嵌入式实时系统的理解

只看该作者 · 2016-10-14 17:53

本帖最后由 1026869700 于 2016-10-14 18:02 编辑

   之前假期结束了，忙到工作中去了；今天将之前提的数据分配大概讲一下。
   在操作系统中，数据都是要严格管理的。特别是对RAM的占用。我们在写普通程序的时候，数据也就分为全局数据和局部数据。看实时系统的数据管理时，了解到了系统里面的数据格式有点不一样，具体不一样到哪儿了？
关于任务（线程）间数据的访问，这个问题首次干倒我是在写C#的时候；当时就把需要通讯的数据定义到一个全局的类里面去了。然后大家去公共访问这个类，这个就实现了线程间通讯，当然我感觉到这样做有问题（实际测试下来是没问题的），但是没有办法，也就只能那样去解决问题了。
   在嵌入式系统里面，任务间通讯也是很重要的。之前说过，任务之间是相互独立的，一个任务完全感知不到另外一个任务的存在，那么如何通讯呢？基本原理是通过指针访问。在freeRTOS里面，数据类型相对少一点，uCOS里面的数据类型多一点。在freeRTOS里面，最主要的数据类型是队列，说到队列，可能很对人有点懵。其实它就是链表。为什么这么说呢？先说个重要的概念。当你编译freeRTOS时，你会发现RAM基本都被占光了。那么任务里面要定义变量怎么办？定义全局变量怎么办？其实不必担心，这个就是系统管理变量的一个机制。它预先定义个一个很大的数组，将一个区域的RAM空间先占住，然后将这个数组的首地址和尾地址提取出来，那么这个区域就是整个系统的用户使用的RAM空间缓冲池，所有的任务需要空间时，通过系统提供的函数，去申请空间，系统会根据使用情况，从那个缓冲池里面抠出一块。由于这个是一个公共的缓冲池，各个任务都可以去访问它。
   当你需要使用变量时，不管是多少个，通过队列生成函数，去从那个空间里面去申请，系统会根据当前的使用情况，为这个队列分配一个空间；说它是链表，是因为这个缓冲池的管理是通过链表管理的，假如为你分配了一个空间，那么系统记住的是你的这个空间的首地址和尾地址。当别的任务需要申请时，先检查缓冲池是否够，如果不够的话，队列生成函数就会返回申请失败。
   队列是嵌入式系统里面，初学者最先接触的，也是应用最多的类型。当然还有那些什么二值信号量、互斥信号量，uCOS里面还有消息邮箱。二值信号量，顾名思义，只有两个值，也就是0和1。一般用于状态开关，互斥信号量也是可以根据名字理解，像一个灯的亮和灭，就是一对互斥信号。
   主要的说了，其他的个人有个人理解，到了这一步，相信后面也就没有什么难度了。
   说一个很好玩的一个东西。就是程序生产者和消费者之间的一些动作。生产者产生数据，消费者使用数据。我在写C#的串口的时候，发现这么一个问题，如：当用下位机串口按照协议往上位机传数据，而C#里面的串口是软件中断，每次进去接收的长度不同，接收到的数据零零碎碎，完全没有规律。如何将数据流串还原出来呢。后来发现里面有个list的数据类型，它有什么特点呢？假设我定义100个长度，我C#的串口中断往这个列表的尾添加数据，消费者（使用数据的地方）每次从头提取数据使用，使用完毕后，将使用过的删除掉。这样就形成了一个不规律数据到规律数据串的一个转换。
   就说到这儿吧。框架和主要的基本知识点已经讲完了，剩下的填砖加瓦和装修的事情，各位自己按着这个框架自己学习，每个人都有自己的理解和想法，我不喜欢强迫和要求别人按照一个特定的思路去理解，细节的各位自己学习。再见！

只看该作者 · 2016-10-15 08:39

xuejian_xiaonan 发表于 2016-10-14 12:16
看明白了，都有了解

姐姐？

只看该作者 · 2016-10-15 09:36

1026869700 发表于 2016-10-15 08:39
姐姐？

恩，，最后一篇也看完了，可能学的时候才能真正明白。

只看该作者 · 2016-10-15 10:49

dianhang 发表于 2016-10-12 23:06
正想学习嵌入式实时系统会一些stm32简单的编程不知道从何入手希望楼主指点一二 ...

