嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)原理與最佳實(shí)踐

前言
第1章　嵌入式操作系統(tǒng)基礎(chǔ) 1
1.1　嵌入式軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 1
1.1.1　輪詢(xún)系統(tǒng) 1
1.1.2　前后臺(tái)系統(tǒng) 1
1.1.3　多任務(wù)系統(tǒng) 2
1.2　多任務(wù)機(jī)制概述 3
1.2.1　時(shí)鐘節(jié)拍 3
1.2.2　多任務(wù)機(jī)制 4
1.2.3　任務(wù)上下文 5
1.2.4　任務(wù)切換 5
1.2.5　任務(wù)的時(shí)間片和優(yōu)先級(jí) 7
1.2.6　任務(wù)調(diào)度和調(diào)度方式 8
1.2.7　任務(wù)調(diào)度算法 9
1.2.8　任務(wù)狀態(tài) 12
1.3　同步、互斥和通信 12
1.3.1　任務(wù)等待和喚醒機(jī)制 13
1.3.2　任務(wù)互斥和優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn) 14
1.3.3　優(yōu)先級(jí)天花板和優(yōu)先級(jí)繼承 15
1.4　中斷機(jī)制 17
1.4.1　中斷流程概述 18
1.4.2　中斷優(yōu)先級(jí) 19
1.4.3　中斷嵌套 19
1.4.4　中斷時(shí)序 20
1.5　Trochili RTOS介紹 22
第2章　線程管理與調(diào)度 23
2.1　線程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 23
2.1.1　線程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 23
2.1.2　線程的狀態(tài) 25
2.1.3　線程優(yōu)先級(jí) 27
2.1.4　線程時(shí)間片 28
2.1.5　線程棧管理 28
2.1.6　線程函數(shù)和線程數(shù)據(jù) 29
2.2　線程隊(duì)列設(shè)計(jì) 29
2.3　線程調(diào)度機(jī)制設(shè)計(jì) 32
2.3.1　線程調(diào)度模型 32
2.3.2　線程調(diào)度算法 33
2.3.3　線程調(diào)度步驟 33
2.4　線程管理和調(diào)度實(shí)現(xiàn) 34
2.4.1　線程初始化 35
2.4.2　線程激活 35
2.4.3　線程休眠 37
2.4.4　線程掛起 40
2.4.5　線程解掛 42
2.4.6　線程延時(shí) 44
2.4.7　線程延時(shí)取消 46
2.4.8　線程主動(dòng)調(diào)度 48
2.4.9　線程優(yōu)先級(jí)設(shè)定 50
2.4.10　線程時(shí)間片修改 58
2.5　系統(tǒng)守護(hù)線程 58
2.6　線程應(yīng)用演示 59
2.6.1　線程激活和休眠演示 59
2.6.2　線程掛起和解掛演示 62
2.6.3　線程延時(shí)演示 65
2.6.4　線程主動(dòng)調(diào)度演示 67
2.6.5　線程優(yōu)先級(jí)修改演示 70
2.6.6　線程時(shí)間片修改演示 73
第3章　線程同步和通信 77
3.1　線程阻塞隊(duì)列 77
3.2　線程阻塞記錄 78
3.3　IPC機(jī)制底層支撐函數(shù) 79
3.3.1　線程阻塞隊(duì)列初始化 80
3.3.2　保存線程阻塞信息 80
3.3.3　清除線程阻塞信息 80
3.3.4　讀取線程阻塞結(jié)果 80
3.3.5　線程阻塞過(guò)程 80
3.3.6　解除線程阻塞過(guò)程 81
3.3.7　解除最佳線程阻塞過(guò)程 81
3.3.8　解除全部線程阻塞過(guò)程 81
3.3.9　強(qiáng)制解除線程阻塞 81
3.3.10　休眠被阻塞的線程 81
3.3.11　設(shè)置被阻塞線程的優(yōu)先級(jí) 82
第4章　信號(hào)量設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 83
