RT-Thread各版本简介及架构介绍

文章目录

  • 标准版本
  • Nano版本(极简版)
  • RT-Thread Smart版本

标准版本

架构:

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Nano版本(极简版)

RT-Thread Nano 是一个极简版的硬实时内核,它是由 C 语言开发,采用面向对象的编程思维,具有良好的代码风格,是一款可裁剪的、抢占式实时多任务的 RTOS。其内存资源占用极小,功能包括任务处理、软件定时器、信号量、邮箱和实时调度等相对完整的实时操作系统特性。适用于家电、消费电子、医疗设备、工控等领域大量使用的 32 位 ARM 入门级 MCU 的场合。

架构:

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支持架构:ARM:Cortex M0/ M3/ M4/ M7 等、RISC-V 及其他。

功能:线程管理、线程间同步与通信、时钟管理、中断管理、内存管理。

特点
1、下载简单

2、代码简单

与 RT-Thread 完整版不同的是,Nano 不含 Scons 构建系统,不需要 Kconfig 以及 Env 配置工具,也去除了完整版特有的 device 框架和组件,仅是一个纯净的内核。

3、移植简单

由于 Nano 的极简特性,使 Nano 的移植过程变得极为简单。添加 Nano 源码到工程,就已完成 90% 的移植工作。
在 Keil MDK 与 Cube MX 中还提供了 Nano 的软件包,可以一键下载加入到工程。另外,在 RT-Thread Studio 中可以基于 Nano 创建工程直接使用。

4、使用简单

RT-Thread Nano 在使用上也非常简单,带给开发者友好的开发体验。

易裁剪:Nano 的配置文件为 rtconfig.h,该文件中列出了内核中的所有宏定义,有些默认没有打开,如需使用,打开即可。具体的配置可见 Nano 版块的 RT-Thread Nano 配置 教程。
易添加 FinSH 组件:FinSH 组件 可以很方便的在 Nano 上进行移植,而不再依赖 device 框架,只需要对接两个必要的函数即可完成 FinSH 移植。
自选驱动库:可以使用厂商提供的固件驱动库,如 ST 的 STD 库、HAL 库、LL 库等,可以自行选择。
完善的文档:包含 内核基础、线程管理 (例程)、时钟管理 (例程)、线程间同步 (例程)、线程间通信 (例程)、内存管理 (例程)、中断管理,以及 Nano 版块的移植教程。

资源占用小
对 RAM 与 ROM 的开销非常小,在支持 semaphore 和 mailbox 特性,并运行两个线程 (main 线程 + idle 线程) 情况下,ROM 和 RAM 依然保持着极小的尺寸,RAM 占用约 1K 左右,ROM 占用 4K 左右。

Nano 资源占用情况举例:在运行两个线程 (main 线程 + idle 线程) 情况下,ROM 和 RAM 依然保持着极小的尺寸。以下是基于 Cortex M3 的 MDK 工程编译结果(优化等级 3)。

    Total RO  Size (Code + RO Data)                 4000 (   3.91kB)
    Total RW  Size (RW Data + ZI Data)              1168 (   1.14kB)
    Total ROM Size (Code + RO Data + RW Data)       4092 (   4.00kB)

RT-Thread Smart版本

RT-Thread Smart(简称 rt-smart)是基于 RT-Thread 操作系统衍生的新分支,面向带 MMU,中高端应用的芯片,例如 ARM Cortex-A 系列芯片,MIPS 芯片,带 MMU 的 RISC-V 芯片等。rt-smart 在 RT-Thread 操作系统的基础上启用独立、完整的进程方式,同时以混合微内核模式执行。

rt-smart 软件包是 RT-Thread Smart 的用户体验软件包,可在 QEMU 模拟的 VExpress-A9 机器中或树莓派 4B 开发板上执行。本文档是针对 QEMU、树莓派 4B 开发板上快速上手 rt-smart 入门指南文档。

RT-Thread Smart 的架构
RT-Thread Smart 是基于 RT-Thread 操作系统上的混合操作系统,简称为 rt-smart,它把应用从内核中独立出来,形成独立的用户态应用程序,并具备独立的地址空间(32 位系统上是 4G 的独立地址空间)。

以下是 rt-smart 的整体结构框图,在硬件平台的基础上通过 MMU、系统调用的方式把整个系统分成了内核态及用户态。

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RT-Thread Smart 的核心实现是 lwP,进程管理模块( rtthread-smart/kernel/components/lwp )。它包括了如下的几个部分:

面向用户态的系统调用(system call,lwp_syscall.c/h);
用户态进程管理(lwp_pid.c/h, lwp.c/h);
elf 可执行应用程序加载器;
基于 MMU 的虚拟内存管理,地址空间管理;
进程间的 channel 通信机制及共享内存机制;
而在整体操作系统中,内核中还额外的包括了(原 RT-Thread 操作系统上的):
文件系统接口(DFS) - 虚拟文件系统接口;
BSD socket 接口(SAL/socket) - 抽象套接字;
设备驱动框架接口;
可选的设备驱动(如 UART,GPIO,IIC 等);


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