嵌入式實時操作系統(tǒng)原理與最佳實踐

前言
第1章　嵌入式操作系統(tǒng)基礎(chǔ) 1
1.1　嵌入式軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 1
1.1.1　輪詢系統(tǒng) 1
1.1.2　前后臺系統(tǒng) 1
1.1.3　多任務(wù)系統(tǒng) 2
1.2　多任務(wù)機(jī)制概述 3
1.2.1　時鐘節(jié)拍 3
1.2.2　多任務(wù)機(jī)制 4
1.2.3　任務(wù)上下文 5
1.2.4　任務(wù)切換 5
1.2.5　任務(wù)的時間片和優(yōu)先級 7
1.2.6　任務(wù)調(diào)度和調(diào)度方式 8
1.2.7　任務(wù)調(diào)度算法 9
1.2.8　任務(wù)狀態(tài) 12
1.3　同步、互斥和通信 12
1.3.1　任務(wù)等待和喚醒機(jī)制 13
1.3.2　任務(wù)互斥和優(yōu)先級反轉(zhuǎn) 14
1.3.3　優(yōu)先級天花板和優(yōu)先級繼承 15
1.4　中斷機(jī)制 17
1.4.1　中斷流程概述 18
1.4.2　中斷優(yōu)先級 19
1.4.3　中斷嵌套 19
1.4.4　中斷時序 20
1.5　Trochili RTOS介紹 22
第2章　線程管理與調(diào)度 23
2.1　線程結(jié)構(gòu)設(shè)計 23
2.1.1　線程的結(jié)構(gòu)設(shè)計 23
2.1.2　線程的狀態(tài) 25
2.1.3　線程優(yōu)先級 27
2.1.4　線程時間片 28
2.1.5　線程棧管理 28
2.1.6　線程函數(shù)和線程數(shù)據(jù) 29
2.2　線程隊列設(shè)計 29
2.3　線程調(diào)度機(jī)制設(shè)計 32
2.3.1　線程調(diào)度模型 32
2.3.2　線程調(diào)度算法 33
2.3.3　線程調(diào)度步驟 33
2.4　線程管理和調(diào)度實現(xiàn) 34
2.4.1　線程初始化 35
2.4.2　線程激活 35
2.4.3　線程休眠 37
2.4.4　線程掛起 40
2.4.5　線程解掛 42
2.4.6　線程延時 44
2.4.7　線程延時取消 46
2.4.8　線程主動調(diào)度 48
2.4.9　線程優(yōu)先級設(shè)定 50
2.4.10　線程時間片修改 58
2.5　系統(tǒng)守護(hù)線程 58
2.6　線程應(yīng)用演示 59
2.6.1　線程激活和休眠演示 59
2.6.2　線程掛起和解掛演示 62
2.6.3　線程延時演示 65
2.6.4　線程主動調(diào)度演示 67
2.6.5　線程優(yōu)先級修改演示 70
2.6.6　線程時間片修改演示 73
第3章　線程同步和通信 77
3.1　線程阻塞隊列 77
3.2　線程阻塞記錄 78
3.3　IPC機(jī)制底層支撐函數(shù) 79
3.3.1　線程阻塞隊列初始化 80
3.3.2　保存線程阻塞信息 80
3.3.3　清除線程阻塞信息 80
3.3.4　讀取線程阻塞結(jié)果 80
3.3.5　線程阻塞過程 80
3.3.6　解除線程阻塞過程 81
3.3.7　解除最佳線程阻塞過程 81
3.3.8　解除全部線程阻塞過程 81
3.3.9　強(qiáng)制解除線程阻塞 81
3.3.10　休眠被阻塞的線程 81
3.3.11　設(shè)置被阻塞線程的優(yōu)先級 82
第4章　信號量設(shè)計與實現(xiàn) 83
4.1　信號量的基本知識 83
4.1.1　二值信號量的概念 83
4.1.2　計數(shù)信號量的概念 84
4.1.3　信號量的操作 85
4.1.4　信號量的應(yīng)用 86
4.2　信號量設(shè)計實現(xiàn) 90
4.2.1　信號量的初始化 92
4.2.2　信號量的取消初始化 92
4.2.3　信號量的獲取 93
4.2.4　信號量的釋放 98
4.2.5　終止線程阻塞 103
4.2.6　信號量刷新 104
4.3　信號量應(yīng)用演示 104
4.3.1　線程間的信號量單向同步 105
4.3.2　線程間的信號雙向同步 107
4.3.3　線程和ISR的信號同步 110
4.3.4　線程間的資源共享 113
4.3.5　多線程的信號同步 116
4.3.6　強(qiáng)制解除線程阻塞 120
4.3.7　信號量取消初始化 123
第5章　互斥量設(shè)計實現(xiàn) 126
5.1　互斥量基礎(chǔ)知識 126
5.1.1　互斥量的概念 126
5.1.2　互斥量的操作 127
5.1.3　互斥量的應(yīng)用 128
5.2　互斥量設(shè)計實現(xiàn) 129
5.2.1　互斥量的初始化 130
5.2.2　互斥量取消初始化 130
5.2.3　互斥量的加鎖 131
5.2.4　互斥量的釋放 134
5.2.5　終止線程阻塞 137
5.2.6　互斥量刷新 137
5.3　互斥量應(yīng)用演示 139
5.3.1　線程間的資源共享 139
5.3.2　強(qiáng)制解除線程阻塞 142
5.3.3　互斥量刷新 144
5.3.4　互斥量取消初始化 147
第6章　郵箱設(shè)計實現(xiàn) 151
