回答朋友的问题(关于 RTEMS 的知识储备)

本文介绍了学习RTEMS所需的基本知识储备,包括操作系统原理、C语言及数据结构、交叉工具链使用、目标硬件理解以及RTOS相关模块的知识。强调了基础知识的重要性,并提供了学习建议。

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最近有朋友问我,学习 rtems 需要什么样的知识储备。

1.RTEMS 属于 RTOS 的一种,而 RTOS 又是操作系统的一个分支。所以,首先您得具备操作系统相关的知识 。对调度、同步、内存管理、磁盘管理等等有一定的理论认识。

2.RTEMS 是 C 语言编写而成的,使用了不少C和数据结构的技巧,代码不是很好理解。除了对数据结构熟悉外,还需要对C语言指针有非常深刻的理解 。这块不仅仅要具备这方面的知识,还要多写代码 ,否则,真的是太难了。

3.RTEMS 不像 windows、linux,有非常友好的开发环境,开发环境和使用环境是一致的。rtems 开发环境和使用环境是不一样的。需要使用交叉工具链,GNU的工具链是 rtems 的标准工具链,其他工具链就虽然可以使用,但是需要付出非常大的移植代价,基本上不用考虑。所以,对GNU的工具链有一个良好的认识 ,是非常必要的。如 gcc 的嵌入式汇编,与Intel的汇编差别较大,属于 AT&T 的格式;gcc 支持的编译命令;ld 的脚本编写;autotools的使用等等。

4.RTEMS 大部分是以嵌入式系统和目标硬件配合起来的,所以,对目标硬件必须了解,特被是目标 CPU 。当然,如果不理解并不影响对高层编程的理解。如果需要深入的学习,仅仅一个平台的处理器知识还不够,还需要不同架构的处理器,相互对比,体会 RTOS 在底层的实现对高层的影响。 对于初学者,可能限制于各方面的因素,只选择一个平台,先把操作系统弄熟,然后再对比其他平台,才能掌握精髓。

5.RTEMS 是个知识的大熔炉,发展这么多年,含有很多有价值的模块。 这些模块理解起来不仅需要本身这块专业的知识,还需要和 RTOS 特点结合起来理解。如 TCP/IP,虽然是 BSD 网络在 rtems 下的移植,但多了一些 RTOS 下的特有的变化。文件系统、IO管理等等更是如此。所以,TCP/IP协议族、文件系统、posix、itron、图形界面等知识,最好能有。

基本知识就需要这么多了。我总是刻意强调基础知识的扎实,扎实的基础知识可以使得学习曲线变得平缓,好的学习方法也会降低学习难度。所以,更重要的是,自己有一套行之有效的学习方法,和认识客观事物的方法。

 

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RTEMS 是一个开源的实时操作系统(RTOS),具有高度的可靠性、可移植性和灵活性,在各种嵌入式系统中得到了广泛的应用。其设计目标与 VxWorks 类似,但在实现方式和生态系统方面具有自身特色。 ### RTEMS 的特点 RTEMS 的显著特性使其在众多实时操作系统中脱颖而出。首先,它具备高性能特性,通过优化的调度算法和高效的中断处理机制,确保系统的高性能表现。这一特点使得 RTEMS 能够胜任对实时性要求较高的任务,例如工业控制、航空航天和通信设备等应用[^2]。 其次,RTEMS 提供了高可靠性支持。系统支持优先级继承和多种同步机制,有效减少了死锁和优先级反转的风险。这种机制对于构建复杂、多任务并发的实时系统至关重要,确保系统在高负载情况下依然能够稳定运行[^2]。 此外,RTEMS 具备灵活配置的能力。用户可以根据具体需求灵活配置内核功能,满足不同应用场景的需求。这种模块化设计允许开发者根据目标硬件平台裁剪或扩展功能组件,从而实现更高效的资源利用和系统优化。 最后,作为开源项目,RTEMS 拥有活跃的社区支持和丰富的文档资源,方便开发者学习和使用。开源特性使得 RTEMS嵌入式领域具有较强的适应性和可扩展性,降低了开发成本并加快了产品上市时间[^2]。 ### 应用场景 RTEMS 的设计使其适用于多种嵌入式实时应用场景。例如,在航空航天领域,RTEMS 可作为飞行控制系统的核心操作系统,提供高可靠性和实时响应能力。其在工业自动化中的应用也非常广泛,可用于构建实时监控系统、机器人控制平台等[^1]。 RTEMS 还可以作为应用代码与目标硬件之间的缓冲区,提供统一的 I/O 接口管理,使开发者能够将硬件依赖部分有效融合到系统中,同时为用户的应用提供一种通用的机制。这种设计有助于建立丰富的标准应用库,提高代码的可重用性[^3]。 在嵌入式教育和研究领域,RTEMS 也得到了广泛应用。其开源特性和模块化架构使其成为学习实时操作系统原理和开发实践的理想平台。 ### 与其他 RTOS 的比较 与 VxWorks 类似,RTEMS 同样具备高性能和高可靠性,但 RTEMS 的开源特性使其在成本控制和社区支持方面更具优势。相比之下,VxWorks 作为商业产品,提供了更完善的商业支持和工具链,但其许可费用较高。在处理器支持方面,RTEMS 支持包括 PowerPC、ARM、MIPS、x86 等多种架构,与 VxWorks 的硬件兼容性相当。 对于国内开发者而言,RT-Thread 和 RTEMS 都是开源 RTOS 的代表,但 RTEMS 更专注于高可靠性、硬实时性能,适用于对安全性要求更高的工业和航空航天领域,而 RT-Thread 则在物联网和消费电子领域有更广泛的应用[^4]。 ### 示例代码 以下是一个简单的 RTEMS 应用程序示例,展示了如何创建一个任务并循环执行: ```c #include <rtems.h> #include <stdio.h> rtems_task Init(rtems_task_argument argument) { while (1) { printf("Hello from RTEMS task!\n"); rtems_task_wake_after(100); // 延迟100个时钟滴答 } } #define CONFIGURE_APPLICATION_NEEDS_CONSOLE_DRIVER #define CONFIGURE_APPLICATION_NEEDS_CLOCK_DRIVER #define CONFIGURE_MAXIMUM_TASKS 1 #define CONFIGURE_RTEMS_INIT_TASKS_TABLE #define CONFIGURE_INIT #include <rtems/confdefs.h> ``` 该代码定义了一个简单的任务,并在主任务中循环打印信息,展示了 RTEMS 的基本任务调度机制。 --- ###
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