thread 操作系統(tǒng)衍生的新分支，面向帶 MMU，中高端應(yīng)用的芯片，例如 ARM Cortex-A 系列芯片，MIPS 芯片，帶 MMU 的 RISC-V 芯片等。rt-smart 在 RT-Thread 操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上啟用獨(dú)立、完整的進(jìn)程方式，同時(shí)以混合微內(nèi)核模式執(zhí)行。

上述就是小編為大家分享的如何理解嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)RT-Thread了，如果剛好有類似的疑惑，不妨參照上述分析進(jìn)行理解。如果想知道更多相關(guān)知識(shí)，歡迎關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道。