RT-Thread学习笔记

####RT-Thread学习之——静态线程和动态线程
RT-Thread中支持静态和动态两种定义方式。

用线程来举例的话，rt_thread_init对应静态定义方式，rt_thread_create对应动态定义方式。使用静态定义方式时，必须先定义静态的线程控制块，并且定义好堆栈空间，然后调用rt_thread_init来完成线程的初始化工作。采用这种方式，线程控制块和堆栈占用的内存会放在RW段，这段空间在编译时就已经确定，它不是可以动态分配的，所以不能被释放。而只能使用rt_thread_detach函数将该线程控制块从对象管理器中脱离。使用动态定义方式rt_thread_create时，RT-Thread会动态申请线程控制块和堆栈空间。在编译时，编译器是不会感知到这段空间的，只有在程序运行时，RT-Thread才会从系统堆中申请分配这段内存空间，当不需要使用该线程时，调用rt_thread_delete函数就会将这段申请的内存空间重新释放到内存堆中。这两种方式各有利弊，
静态定义方式会占用RW空间，但是不需要动态分配内存，运行时效率高。
动态方式不会占用额外的RW空间，占用空间小，但是运行时需要动态分配内存，效率没有静态方式高。
总的来说，这两种方式就是空间和时间效率的平衡，可以根据实际环境需求选择采用具体的分配方式。

####**线程调度与管理：
1.components.c文件的140行看到#ifdef RT_USING_USER_MAIN宏定义判断，这个宏是定义在rtconfig.h文件内的，而且处于开启状态。同时我们可以在146行看到#if defined (__CC_ARM)的宏定义判断，__CC_ARM就是指keil的交叉编译器名称。
2.除中断处理函数、调度器上锁部分的代码和禁止中断的代码是不可抢占之外，其他部分是可以抢占的，包括线程调度器本身。
3.线程总共支持256个优先级，数值越小优先级越高。
4.线程控制块由结构体struct rt_thread表示
rt_thread_t表示线程的句柄。
5.线程的五种状态：
RT_THREAD_INIT 初始状态
RT_THREAD_READY 就绪状态
RT_THREAD_RUNNIG 运行状态
RT_THREAD_SUSPEND 挂起状态
RT_THREAD_CLOSE 结束状态
6.当系统中无其他线程运行时，调度器将调度到空闲线程。空闲线程通常是一个死循环，永远不会被挂起。

7.调度器相关的接口
（1)调度器初始化   void rt_system_scheduler_init(void);(2)启动调度器       void rt_system_scheduler_start(void);(3)执行调度           void rt_schedule(void);(4)设置调度器钩子  void rt_thread_sethook(void (*hook)(struct rt_thread* from,struct rt_thread* to))  //线程切换时，调度器钩子函数将被调用，用于用户间线程切换void hook(struct rt)_thread* from,struct rt_thread* to);//用于系统间线程切换。8.线程栈空间的大小确定，可以先指定一个稍微大一点的栈空间，再荣国FinSH shell中通过list_thread()命令查看线程运行的过程。9.线程相关接口（1）线程创建rt_thread_t rt_thread_create(const char* name,void (*entry)(void* parameter), void* parameter,rt_uint32_t stack_size,rt_uint8_t priority, rt_uint32_t tick);(2)线程删除rt_err_t rt_thread_delete(rt_thread_t thread);（3）线程初始化rt_err_t rt_thread_init(struct rt_thread* thread,const char* name,void (*entry)(void* parameter), void* parameter,void* stack_start, rt_uint32_t stack_size,rt_uint8_t priority, rt_uint32_t tick);（4）线程脱离  rt_err_t rt_thread_detach (rt_thread_t thread);（5）线程启动 rt_err_t rt_thread_startup(rt_thread_t thread);（6）当前线程rt_thread_t rt_thread_self(void);（7）线程让出处理器rt_err_t rt_thread_yield(void);（8）线程睡眠rt_err_t rt_thread_sleep(rt_tick_t tick);rt_err_t rt_thread_delay(rt_tick_t tick);（9）线程挂起rt_err_t rt_thread_suspend (rt_thread_t thread);（10）线程恢复rt_err_t rt_thread_resume (rt_thread_t thread);（11）线程控制（例如动态更改线程的优先级）rt_err_t rt_thread_control(rt_thread_t thread, rt_uint8_t cmd, void* arg);（12）初始化空闲线程void rt_thread_idle_init(void);（13）设置空闲线程钩子void rt_thread_idle_sethook(void (*hook)(void));10.线程设计
RT-Thread中程序运行的上下文包括：
*中断服务例程
*普通线程
*空闲线程