指点谈不上，大家一起学习，相互交流。

只看该作者 · 2016-10-15 18:17

yyy71cj 发表于 2016-10-7 15:40
对于数字技术，已经没什么能难住人的了，高手寂寞如斯，奈何英雄无用呼？ ...

好大的口气

只看该作者 · 2016-10-16 10:27

恭喜恭喜喜得贵子

想申请一块 Stellaris LM4F120 LaunchPad Evaluation Kit来学习之前使用过MSP430，想提升一下学习32位的单片机

只看该作者 · 2016-10-16 11:44

好贴好贴！

只看该作者 · 2016-10-16 15:04

大秦正声发表于 2016-10-12 17:45
不错，蓝牙芯片也是这样用的。

是的，蓝牙芯片里面有一个它自己专用的系统，其实很多这种小系统的结构原理很相似。

只看该作者 · 2016-10-17 14:33

支持分享

只看该作者 · 2016-10-18 08:50

学习学习了，，，

只看该作者 · 2016-10-18 09:14

1026869700 发表于 2016-10-16 15:04
是的，蓝牙芯片里面有一个它自己专用的系统，其实很多这种小系统的结构原理很相似。 ...

我是最近才开始学ucossiii,然后也是用的stm32，新手有点问题莫怪。。才大致看了下，我的理解确实是没有操作系统，就是一件事做到底，有操作系统，就是可以同时做几件事。但是，我现在没想通，一件事做到底，和同时做几件事，我在程序的功能上还不是特别的清楚。版主可以类似的举几个例子详细说明下。。还有，我看的所谓的ucoss移植，哪叫什么系统移植啊。。目前我看得stm32的，简直就是文件的移植。。然后偶尔改几句代码，最后，建立几个任务，然后根据需要改任务就行了。。这样学习对吗？还是要注意什么其他的东西？

只看该作者 · 2016-10-18 11:41

长的帅怪我落发表于 2016-10-18 09:14
我是最近才开始学ucossiii,然后也是用的stm32，新手有点问题莫怪。。才大致看了下，我的理解确实是没有操 ...

   就是那样移植的；嵌入式系统本身的结构就是，写一部分代码，这部分代码可以控制单片机的运行。然后按照这段代码的规格，添加进入任务，然后那部分代码把你写的任务添加到硬件运行过程中。
   我来说一下多任务和单任务的运行结构：
   没有操作系统的结构。。。
   任务1；
   |
   任务2；
   |
   任务3；
   |
   .......
这样就是一个任务必须要完全运行完，才能进入下一个任务。
   多任务并行呢：（A代表当前执行的）
   |                      |                      |                      ......
  任务1             任务2                任务3                   ......
A                   .                      .
.                      .                      A
.                   A                      .
.                   A                      .
.                   .                      A
A                   .                         .
这种结构就是，每个任务执行一会儿，就切换到别的任务去了，而且是按照任务优先级切换的。不是一个任务执行完了、才去切换到另一个任务。

只看该作者 · 2016-10-18 11:53

1026869700 发表于 2016-10-18 11:41
就是那样移植的；嵌入式系统本身的结构就是，写一部分代码，这部分代码可以控制单片机的运行。然后 ...

那就回到了你帖子开头的，类似中断，只是像软件产生的的中断一样，一样有优先级。但是说实话，这又跟没操作系统的中断有什么区别？我也可以中断嵌套多个中断来完成啊。我之前的理解是操作系统可以同时进行多项任务，ABC,然后ABC是同时进行的，没有优先级之说，就是cpu在一瞬间做3件事。现在看来，其实操作系统在某一瞬间也只是在做一件事。当我有更高优先级的，我就去做别的，停下正在做的。做完后在回来。一直循环。这样理解对吧。