一个极易使用的C++版RTOS

samos2011

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　　致RTOS新手:预练RTOS,必先学习CPU体系结构,否则看代码只会增加您的烦恼!但如果只是想快速使用，那么这个RTOS就是您的最佳选择．
　　致高手：祝贺您,OS已经没什么好研究的了,应该研究在嵌入式开发中如何应用面向对象,设计模式等上流设计,
如：面向对象的３个基本要素与５个基本原则,可使代码优雅灵活,易于复用,易于扩展
粗略介绍一下3要素与5原则:
     3个基本要素:封装、继承、多态
    5个基本原则:
     单一职责原则（Single-Resposibility Principle）
      其核心思想为:一个类(或模块)，最好只做一件事，只有一个引起它的变化
    开放封闭原则（Open-Closed principle）
      其核心思想为:软件实体应该是可扩展的，而不可修改的
    Liskov替换原则（Liskov-Substituion Principle）
      其核心思想为:子类必须能够替换其基类
    依赖倒置原则（Dependecy-Inversion Principle）
      其核心思想为:高层模块不依赖于底层模块，二者都同依赖于抽象；抽象不依赖于具体，具体依赖于抽象。
    接口隔离原则（Interface-Segregation Principle）
      其核心思想为:使用多个小的专门的接口，而不要使用一个大的总接口。
    以上不同的设计模式对应不同的需求，而设计原则则代表永恒的灵魂，需要在实践中时时刻刻地遵守,但不一定要完全遵守.

     那么如何设计RTOS呢?先看一段Keil工程结构截图与一段main.cpp代码:

1. 
   
2. #include "os.h"                // 包含OS
   
3. osThread Task1;                // 定义一个任务
   
4. TACK_DEF(Task1Stk,256);        // 为任务1定义一个栈空间
   
5. osMutex m1;                    // 定义一个互斥量
   
6. void Fun1(void){
   
7.     m1.Wait();
   
8.     // 其它代码
   
9.     m1.Release();
   
10. }
    
11. void Task1Fun(void){
    
12.     int id = Task1.Id;         // 获取任务ID
    
13.     Fun1();
    
14.     os::Pass();                // 释放CPU,切换任务
    
15.     os::Delete();              // 删除该任务,即使没有这句,也会自动删除
    
16. }
    
17. void TaskMain(void){
    
18.     // 创建任务1,正常优先级
    
19.     Task1.Create(Task1Fun,osPriorityNormal, Task1Stk,sizeof(Task1Stk));
    
20. }
    
21. int main(void){            
    
22.     // 其它外设初始化      
    
23.     os::Start(TaskMain);        // 启动OS
    
24. }

复制代码

不错,这样就可以了,OS按CPU体系结构已被编译成OS_[CM0/CM3/CM4F/ARM/ARMF/AVR].lib,并提供与CPU无关的头文件(仅此一个)以及一个配置文件(OS_Conf_CM.c),该配置文件每个工程一个副本,
配置文件中的CM对应系结构为cortex-M系列,另外还有ARM系列,AVR系列等配置模板,全图形化操作,CM系列如图:


    可见,这个OS使用起来非常简单,是其它OS不能比的.比如C++特性,细心的您可能已经发现了,任务的定义,互斥量的定义和其他OS明显不同,
另外还有osEvnet类,osSemaphore类,osMailBox类,全都在os.h文件中定义,但凡了解C++与OS概念的人都能轻易使用.如互斥量的定义:

1. class osMutex{
   
2. private:
   
3.     U32 mut[4]; // 隐藏细节
   
4. public:
   
5.     osMutex(); // 构造函数,自动调用的互斥量初始化
   
6.     void Wait(void); // 等待
   
7.     void Release(void); // 释放
   
8. };

复制代码

再说说这个OS的一些其它主要特性,
    1.Cortex-M系列内核不会关中断
    2.基于优先级的时间片轮转调度算法,共7个优先级(实时, 高, 高于正常, 正常, 低于正常, 低, 空闲)
    3.互斥量与信号量支持优先级抢占与优先级变更,(不支持优先级继承)
    4.互斥量支持嵌套与递归(递归函数使用互斥量)
    5.支持任务在任何情况下删除时同时清除相关的互斥量与信号量状态,不论递归或嵌套,不会影响其它任务(类二叉树列表而已)
    6.每个任务共16个事件,可以等待多个事件都发生或任意一个发生
    7.源代码仅一个C文件与一个cpp文件以及一个汇编文件,共不足1500行代码(不算其它体系结构的汇编文件)
    8.性能: (在 STM32F103 24MHz 情况下测试得出, 单位us)

初始化系统，启动任务	30.3
创建任务（无任务切换）	15.7
创建任务（任务切换）	16.3
删除任务(含切换)	13.2
任务切换	(正常7.9) (高于正常7.4) (高7.0) (实时6.5)
设置事件(含切换)	8.3

    不仅如此,该OS还有非常好的C++支持,因为作者修改了编译器的默认启动顺序(见samsis\inc\os\samos_rt.c文件),
在清零存储器,全局变量赋初值后,运行main之前插入了两件事,初始化OS与初始化C++,这样你可以任意使用c++的构造函数,虚函数.
即使你使勾选了<use micro lib>.这些事情是在OS配置文件中完成的(包括定时器),所以上面的main.cpp代码没有OS初始化部分,也没有互斥量初始化部

OS下载地址: SamFramework.rar (37.99 KB, 下载次数: 15)

2015-08-06 14:46 上传

点击文件名下载附件

该demo创建了3个任务,分别控制3个LED以不同的频率翻转并print一个字符串,欢迎下载评估交流

高手:这只是一个微控制器OS,如果您有更好的建议或者更易于使用的OS,请炫出来,让我开开眼,RTX除外,您也可以检验(Keil软件仿真看汇编SVC部分),看是不是符合Cortex-M特点

我当然知道,OS不算什么,对使用者仅仅改变编程习惯而已,只有完整的中间件(符合设计模式的中间件,OS只是其中一个小模块)配合使用,才能使开发人员快速开发产品,只关注应用相关,中间件以后发帖介绍,或移驾至 http-//www-cnblogs.com/samos2011/] 预览一下

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