4.1　信號(hào)量的基本知識(shí) 83
4.1.1　二值信號(hào)量的概念 83
4.1.2　計(jì)數(shù)信號(hào)量的概念 84
4.1.3　信號(hào)量的操作 85
4.1.4　信號(hào)量的應(yīng)用 86
4.2　信號(hào)量設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) 90
4.2.1　信號(hào)量的初始化 92
4.2.2　信號(hào)量的取消初始化 92
4.2.3　信號(hào)量的獲取 93
4.2.4　信號(hào)量的釋放 98
4.2.5　終止線程阻塞 103
4.2.6　信號(hào)量刷新 104
4.3　信號(hào)量應(yīng)用演示 104
4.3.1　線程間的信號(hào)量單向同步 105
4.3.2　線程間的信號(hào)雙向同步 107
4.3.3　線程和ISR的信號(hào)同步 110
4.3.4　線程間的資源共享 113
4.3.5　多線程的信號(hào)同步 116
4.3.6　強(qiáng)制解除線程阻塞 120
4.3.7　信號(hào)量取消初始化 123
第5章　互斥量設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) 126
5.1　互斥量基礎(chǔ)知識(shí) 126
5.1.1　互斥量的概念 126
5.1.2　互斥量的操作 127
5.1.3　互斥量的應(yīng)用 128
5.2　互斥量設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) 129
5.2.1　互斥量的初始化 130
5.2.2　互斥量取消初始化 130
5.2.3　互斥量的加鎖 131
5.2.4　互斥量的釋放 134
5.2.5　終止線程阻塞 137
5.2.6　互斥量刷新 137
5.3　互斥量應(yīng)用演示 139
5.3.1　線程間的資源共享 139
5.3.2　強(qiáng)制解除線程阻塞 142
5.3.3　互斥量刷新 144
5.3.4　互斥量取消初始化 147
第6章　郵箱設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) 151
6.1　郵箱基礎(chǔ)知識(shí) 151
6.1.1　郵箱的概念 151
6.1.2　郵箱的操作 153
6.1.3　郵箱的典型應(yīng)用 153
6.2　郵箱功能設(shè)計(jì) 156
6.2.1　郵箱的初始化 158
6.2.2　郵箱的取消初始化 158
6.2.3　接收郵件 159
6.2.4　發(fā)送郵件 163
6.2.5　終止線程阻塞 168
6.2.6　郵箱刷新 168
6.2.7　郵箱廣播 169
6.3　郵箱應(yīng)用演示 170
6.3.1　線程間的異步數(shù)據(jù)傳輸 170
6.3.2　線程和ISR間的異步數(shù)據(jù)傳輸 173
6.3.3　線程間的單向同步數(shù)據(jù)傳輸 176
6.3.4　線程間的雙向同步數(shù)據(jù)傳輸 179
6.3.5　多線程同步與郵箱刷新 183
6.3.6　多線程同步與郵箱廣播 188
6.3.7　強(qiáng)制解除線程阻塞 192
6.3.8　郵箱取消初始化 195
第7章　消息隊(duì)列設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 199
7.1　消息隊(duì)列基礎(chǔ) 199
7.1.1　消息隊(duì)列的概念 199
7.1.2　消息隊(duì)列的操作 201
7.1.3　消息隊(duì)列的典型應(yīng)用 203
7.2　消息隊(duì)列功能設(shè)計(jì) 207
7.2.1　消息隊(duì)列初始化 209
7.2.2　消息隊(duì)列取消初始化 209
7.2.3　消息接收 210
7.2.4　消息發(fā)送 215
7.2.5　消息廣播 220
7.2.6　線程阻塞解除 221
7.2.7　消息隊(duì)列刷新 221
7.3　消息隊(duì)列應(yīng)用演示 223
7.3.1　線程間的異步數(shù)據(jù)傳輸 223
7.3.2　線程和ISR間的異步數(shù)據(jù)傳輸 226
7.3.3　線程間的單向同步數(shù)據(jù)傳輸 229