####**定时器管理：

1.软件定时器的最主要目的是：在经过设定的时间后，系统能够自动执行用户设定的动作。当定时器到了，即超时了，执行的动作函数称之为超时函数。2.定时器管理接口：
（1）定时器管理系统初始化。void rt_system_timer_init(void);
（2）创建定时器rt_timer_t rt_timer_create(const char* name,
void (*timeout)(void* parameter), void* parameter,
rt_tick_t time, rt_uint8_t flag);
（3）删除定时器rt_err_t rt_timer_delete(rt_timer_t timer);
（4）初始化定时器void rt_timer_init(rt_timer_t timer,const char* name, void (*timeout)(void* parameter), void* parameter,rt_tick_t time, rt_uint8_t flag);（5）脱离定时器rt_err_t rt_timer_detach(rt_timer_t timer);（6）启动定时器rt_err_t rt_timer_start(rt_timer_t timer);（7）停止定时器rt_err_t rt_timer_stop(rt_timer_t timer);（8）控制定时器rt_err_t rt_timer_control(rt_timer_t timer, rt_uint8_t cmd, void* arg);

####**任务间同步通信
核心思想：在访问临界区的时候只允许一个（或者一类）任务运行。

1.关闭中断
关闭中断也叫中断锁，是禁止多任务访问临界区最简单的一种方式。
关闭中断函数：rt_base_t rt_hw_interrupt_disable(void);
恢复中断函数：void rt_hw_interrupt_enable(rt_base_t level);2.调度器锁
与中断锁一样把调度器锁住也能让当前运行的任务不被换出，值到任务调度器解锁。不同之处是对调度器上锁，系统依然能够相应外部中断，中断服务例程依然能进行相应的响应。
调度锁操作API为：
void rt_enter_critical(void); /* 进入临界区*/
void rt_exit_critical(void); /* 退出临界区*/
注： rt_enter_critical/rt_exit_critical可以多次嵌套调用，但每调用一次rt_enter_critical
就必须相对应地调用一次rt_exit_critical退出操作，嵌套的最大深度是65535。3.信号量
信号量是一种轻型的用于解决线程间同步问题的内核对象，线程可以获取和释放它，从而达到同步或者互斥的目的。.信号量相关的函数接口
（1）创建信号量rt_sem_t rt_sem_create (const char* name, rt_uint32_t value, rt_uint8_t flag);
（2）删除信号量rt_err_t rt_sem_delete (rt_sem_t sem);
（3）初始化信号量rt_err_t rt_sem_init (rt_sem_t sem, const char* name, rt_uint32_t value, rt_uint8_t flag);
（4）脱离信号量rt_err_t rt_sem_detach (rt_sem_t sem);
（5）获取信号量rt_err_t rt_sem_take (rt_sem_t sem, rt_int32_t time);
（6）无等待获取信号量rt_err_t rt_sem_trytake(rt_sem_t sem);
（7）释放信号量rt_err_t rt_sem_release(rt_sem_t sem);
5.互斥量
互斥量又叫相互排斥的信号量，是一种特殊的二值信号量。
互斥量的状态：开锁或闭锁。
（1）创建互斥量rt_mutex_t rt_mutex_create (const char* name, rt_uint8_t flag);
（2）删除互斥量rt_err_t rt_mutex_delete (rt_mutex_t mutex);
（3）初始化互斥量rt_err_t rt_mutex_init (rt_mutex_t mutex, const char* name, rt_uint8_t flag);
（4）脱离互斥量rt_err_t rt_mutex_detach (rt_mutex_t mutex);
（5）获取互斥量rt_err_t rt_mutex_take (rt_mutex_t mutex, rt_int32_t time);
（6）释放信号量rt_err_t rt_mutex_release(rt_mutex_t mutex);
6.事件
事件主要用于线程间的同步，与信号量不同，它的特点是实现一对多，多对多的同步。
RT-Thread定义的事件有以下特点：
*事件只与线程相关，事件间相互独立：每个线程拥有32个事件标志，采用一个32bit无符号整型数进行记录，每一个bit代表一个事件。若干个事件构成一个事件集；
*事件仅用于同步，不提供数据传输功能；
*事件无排队性，即多次向线程发送同一事件（如果线程还未来得及读走），其效果等同于只发送一次。
每个线程都拥有一个事件信息标记，它有三个属性：逻辑与：RT_EVENT_FLAG_END逻辑或：RT_EVENT_FLAG_OR清除标记：RT_EVENT_FLAG_CLEAR
其实关于事件，你可以理解为一系列的标记位，当标记位接收有效,则触发线程中的程序。事件相关接口：
（1）创建线程rt_event_t rt_event_create (const char* name, rt_uint8_t flag);
（2）删除事件rt_err_t rt_event_delete (rt_event_t event);
（3）初始化事件rt_err_t rt_event_init(rt_event_t event, const char* name, rt_uint8_t flag);
（4）脱离事件rt_err_t rt_event_detach(rt_event_t event);
（5）接收事件rt_err_t rt_event_recv(rt_event_t event, rt_uint32_t set, rt_uint8_t option,
rt_int32_t timeout, rt_uint32_t* recved);
（6）发送事件rt_err_t rt_event_send(rt_event_t event, rt_uint32_t set);7.邮箱
邮箱服务是实时操作系统中一种典型的任务间通信方法，特点是开销比较低，效率较
高。
每封邮件只能容纳固定的4个字节内容。
邮箱的相关接口
（1）创建邮箱rt_mailbox_t rt_mb_create (const char* name, rt_size_t size, rt_uint8_t flag);
（2）删除邮箱rt_err_t rt_mb_delete (rt_mailbox_t mb);
（3）初始化邮箱rt_err_t rt_mb_init(rt_mailbox_t mb, const char* name, void* msgpool,
rt_size_t size, rt_uint8_t flag)
（4）脱离邮箱rt_err_t rt_mb_detach(rt_mailbox_t mb);
（5）发送邮箱rt_err_t rt_mb_send (rt_mailbox_t mb, rt_uint32_t value);
（6）等待方式发送邮箱rt_err_t rt_mb_send_wait (rt_mailbox_t mb, rt_uint32_t value, rt_int32_t timeout);
（7）接收邮箱rt_err_t rt_mb_recv (rt_mailbox_t mb, rt_uint32_t* value, rt_int32_t timeout);
8.消息队列
消息队列是另一种常用的线程通讯方式，它能够接收来自线程或中断服务例程中不固定长度的消息。
8.消息队列

