当前位置:首页 > 公众号精选 > strongerHuang
[导读]很多初学者都是从裸机开始学起,不能明白裸机和操作系统的区别。甚至有不少人认为用中断就能代替多任务处理,你认同吗?

关注、星标公众,不错过精彩内容

编辑整理:ZhengN

素材来源:RT-Thread书籍


很多初学者都是从裸机开始学起,不能明白裸机和操作系统的区别。甚至有不少人认为用中断就能代替多任务处理,你认同吗?



裸机系统


裸机系统通常分成轮询系统前后台系统


1、轮询系统

轮询系统即是在裸机编程的时候,先初始化好相关的硬件,然后让主程序在一个死循环里面不断循环,顺序地做各种事情,大概的伪代码具体如代码清单 1-1所示:

int main(void)
{
 /* 硬件相关初始化 */
 HardWareInit();

 /* 无限循环 */
 for (;;) {
   /* 处理事情 1 */
   DoSomething1();

   /* 处理事情 2 */
   DoSomethingg2();

   /* 处理事情 3 */
   DoSomethingg3();
 }
}


轮询系统是一种非常简单的软件结构,通常只适用于那些只需要顺序执行代码且不需要外部事件来驱动的就能完成的事情。在代码清单 1-1 中,如果只是实现 LED 翻转,串口输出,液晶显示等这些操作,那么使用轮询系统将会非常完美。但是,如果加入了按键操作等需要检测外部信号的事件,用来模拟紧急报警,那么整个系统的实时响应能力就不会那么好了。


假设DoSomethingg3 是按键扫描,当外部按键被按下,相当于一个警报,这个时候,需要立马响 应 , 并 做 紧 急 处 理 , 而 这 个 时 候 程 序 刚 好 执 行 到 DoSomethingg1 , 要 命 的 是DoSomethingg1 需要执行的时间比较久,久到按键释放之后都没有执行完毕,那么当执行到 DoSomethingg3 的时候就会丢失掉一次事件。足见,轮询系统只适合顺序执行的功能代码,当有外部事件驱动时,实时性就会降低。


2、前后台系统

相比轮询系统,前后台系统是在轮询系统的基础上加入了中断。外部事件的响应在中断里面完成,事件的处理还是回到轮询系统中完成,中断在这里我们称为前台, main 函数里面的无限循环我们称为后台,大概的伪代码见代码清单 1-2所示:

int flag1 = 0;
int flag2 = 0;
int flag3 = 0;

int main(void)
{
 /* 硬件相关初始化 */
 HardWareInit();

 /* 无限循环 */
 for (;;) {
   if (flag1) {
     /* 处理事情 1 */
     DoSomething1();
   }

   if (flag2) {
     /* 处理事情 2 */
     DoSomethingg2();
   }

   if (flag3) {
     /* 处理事情 3 */
     DoSomethingg3();
   }
 }
}

void ISR1(void)
{
 /* 置位标志位 */
 flag1 = 1;
 /* 如果事件处理时间很短,则在中断里面处理
 如果事件处理时间比较长,在回到后台处理 */

 DoSomething1();
}

void ISR2(void)
{
 /* 置位标志位 */
 flag2 = 2;

 /* 如果事件处理时间很短,则在中断里面处理
 如果事件处理时间比较长,在回到后台处理 */

 DoSomething2();
}

void ISR3(void)
{
 /* 置位标志位 */
 flag3 = 1;
 /* 如果事件处理时间很短,则在中断里面处理
 如果事件处理时间比较长,在回到后台处理 */

 DoSomething3();
}


在顺序执行后台程序的时候,如果有中断来临,那么中断会打断后台程序的正常执行流,转而去执行中断服务程序,在中断服务程序里面标记事件,如果事件要处理的事情很简短,则可在中断服务程序里面处理,如果事件要处理的事情比较多,则返回到后台程序里面处理。


虽然事件的响应和处理是分开了,但是事件的处理还是在后台里面顺序执行的,但相比轮询系统,前后台系统确保了事件不会丢失,再加上中断具有可嵌套的功能,这可以大大的提高程序的实时响应能力。在大多数的中小型项目中,前后台系统运用的好,堪称有操作系统的效果。



多线程系统


相比前后台系统,多线程系统的事件响应也是在中断中完成的,但是事件的处理是在线程中完成的。在多线程系统中,线程跟中断一样,也具有优先级,优先级高的线程会被优先执行。


当一个紧急的事件在中断被标记之后,如果事件对应的线程的优先级足够高,就会立马得到响应。相比前后台系统,多线程系统的实时性又被提高了。多线程系统大概的伪代码具体见代码清单 1-3所示:

int flag1 = 0;
int flag2 = 0;
int flag3 = 0;

int main(void)
{
 /* 硬件相关初始化 */
 HardWareInit();

 /* OS 初始化 */
 RTOSInit();

