RT-Thread 简介及架构
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RT-Thread 简介及架构
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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(yǔ)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(yǔ)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。
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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(kù)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,如下圖所示。 它具體包括以下部分:- 內(nèi)核層:RT-Thread 內(nèi)核,是 RT-Thread 的核心部分,包括了內(nèi)核系統(tǒng)中對(duì)象的實(shí)現(xiàn),例如多線程及其調(diào)度、信號(hào)量、郵箱、消息隊(duì)列、內(nèi)存管理、定時(shí)器等;libcpu/BSP(芯片移植相關(guān)文件 / 板級(jí)支持包)與硬件密切相關(guān),由外設(shè)驅(qū)動(dòng)和 CPU 移植構(gòu)成。
- 組件與服務(wù)層:組件是基于 RT-Thread 內(nèi)核之上的上層軟件,例如虛擬文件系統(tǒng)、FinSH 命令行界 面、網(wǎng)絡(luò)框架、設(shè)備框架等。采用模塊化設(shè)計(jì),做到組件內(nèi)部高內(nèi)聚,組件之間低耦合。
- RT-Thread 軟件包:運(yùn)行于 RT-Thread 物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)平臺(tái)上,面向不同應(yīng)用領(lǐng)域的通用軟件組件,由描述信息、源代碼或庫(kù)文件組成。RT-Thread 提供了開放的軟件包平臺(tái),這里存放了官方提供或開發(fā)者提供的軟件包,該平臺(tái)為開發(fā)者提供了眾多可重用軟件包的選擇,這也是 RT-Thread 生態(tài)的重要組成部分。軟件包生態(tài)對(duì)于一個(gè)操作系統(tǒng)的選擇至關(guān)重要,因?yàn)檫@些軟件包具有很強(qiáng)的可重用性,模塊化程度很高,極大的方便應(yīng)用開發(fā)者在最短時(shí)間內(nèi),打造出自己想要的系統(tǒng)。RT-Thread 已經(jīng)支持的軟件包數(shù)量已經(jīng)達(dá)到 60+,如下舉例:
1. 物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的軟件包:Paho MQTT、WebClient、mongoose、WebTerminal 等等。
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2. 腳本語(yǔ)言相關(guān)的軟件包:目前支持 JerryScript、MicroPython。
3. 多媒體相關(guān)的軟件包:Openmv、mupdf。
4. 工具類軟件包:CmBacktrace、EasyFlash、EasyLogger、SystemView。
5. 系統(tǒng)相關(guān)的軟件包:RTGUI、Persimmon UI、lwext4、partition、SQLite 等等。
6. 外設(shè)庫(kù)與驅(qū)動(dòng)類軟件包:RealTek RTL8710BN SDK。
7. 其他。
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的RT-Thread 简介及架构的全部?jī)?nèi)容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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