消息队列是另一种常用的线程通讯方式，它能够接收来自线程或中断服务例程中不固定长度的消息，并把消息缓存在自己的内存空间中。
消息队列相关接口
（1）创建消息队列
rt_mq_t rt_mq_create(const char* name, rt_size_t msg_size, rt_size_t max_msgs, rt_uint8_t flag);
（2）删除消息队列
rt_err_t rt_mq_delete(rt_mq_t mq);
（3）初始化消息队列
rt_err_t rt_mq_init(rt_mq_t mq, const char* name, void msgpool, rt_size_t msg_size, rt_size_t pool_size,
rt_uint8_t flag);
（4）脱离消息队列
rt_err_t rt_mq_detach(rt_mq_t mq);
（5）发送消息
rt_err_t rt_mq_send (rt_mq_t mq, void buffer, rt_size_t size);
（6）发送紧急消息
rt_err_t rt_mq_urgent(rt_mq_t mq, void* buffer, rt_size_t size);
（7）接收消息
rt_err_t rt_mq_recv (rt_mq_t mq, void* buffer, rt_size_t size, rt_int32_t timeout);

内存管理
通常存储空间可以分为两种：内部存储空间和外部存储空间。
RT-Thread操作系统在内存管理上分为：静态分区内存管理与动态内存管理。
动态内存管理又根据内存的多少划分为两种情况：一种是针对小内存块的分配管理（小内存管理算法），另一种是针对大内存块的分配管理（SLAB管理算法）。
静态内存池管理
静态内存池接口
（1）创建内存池
rt_mp_t rt_mp_create(const char* name, rt_size_t block_count, rt_size_t block_size);
（2）删除内存池
rt_err_t rt_mp_delete(rt_mp_t mp);
（3）初始化内存池
rt_err_t rt_mp_init(rt_mp_t mp, const char* name, void *start, rt_size_t size, rt_size_t block size);
（4）脱离内存池
rt_err_t rt_mp_detach(rt_mp_t mp);
（5）分配内存块

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