搜索

为什么我们需要RTOS?带你透彻理解RTOS

[复制链接]
801|0
 楼主 | 2020-3-30 17:22 | 显示全部楼层 |阅读模式
Hi,同学们
熊猫老师来啦~
今天就给大家来整理一下uCos里的一些原理
相信对于更透彻的理解RTOS定会有好处!
923295e81ba4ecb970.png

与RTOS见面还是大学的时候,老师让我为毕业设计选一个课题,要求有关嵌入式实时操作系统,于是开始在网上搜索,顺理成章的就发现了uCos,于是开始了uCos之路,但后来由于硬件平台的问题,毕设没有用uCos,而用了另外一个不开源的。

毕业后,自己做的项目用到过RTX51、uCos、Linux,当做linux下的项目时,研究过一阵子linux的源码,后来有一天,闲来无事再去看uCos的源码时,突然发现uCos里的一些原理,对于深刻理解和使用这个操作系统有更好的见解!

首先,第一个要解决的问题是,为什么我们需要uCos?就像最开始学C编程时,老师告诉我们,指针很重要,那时你肯定有一个大的疑问,指针到底有什么好?心里一直犯嘀咕着:不用指针不一样把程序编出来了? 现在想想看c语言没了指针,是不是寸步难行呢。回到正题,我们到底为什么需要uCos?

一般的简单的嵌入式设备的编程思路是下面这样的:

  1. main
  2. {
  3.     {处理事务1};
  4.     {处理事务2};
  5.     {处理事务3};
  6.         .......
  7.     {处理事务N};
  8. }
  9. isr_server
  10. {
  11.     {处理中断};
  12. }
复制代码

这是最一般的思路,对于简单的系统当然是够用了,但这样的系统实时性是很差的,比如“事务1”如果是一个用户输入的检测,当用户输入时,如果程序正在处理事务1下面的那些事务,那么这次用户输入将失效,用户的体验是“这个按键不灵敏,这个机器很慢”,而我们如果把事务放到中断里去处理,虽然改善了实时性但会导致另外一个问题,有可能会引发中断丢失,这个后果有时候比“慢一点”更加严重和恶劣!又比如事务2是一个只需要1s钟处理一次的任务,那么显然事务2会白白浪费CPU的时间。
      
这时,我们可能需要改进我们的编程思路,一般我们会尝试采用“时间片”的方式。这时候编程会变成下面的方式:

  1. main
  2. {
  3.       {事务1的时间片到了则处理事务1};
  4.       {事务2的时间片到了则处理事务2};
  5.                .......
  6.       {事务N的时间片到了则处理事务N};
  7. }
  8. time_isr_server
  9. {
  10.        {判断每个事务的时间片是否到来,并进行标记};
  11. }
  12. isr_server
  13. {
  14.       {处理中断};
  15. }
复制代码

我们可以看到,这种改进后的思路,使得事务的执行时间得到控制,事务只在自己的时间片到来后,才会去执行,但我们发现,这种方式仍然不能彻底解决“实时性”的问题,因为某个事务的时间片到来后,也不能立即就执行,她必须等到当前事务的时间片用完,并且后面的事务时间片没到来,她才有机会获得“执行时间”。
        
这时候我们需要继续改进思路,为了使得某个事务的时间片到来后能立即执行,我们需要在时钟中断里判断完时间片后,改变程序的返回位置,让程序不返回到刚刚被打断的位置,而从最新获得了时间片的事务处开始执行,这样就彻底解决了事务的实时问题。
      
我们在这个思路上,进行改进,我们需要在每次进入时钟中断前,保存CPU的当前状态和当前事务用到的一些数据,然后我们进入时钟中断进行时间片处理,若发现有新的更紧急的事务的时间片到来了,则我们改变中断的返回的地址,并在CPU中恢复这个更紧急的事务的现场,然后返回中断开始执行这个更紧急的事务。
      
上面的这段话有些不好读,事实上,这是因为要实现这个过程是有些复杂和麻烦的,这时候我们就需要找一个操作系统(OS)帮我们做这些事了,如果你能自己用代码实现这个过程,事实上你就在自己写操作系统了,其实从这里也可也看出,操作系统的原理其实并不那么神秘,只是一些细节你很难做好。uCos就是这样一个操作系统,她能帮你完成这些事情,而且是很优雅的帮你完成!
      
到这里,我们终于知道了为什么我们需要uCos了。事实上,uCos的用处远不止帮你完成这个“事务时间片的处理”,她还能帮你处理各种超时,进行内存管理,完成任务间的通信等,有了她,程序的层次也更加清晰,给系统添加功能也更方便,这一切在大型项目中越发的明显!

知道了uCos能给我们提供这么多的便利,那么我们就开始使用uCos吧!

免责声明:整理本文出于传播相关技术知识,版权归原作者所有。

给我们的公众号来个关注呗~

以上内容来源于公众号「嵌入式ARM」
每天教你一个小知识
扫码关注更多


使用特权

评论回复
扫描二维码,随时随地手机跟帖
您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册

本版积分规则

我要发帖 投诉建议 创建版块 申请版主

快速回复

您需要登录后才可以回帖
登录 | 注册
高级模式

论坛热帖

关闭

热门推荐上一条 /5 下一条

在线客服 快速回复 返回顶部 返回列表