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51单片机实现多线程

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pmp|  楼主 | 2024-1-13 10:29 | 显示全部楼层 |阅读模式
一、什么是RTX51
RTX51是keil公司开发的一款实时操作系统,由汇编编写,其有两个版本:Tiny版本和Full版本。
其中Tiny版本采用分时调度的方式,占用资源小,可以运行在STC89C52RC这种只有256个字节的单片机上,而Full版本是抢占式调度,支持任务间通信和内存管理等功能,功能强但占用资源多,适合RAM更大的单片机上,不适合STC89C52RC单片机,所以这里我们只做Tiny版本的分享。
运行流程
RTX51 Tiny 本质上是一个实时操作系统(RTOS),他通过不同任务间的切换,允许单片机同时(实际上是伪并行)完成多个功能或者运行多个任务。在裸机编程中,我们往往会在没有RTOS的条件下实现一个特定的实时程序(在一个单循环中实现一种或多种功能,或者运行一个或多个任务);这样的设计往往会遇到资源分配、运行时间以及程序维护的问题,而像RTX51这样的RTOS就可以帮我们很大程度上解决这些问题,在程序结构中,我们创建多个任务死循环体,每个任务循环体运行很短的一段时间后就会释放CPU资源,给其他循环体(又称为任务)来运行,因为切换的时间极短,所以在我们感官上,这些循环体就是在同时运行!
学习方式
一个实时操作系统(RTOS) 可以更灵活有效地分配系统资源,让原本复杂的逻辑简单化,其程序设计使用标准C语言进行开发,并可以用Keil的编译器进行编译。因为其底层源码为汇编,学习原理比较复杂,所以我们只要学会如何操作对应的API函数就行,至于具体学习RTOS内核,则可以去找uC/OS、RT-Thread、FreeRTOS等实时系统学习。
具体参数
Tiny的具体资源参数
任务数目就是上面所提到的循环体数目。
CODE空间指的是ROM空间,STC89C52RC用有8KROM大小,900字节对他来说微不足道。
DATA空间指内部RAM,STC89C52RC有128个字节,XDATA指外部RAM,STC89C52RC有128个字节外部RAM。
定时器0用来做单片机的时间基准,用于Tiny内核做参考进行任务调度。
二、移植准备工作
既然是编写在STC89C52RC上移植RTOS,首先要准备的工具则是一个Keil软件和一个软件工程(默认已经完成)。这里我准备的一个LED例程程如下,编译通过。
找到Tiny源文件
右击keil,打开文件所在位置
返回此文件夹的上一级,找到C51文件夹,点击进去,找到如下文件路径
C51\RtxTiny2\SourceCode
复制配置文件(.a51)和库文件(.lib)到我们的工程下
复制到点灯例程,这里我新建了一个文件夹专门放源文件
在keil内添加文件
配置keil
在keil设置里面按下图配置选择RTX-Tiny系统
配置完成后我们在main函数复制以下内容
#include "RTX51TNY.h"/******************************************************************************** 函 数 名       : task_create* 函数功能     : 任务0* 输    入       : 无* 输    出      : 无*******************************************************************************/void task_create(void) _task_ 0{ while(1) {  ; }  }
编译一下,结果如下,无报错
我们系统的移植就完成了,下面就是根据项目需要对内容的具体修改以及调用API了
三、API介绍
在编译完成之后,我们点击RTX51TINY.H的头文件里面

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51xlf| | 2024-2-3 19:01 | 显示全部楼层
51单片机只有一个CPU,因此需要在不同的时间段内执行不同的任务。可以使用定时器中断或软件延时来实现任务的切换。

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jtracy3| | 2024-2-6 13:49 | 显示全部楼层
考虑到51单片机性能较低,过多的任务或过于复杂的任务可能导致系统响应速度变慢甚至无法正常工作,因此任务分解和优化非常重要。

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linfelix| | 2024-2-6 19:53 | 显示全部楼层
在多线程编程中,需要合理地分配资源,以避免资源竞争和死锁的情况发生。

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cemaj| | 2024-2-6 21:00 | 显示全部楼层
51单片机的内存资源有限,尤其是RAM资源。在实现多线程时,需要关注各线程的内存占用,避免内存溢出或资源浪费。

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tifmill| | 2024-2-6 21:59 | 显示全部楼层
多线程的调度通常需要一个定时器来提供时基,通过时间片轮转的方式,让每个线程轮流执行

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uytyu| | 2024-2-6 22:33 | 显示全部楼层
根据实际需求合理分配定时器资源,因为RTOS可能依赖于定时中断进行任务切换。

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burgessmaggie| | 2024-2-6 23:29 | 显示全部楼层
多线程的切换往往需要通过中断来进行,因此需要合理地管理中断,确保在适当的时候能够触发线程切换。

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febgxu| | 2024-2-7 00:22 | 显示全部楼层
多线程程序的调试和测试通常比单线程程序复杂。需要仔细检查线程间的交互和时间依赖性,确保系统稳定可靠。

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uiint| | 2024-2-7 02:04 | 显示全部楼层
实现任务间的同步和通信机制,例如信号量、互斥量或消息队列,但要注意这些机制在51单片机上实现可能会较为复杂且占用较多资源。

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sanfuzi| | 2024-2-7 11:22 | 显示全部楼层
在多线程编程中,线程间的通信是非常重要的。要确保线程间的通信是正确和可靠的,以避免出现数据不一致或者数据丢失的情况。

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kmzuaz| | 2024-2-7 13:39 | 显示全部楼层
在多线程环境中,中断处理需要特别注意。中断服务程序需要在线程之间切换,以确保各线程的正常运行。在处理中断时,需要注意中断优先级、嵌套中断等概念。

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louliana| | 2024-2-7 15:57 | 显示全部楼层
在某些应用中,多线程需要满足一定的实时性需求。在编写代码时,需要注意实时性分析、中断响应时间、线程切换时间等参数。

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yeates333| | 2024-2-7 16:05 | 显示全部楼层
需要一个任务调度算法来决定哪个任务应该在何时执行。简单的轮询调度或优先级调度算法可以被使用。

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hudi008| | 2024-2-7 16:49 | 显示全部楼层
在多线程环境中,必须确保线程之间的同步,以避免出现竞态条件或数据不一致的情况。这可能需要使用信号量、互斥锁等同步机制来保护共享数据。

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louliana| | 2024-2-7 18:55 | 显示全部楼层
实现多线程需要一个有效的任务调度机制。在51单片机中,可以使用基于时间片轮转、优先级抢占式等调度算法的任务调度器。在编写任务调度器时,需要注意线程之间的切换时机和上下文保存与恢复。

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phoenixwhite| | 2024-2-7 21:32 | 显示全部楼层
由于51单片机通常只有一个处理器核心,多线程的实现依赖于快速的上下文切换

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zerorobert| | 2024-2-7 21:53 | 显示全部楼层
中断是实现任务切换的重要机制,在RTOS中需要精心设计中断服务程序,快速保存现场并切换到下一个任务。

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jtracy3| | 2024-2-7 22:14 | 显示全部楼层
在实现多任务时,需要为每个任务分配优先级。当多个任务同时需要执行时,优先级高的任务应该优先执行。

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sanfuzi| | 2024-2-9 09:41 | 显示全部楼层
每个线程可能需要不同的资源,如内存、IO端口等。在设计系统时,需要确保资源的合理分配,避免资源冲突或浪费。

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