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实时系统UCOS&FreeRTOS

2024-04-26 15:12:51   0  举报

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AI智能生成

嵌入式STM32下使用UCOS III

STM32

ucosIII

嵌入式

FreeRTOS

模版推荐

作者其他创作

大纲/内容

UCOS III

内存管理

标准C

占用大量代码空间

没有线程安全

运行不确定性，每次调用时间不同

内存碎片化

特点

每个内存块大小一样

API

创建内存区

OSMemCreate

获取内存块

OSMemGet

释放内存块

OSMemPut

系统移植

uc- OS3

cfg

配置文件模版文件

Ports

接口文件，CPU与系统桥梁

Source

源码文件

Template

与动态Tick管理相关

uc- CPU

ARM-Cortex M

内核相关

uc- LIB

字符操作，数学，内存管理

任务调度

抢占式

不同优先级

时间片轮询 ‌

同一优先级

任务状态

运行状态

运行

同一时间只有一个任务处于运行

就绪

初始创建

被抢占

不可以阻塞

挂起

延时/等待事件就被挂起

休眠

任务被删除，但还没有交给系统

中断

中断打断

三大列表

就绪列表

准备运行的任务

OSRdyList【x】 x是优先级

Tick列表

等待超时/挂起超时的任务

OSTickList

挂起列表

等待信号量，事件

PendList

任务

初始化系统

OSInit

创建

OSTaskCreate

删除

OSTaskDel

开启任务

OSStart

队列

功能

任务到任务；中断到任务信息传递

功能代码

创建

OSQCreate

删除

OSQDel

写队列

OSQPost

读队列

OSQPend

清空队列

OSQQFlush

终止任务挂起等待消息队列

OSQPendAbout

特点

入队出队

传输数据

指针

多任务访问

出队阻塞

可设置阻塞事件

信号量

二值信号量

用途

互斥访问

类似互斥信号量，会出现优先级翻转

任务同步

更适合

特点

资源数 0/1

功能代码

创建

OSSemCreate

删除

OSSemDel

释放

OSSemPost

获取

OSSemPend

终止任务挂起等待信号量

OSSemPendAbort

强制设置资源数

OSSemSet

计数型信号量

用途

事件计数

资源管理

功能代码与二值信号量一致

优先级翻转

特点

低优先级先于高优先级执行

由于高优先级等待资源受阻塞，低优先级的任务先执行

互斥信号量

特点

拥有优先级的二值信号量

优先级继承

会将低优先级的任务提升到与其一样的优先级

功能代码

创建

OSMutexCreate

删除

OSMutexDel

获取

OSMutexPend

释放

OSMutexPost

任务内嵌信号量/队列

任务信号量

特点

只能本任务获取信号量，可以由其他任务或者中断释放

优点

内存更小

效率高

缺点

无法广播

API

获取

OSTaskSemPend

终止任务挂起等待信号量

OSTaskSemPendAbort

释放指定任务信号量

OSTaskSemPost

强制设置值

OSTaskSemSet

任务队列

特点

只能本任务获取，可以由其他任务或者中断释放

优点

内存更小

效率高

缺点

无法广播

API

清空

OSTaskQFlush

获取

OSTaskQPend

终止任务挂起等待消息队列

OSTaskQPendAbort

释放指定任务消息队列

OSTaskQPost

事件标志

特点

指示事件是否发生的比特位

事件组就是多个事件组成的整数

事件组最多32个事件标志

任务和中断进行写，只能有任务读

可以等待一位或者多位

API

创建

OSFlagCreate

删除

OSFlagDel

释放

OSFlagPost

获取

OSFlagPend

终止挂起等待事件

OSFlagPendAbort

获取任务等待到的事件

OSFlagPendGetFlagRdy

软件定时器

裁剪

OS_CFG_TMR_EN = 1 配置使用定时器

分辨率

OS_CFG_TICK_RATE_HZ / OS_CFG_TMR_TASK_RATE_HZ

种类

单次定时器

周期定时器

状态

未使用态

停止态

运行态

完成态

API

创建

OSTmrCreate

删除

OSTmrDel

获取剩余时间

OSTmrRemanGet

设置时间

OSTmrSet

开启定时器

OSTmrStart

获取状态

OSTmrStateGet

停止

OSTmrStrop

FreeRTOS

任务管理

多线程

消息队列

信号量

二值信号量

任务与任务间的同步

任务和中断间同步

计数信号量

互斥信号量

临界资源的访问

递归信号量

互斥量

锁

优先级继承机制

当低优先级任务正在占用该资源的时候，即便高优先级任务也只能等待。 这里高优先级任务无法 运行而低优先级任务可以运行的现象称为“优先级翻转”

暂时提高占有资源的低优先级任务的优先级

事件

标志位

任务与任务间的同步

任务和中断间同步

任务通知

特征

可以替代二值信号量、计数信号量、事件组，也可以替代 长度为 1 的队列

比通过信号量等 ICP 通信方式解除阻塞的任务要快 45%，并且更加省 RAM 内存空间

只能有一个任务接收通知消息，因为必须指定接收通知的任务

只有等待通知的任务可以被阻塞，发送通知的任务，在任何情况下都不会因为发 送失败而进入阻塞态

方式

如果有通知未读，不覆盖通知值

直接覆盖通知值

设置通知值的一个或者多个位，可以当做事件组来使用

递增通知值，可以当做计数信号量使用

软件定时器

特性

定时精度与系统时钟的周期有关。一般系统利用 SysTick 作为软件定时器的基础时钟

采用消息队列进行通信

分类

单次模式

周期模式

内存管理

heap_1.c

优：分配简单，时间确定

缺：只分配、不回收

heap_2.c

优：动态分配、最佳匹配

缺：碎片、时间不定

heap_3.c

优：调用标准库函数

缺：速度慢、时间不定

heap_4.c

优：相邻空闲内存可合并

缺：可解决碎片问题、时间不定

heap_5.c

优：在heap_4基础上支持分隔的内存块

缺：可解决碎片问题、时间不定

中断管理