7.3.4　線程間的雙向同步數(shù)據(jù)傳輸 232
7.3.5　多線程同步與消息隊(duì)列刷新 236
7.3.6　多線程同步與消息隊(duì)列廣播 240
7.3.7　線程阻塞解除 244
7.3.8　消息隊(duì)列取消初始化 248
第8章　事件標(biāo)記設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) 253
8.1　事件標(biāo)記基礎(chǔ)知識(shí) 253
8.1.1　事件標(biāo)記的概念 253
8.1.2　事件標(biāo)記的操作 254
8.1.3　事件標(biāo)記的典型應(yīng)用 255
8.2　事件標(biāo)記功能設(shè)計(jì) 256
8.2.1　事件標(biāo)記的初始化 257
8.2.2　事件標(biāo)記的重置 257
8.2.3　接收事件 258
8.2.4　發(fā)送事件 260
8.2.5　終止線程阻塞 263
8.2.6　事件標(biāo)記刷新 264
8.3　事件標(biāo)記應(yīng)用演示 265
8.3.1　線程間的同步 265
8.3.2　線程和ISR間的同步 269
8.3.3　多線程同步與事件標(biāo)記刷新 272
8.3.4　強(qiáng)制解除線程阻塞 276
8.3.5　事件標(biāo)記重置 279
第9章　時(shí)間管理 283
9.1　定時(shí)器機(jī)制概述 283
9.1.1　簡(jiǎn)單計(jì)數(shù)方案 283
9.1.2　差分計(jì)時(shí)隊(duì)列方案 284
9.1.3　時(shí)間車(chē)輪方案 284
9.1.4　定時(shí)時(shí)間漂移 286
9.1.5　定時(shí)器精度 286
9.2　軟件定時(shí)器功能設(shè)計(jì) 286
9.2.1　軟件定時(shí)器結(jié)構(gòu) 287
9.2.2　軟件定時(shí)器狀態(tài) 288
9.2.3　軟件定時(shí)器隊(duì)列 289
9.2.4　軟件定時(shí)器功能 290
9.3　軟件定時(shí)器使用演示 296
第10章　內(nèi)核移植 299
10.1　處理器介紹 299
10.1.1　STM32的地址映射 300
10.1.2　STM32的時(shí)鐘系統(tǒng) 301
10.1.3　STM32的中斷和異常 303
10.1.4　時(shí)鐘節(jié)拍定時(shí)器 307
10.1.5　處理器啟動(dòng) 309
10.2　內(nèi)核移植 311
10.2.1　內(nèi)核功能剪裁 311
10.2.2　內(nèi)核移植實(shí)現(xiàn) 313
10.2.3　線程棧初始化函數(shù) 314
10.2.4　PendSV中斷管理函數(shù) 315
10.2.5　臨界區(qū)管理函數(shù) 317
10.2.6　內(nèi)核多任務(wù)啟動(dòng)函數(shù) 317
10.2.7　線程優(yōu)先級(jí)計(jì)算函數(shù) 317
10.2.8　內(nèi)核與處理器接口函數(shù) 317
10.2.9　內(nèi)核啟動(dòng)流程 317
10.3　評(píng)估板介紹 321
10.3.1　LED驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā) 323
10.3.2　外部按鍵驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā) 325
10.3.3　串口驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā) 328
第11章　以太網(wǎng)實(shí)踐 331
11.1　以太網(wǎng)和以太網(wǎng)協(xié)議棧 331
11.2　MCU接入以太網(wǎng)的方式 332
11.3　以太網(wǎng)控制器和驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā) 333
11.4　基于RTOS的Web實(shí)驗(yàn) 341
11.4.1　例程分析 341
11.4.2　實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 344