ThreadX学习（1）——概述
ThreadX学习（1）——概述
- 学习参考：
- ThreadX
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- 实时性
- 完善的中间件
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- 高等级安全认证
- 源码组成
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- port
- common
- 多核
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- AMP
- SMP
学习参考：
- 《Real-Time Embedded Multithreading: Using ThreadX and ARM》
（链接：https://pan.baidu.com/s/1GMScXSlHq13yS4AVxP_zPw 提取码：ysuw ） - 安富莱_STM32-V7开发板ThreadX内核教程（V0.7）——硬汉嵌入式论坛
- ThreadX SMP user guide 官方
ThreadX
ThreadX已被微软收购，改名为azure-rtos，但这里仍用原名。
源代码下载地址：https://github.com/azure-rtos
实时性
ThreadX 在大多数流行的处理器上实现了亚微秒的上下文切换时间。除了速度快之外，ThreadX 还具有高度确定性。无论准备好 200 个线程还是仅准备一个线程，它都能实现相同的快速性能。
以下是 ThreadX 的一些典型性能特征：
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快速启动：ThreadX 的启动时间少于 120 个周期。
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可选的错误检查机制：当验证了应用程序代码并且不再需要对每个参数进行错误检查时，可以在编译时跳过 ThreadX 错误检查，优化性能。
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Picokernel™ Design（微内核设计）：服务不会彼此套用，从而消除了不必要的函数调用开销。
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优化的中断处理：除非需要抢占，否则仅在 ISR 进入/退出时才保存/恢复暂存寄存器。
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优化的 API 处理：
| 服务 | 执行时间，单位微妙 |
|---|---|
| Thread Suspend | 0.6 |
| Thread Resume | 0.6 |
| Queue Send | 0.3 |
| Queue Receive | 0.3 |
| Get Semaphore | 0.2 |
| Put Semaphore | 0.2 |
| Context Switch | 0.4 |
| Interrupt Response | 0.0-0.6 |
测试平台：200MHz 处理器。
完善的中间件
ThreadX 有自己完善的中间件，称为 ThreadX 全家桶：
- 文件系统 FileX
- GUI 图形设计 GUIX
- 网络协议栈 NetX
- USB 协议栈 USBX
- GUIX 上位机调试软件 GUIX Studio
- 跟踪调试软件 TraceX
中间件下载：http://www.armbbs.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=103554&extra=page%3D1%26filter%3Dtypeid%26typeid%3D304
高等级安全认证
ThreadX及其所有中间件的安全认证等级，至今没有一款小型RTOS可以与其匹敌。
这么多安全认证，公司要入大量财力，人力和物力才可以完成。早前 Micrium 的一篇文章还谈过这个问题，投入了太多资金和人力了，还与风河的 VxWorks 做了简单对比。
- 医疗 - FDA510（k），IEC-62304 Class C，IEC-60601，ISO-14971
- 工业 - UL-1998，IEC-61508 SIL 4
- 运输/铁路 - EN50128 SIL 4，BS50128, 49CFR236，IEC-61508
- 航空航天设备 - DO-178B，ED-12B，DO-278
- 汽车 - IEC-61508 ASIL D
- 核应用 - IEC-61508
- 家电 - UL/IEC 60730/60335
ThreadX 的安全认证基本都达到了最高等级，像工业级认证 IEC-61508 达到了最高等级的 SIL4，而uCOS，RTX5，embOS 都是 SIL3。
除了 ThreadX 内核有安全认证，中间件 GUIX，FileX，NetX，甚至是加密库都有安全认证。在安全领域，ThreadX 基本已经做到了登峰造极。
源码组成
ThreadX的源码两个最主要的部分：common和port两个文件夹。
虽然微软提供了ARM诸多芯片的接口，但目前被大部分人成功使用的只有M系列的部分芯片。
除此之外，ThreadX还能在WIN和Linux下运行。
port
port是对于不同芯片的接口，对ARM的基本都是汇编写的，包括线程调度、上下文保存和恢复、中断控制和定时器等。
这些接口都是直接对芯片进行操作，对于关注操作系统本身的开发者其实不需要太多关注。
common
common包含了系统初始化函数和所有的API函数，用C语言编写。
系统初始化函数最终还是会进入port提供的接口中。
而API函数包含以下九大类：
对于API的名字上，用户见到是的没有前缀的正常名字，如 tx_[module]_[func]， 而其实它是经过宏定义的，可能是原型是 _tx_[module]_[func]或者_txe_[module]_[func]。
若是_txe_[module]_[func]，那么它会先进行一些异常状态的判定，若有异常直接返回，若无异常则调用 _tx_[module]_[func]。
多核
AMP
ThreadX 通常以非对称多处理（Asymmetric Multiprocessing, AMP）方式使用，其中 ThreadX 和应用程序（或其它系统）单独在每个内核上执行，并通过共享内存或处理器间通信机制来相互通信。
SMP
对于处理器高度动态加载的环境，ThreadX 对称多处理（Symetric Multiprocessing，SMP）可用于以下内核：
- ARM Cortex-Ax
- ARM Cortex-Rx
- ARM Cortex-A5x 64 位
- MIPS 34K，1004K 和 interAptiv
- PowerPC
- Synopsys ARC HS
- x86
ThreadX SMP 在 n 个处理器之间执行动态负载平衡，并允许任何 Core 上的任何线程访问所有ThreadX 资源（队列，信号量，事件标志，内存池等）。ThreadX SMP 在所有内核上启用完整的 API，并引入了适用于 SMP 操作的 API。
对于SMP，ThreadX提供了common_smp和port_smp。