6.1　郵箱基礎(chǔ)知識 151
6.1.1　郵箱的概念 151
6.1.2　郵箱的操作 153
6.1.3　郵箱的典型應(yīng)用 153
6.2　郵箱功能設(shè)計 156
6.2.1　郵箱的初始化 158
6.2.2　郵箱的取消初始化 158
6.2.3　接收郵件 159
6.2.4　發(fā)送郵件 163
6.2.5　終止線程阻塞 168
6.2.6　郵箱刷新 168
6.2.7　郵箱廣播 169
6.3　郵箱應(yīng)用演示 170
6.3.1　線程間的異步數(shù)據(jù)傳輸 170
6.3.2　線程和ISR間的異步數(shù)據(jù)傳輸 173
6.3.3　線程間的單向同步數(shù)據(jù)傳輸 176
6.3.4　線程間的雙向同步數(shù)據(jù)傳輸 179
6.3.5　多線程同步與郵箱刷新 183
6.3.6　多線程同步與郵箱廣播 188
6.3.7　強(qiáng)制解除線程阻塞 192
6.3.8　郵箱取消初始化 195
第7章　消息隊列設(shè)計與實現(xiàn) 199
7.1　消息隊列基礎(chǔ) 199
7.1.1　消息隊列的概念 199
7.1.2　消息隊列的操作 201
7.1.3　消息隊列的典型應(yīng)用 203
7.2　消息隊列功能設(shè)計 207
7.2.1　消息隊列初始化 209
7.2.2　消息隊列取消初始化 209
7.2.3　消息接收 210
7.2.4　消息發(fā)送 215
7.2.5　消息廣播 220
7.2.6　線程阻塞解除 221
7.2.7　消息隊列刷新 221
7.3　消息隊列應(yīng)用演示 223
7.3.1　線程間的異步數(shù)據(jù)傳輸 223
7.3.2　線程和ISR間的異步數(shù)據(jù)傳輸 226
7.3.3　線程間的單向同步數(shù)據(jù)傳輸 229
7.3.4　線程間的雙向同步數(shù)據(jù)傳輸 232
7.3.5　多線程同步與消息隊列刷新 236
7.3.6　多線程同步與消息隊列廣播 240
7.3.7　線程阻塞解除 244
7.3.8　消息隊列取消初始化 248
第8章　事件標(biāo)記設(shè)計實現(xiàn) 253
8.1　事件標(biāo)記基礎(chǔ)知識 253
8.1.1　事件標(biāo)記的概念 253
8.1.2　事件標(biāo)記的操作 254
8.1.3　事件標(biāo)記的典型應(yīng)用 255
8.2　事件標(biāo)記功能設(shè)計 256
8.2.1　事件標(biāo)記的初始化 257
8.2.2　事件標(biāo)記的重置 257
8.2.3　接收事件 258
8.2.4　發(fā)送事件 260
8.2.5　終止線程阻塞 263
8.2.6　事件標(biāo)記刷新 264
8.3　事件標(biāo)記應(yīng)用演示 265
8.3.1　線程間的同步 265
8.3.2　線程和ISR間的同步 269
8.3.3　多線程同步與事件標(biāo)記刷新 272
8.3.4　強(qiáng)制解除線程阻塞 276
8.3.5　事件標(biāo)記重置 279
第9章　時間管理 283
9.1　定時器機(jī)制概述 283
9.1.1　簡單計數(shù)方案 283
9.1.2　差分計時隊列方案 284
9.1.3　時間車輪方案 284
9.1.4　定時時間漂移 286
9.1.5　定時器精度 286
9.2　軟件定時器功能設(shè)計 286
9.2.1　軟件定時器結(jié)構(gòu) 287
9.2.2　軟件定時器狀態(tài) 288
9.2.3　軟件定時器隊列 289
9.2.4　軟件定時器功能 290
9.3　軟件定時器使用演示 296
第10章　內(nèi)核移植 299
10.1　處理器介紹 299
10.1.1　STM32的地址映射 300
10.1.2　STM32的時鐘系統(tǒng) 301
10.1.3　STM32的中斷和異常 303
10.1.4　時鐘節(jié)拍定時器 307
10.1.5　處理器啟動 309
10.2　內(nèi)核移植 311
10.2.1　內(nèi)核功能剪裁 311
10.2.2　內(nèi)核移植實現(xiàn) 313
10.2.3　線程棧初始化函數(shù) 314
10.2.4　PendSV中斷管理函數(shù) 315
10.2.5　臨界區(qū)管理函數(shù) 317
10.2.6　內(nèi)核多任務(wù)啟動函數(shù) 317
10.2.7　線程優(yōu)先級計算函數(shù) 317
10.2.8　內(nèi)核與處理器接口函數(shù) 317
10.2.9　內(nèi)核啟動流程 317
10.3　評估板介紹 321
10.3.1　LED驅(qū)動開發(fā) 323
10.3.2　外部按鍵驅(qū)動開發(fā) 325
10.3.3　串口驅(qū)動開發(fā) 328
第11章　以太網(wǎng)實踐 331
11.1　以太網(wǎng)和以太網(wǎng)協(xié)議棧 331
11.2　MCU接入以太網(wǎng)的方式 332
11.3　以太網(wǎng)控制器和驅(qū)動開發(fā) 333
11.4　基于RTOS的Web實驗 341
11.4.1　例程分析 341
11.4.2　實驗現(xiàn)象 344