RT-Thread 内核基础学习笔记

最新推荐文章于 2025-07-10 15:45:09 发布

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本文档详细介绍了RT-Thread实时操作系统内核的基础知识，包括内核架构、线程调度、时钟管理、线程间同步与通信、内存管理和I/O设备管理。此外，还阐述了RT-Thread的启动流程、程序内存分布、自动初始化机制以及内核对象模型。内容深入浅出，适合嵌入式开发者学习。

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***来源：RT-Thread 在校大学生雄鹰计划
***文档：RT-Thread 内核基础
***内容：RT-Thread 内核基础学习笔记
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一、RT-Thread 内核介绍
1、RT-Thread内核架构
   1.1 内核处于硬件层之上
   1.2 内核部分包括内核库、实时内核
内核库(kernel Library)有：kservice.h/kservice.c（提供内核服务的），这里的库仅用到一小部分C库函数
       实时内核有：object.c(对象管理)，schedule.c（实时调度器），thread.c(线程管理)，ipc(线程间通信)
clock.c,timer.c(时钟、定时管理之类的)，mem.c,memheap.c(内存管理的）
   1.3 上面实时内核部分的源代码均位于kernel-sample文件夹目录下
2、线程调度：
   2.1 线程是RT-thread操作系统中的最小的调度单位
   2.2 线程调度算法：基于优先级的全抢占式多线程调度算法
   2.3 哪些不能抢占：中断处理函数、调度器上锁部分的代码、禁止中断的代码
   2.4 STM32默认配置是32个线程优先级，0代表是最高优先级，最低优先级给空闲线程使用
   2.5 相同优先级的线程：支持创建，采用时间片的轮转调度算法进行调度，让每个线程运行相同时间
   2.6 调度器寻找最高优先级的线程（就绪状态）时，所经历的时间是恒定。
2.7 线程数目只和硬件平台的具体内存有关
3、时钟管理
3.1 时钟节拍是RT-thread操作系统中最小的时钟单位
3.2 定时器的两类定时机制：
3.2.1 单次触发定时器，启动只会触发一次定时器事件，会自动停止，不需手动操作
3.2.2 周期触发定时器，启动会周期性触发定时器事件，不会自动停止，需用户手动
3.2.3 RT-Thread的定时器可以设置为HARD_TIMER模式或者SOFT_TIMER模式，此时需根据超时函数所处的上下文环境选择
4、线程间同步
4.1 RT-Thread采用信号量、互斥量与事件实现线程间同步。
   4.2 线程通过对信号量、互斥量的获取与释放进行同步；
   互斥量采用优先级继承方式解决实时操作系统常见的优先级翻转。
5、线程间通信
5.1 RT-Thread支持的通信机制：邮箱、消息队列等
5.2 邮箱：邮件的固定长度为4个字节大小
消息队列：不固定长度，将消息缓存在内存空间
5.3 邮箱效率更高效
5.4 通信机制支持：线程按按优先级等待、按先进先出方式获取
6、内存管理
6.1