 /* OS 启动,开始多线程调度,不再返回 */
 RTOSStart();
}

void ISR1(void)
{
 /* 置位标志位 */
 flag1 = 1;
}

void ISR2(void)
{
 /* 置位标志位 */
 flag2 = 2;
}

void ISR3(void)
{
 /* 置位标志位 */
 flag3 = 1;
}

void DoSomething1(void)
{
 /* 无限循环,不能返回 */
 for (;;) {
   /* 线程实体 */
   if (flag1) {

   }
 }
}

void DoSomething2(void)
{
 /* 无限循环,不能返回 */
 for (;;) {
   /* 线程实体 */
   if (flag2) {

   }
 }
}

void DoSomething3(void)
{
 /* 无限循环,不能返回 */
 for (;;) {
   /* 线程实体 */
   if (flag3) {

   }
 }
}


相比前后台系统中后台顺序执行的程序主体,在多线程系统中,根据程序的功能,我们把这个程序主体分割成一个个独立的,无限循环且不能返回的小程序,这个小程序我们称之为线程。


每个线程都是独立的,互不干扰的,且具备自身的优先级,它由操作系统调度管理。加入操作系统后,我们在编程的时候不需要精心地去设计程序的执行流,不用担心每个功能模块之间是否存在干扰。


加入了操作系统,我们的编程反而变得简单了。整个系统随之带来的额外开销就是操作系统占据的那一丁点的 FLASH 和 RAM。现如今,单片机的 FLASH 和 RAM 是越来越大,完全足以抵挡 RTOS 那点开销。


轮询、前后台和多线程系统软件模型区别:


以上是关于裸机系统与多线程系统的笔记,摘抄于《RT-Thread内核实现与应用开发实践指南一书。


推荐阅读:

开源≠免费!GNU 对自由软件的定义

UNIX、Linux、iOS、Android 它们之间的关系

Keil、IAR生成静态库方法,静态与动态库的区别


关注 微信公众号『strongerHuang』,后台回复“1024”查看更多内容,回复“加群”按规则加入技术交流群。


长按前往图中包含的公众号关注

免责声明:本文内容由21ic获得授权后发布,版权归原作者所有,本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点,不代表本平台立场,如有问题,请联系我们,谢谢!

本站声明: 本文章由作者或相关机构授权发布,目的在于传递更多信息,并不代表本站赞同其观点,本站亦不保证或承诺内容真实性等。需要转载请联系该专栏作者,如若文章内容侵犯您的权益,请及时联系本站删除。
换一批
延伸阅读

9月2日消息,不造车的华为或将催生出更大的独角兽公司,随着阿维塔和赛力斯的入局,华为引望愈发显得引人瞩目。

关键字: 阿维塔 塞力斯 华为

加利福尼亚州圣克拉拉县2024年8月30日 /美通社/ -- 数字化转型技术解决方案公司Trianz今天宣布,该公司与Amazon Web Services (AWS)签订了...

关键字: AWS AN BSP 数字化

伦敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英国汽车技术公司SODA.Auto推出其旗舰产品SODA V,这是全球首款涵盖汽车工程师从创意到认证的所有需求的工具,可用于创建软件定义汽车。 SODA V工具的开发耗时1.5...

关键字: 汽车 人工智能 智能驱动 BSP

北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越来越多用户希望企业业务能7×24不间断运行,同时企业却面临越来越多业务中断的风险,如企业系统复杂性的增加,频繁的功能更新和发布等。如何确保业务连续性,提升韧性,成...

关键字: 亚马逊 解密 控制平面 BSP

8月30日消息,据媒体报道,腾讯和网易近期正在缩减他们对日本游戏市场的投资。

关键字: 腾讯 编码器 CPU

8月28日消息,今天上午,2024中国国际大数据产业博览会开幕式在贵阳举行,华为董事、质量流程IT总裁陶景文发表了演讲。

关键字: 华为 12nm EDA 半导体

8月28日消息,在2024中国国际大数据产业博览会上,华为常务董事、华为云CEO张平安发表演讲称,数字世界的话语权最终是由生态的繁荣决定的。

关键字: 华为 12nm 手机 卫星通信

要点: 有效应对环境变化,经营业绩稳中有升 落实提质增效举措,毛利润率延续升势 战略布局成效显著,战新业务引领增长 以科技创新为引领,提升企业核心竞争力 坚持高质量发展策略,塑强核心竞争优势...

关键字: 通信 BSP 电信运营商 数字经济

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央广播电视总台与中国电影电视技术学会联合牵头组建的NVI技术创新联盟在BIRTV2024超高清全产业链发展研讨会上宣布正式成立。 活动现场 NVI技术创新联...

关键字: VI 传输协议 音频 BSP

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日举办的2024年长三角生态绿色一体化发展示范区联合招商会上,软通动力信息技术(集团)股份有限公司(以下简称"软通动力")与长三角投资(上海)有限...

关键字: BSP 信息技术
关闭
关闭