CMSIS-RTOS2简介

本文介绍CMSIS-RTOS2。

1.引入

CMSIS-RTOS2在基于Arm Cortex处理器的设备上运行的实时操作系统内核上指定了通用RTOS接口。应用程序和中间件组件可以使用CMSIS-RTOS2 API在各种软件生态系统中实现更好的代码重用和更简单的集成。

CMSIS-RTOS2还指定了RTOS内核使用的标准OS Tick接口。它提供了几个操作系统tick实现，用于将简单的内核移植到不同的Cortex-M和Cortex-A处理器。

CMSIS-RTOS2在软件层次中的位置如下图（浅蓝色部分）。

目前支持的主流RTOS Kernel:

1)RTX(Keil)

2)FreeRTOS

3)Zephyr RTOS

4)Micrium OS

2.主要接口

关于CMSIS-RTOS2的接口（API）可参考网址：CMSIS-RTOS2: API Reference

下面简要介绍CMSIS-RTOS2中常用的接口（API），按如下类别进行划分。

1)线程管理

通常将一个复杂的任务划分为若干个独立的线程，每个独立的线程完成一定的功能。

创建：

osThreadId_t osThreadNew(osThreadFunc_t func,
    void *argument,
    const osThreadAttr_t *attr 
)

切换：

用于同等优先级任务切换。

osStatus_t osThreadYield(void)

挂起：

osStatus_t osThreadSuspend(osThreadId_t thread_id)

恢复：

osStatus_t osThreadResume(osThreadId_t thread_id)

终止：

osStatus_t osThreadTerminate(osThreadId_t thread_id)

2)线程间同步

a)信号量

用于多个任务协作，或访问某一临界资源时。

创建：

osSemaphoreId_t osSemaphoreNew(uint32_t max_count,
    uint32_t initial_count,
    const osSemaphoreAttr_t *attr 
)	

获取：

osStatus_t osSemaphoreAcquire(osSemaphoreId_t semaphore_id,
    uint32_t timeout 
)

释放：

osStatus_t osSemaphoreRelease(osSemaphoreId_t semaphore_id)

b)互斥量

互斥量相当于单值型信号量，用于临界资源的互斥访问，区别于单值型信号量，其在优先级反转方面有特殊的处理。

创建：

osMutexId_t osMutexNew(const osMutexAttr_t *attr)

请求：

osStatus_t osMutexAcquire(osMutexId_t mutex_id,
    uint32_t timeout 
)

释放：

osStatus_t osMutexRelease(osMutexId_t mutex_id)

c)事件集

事件集主要用于线程间的同步，与信号量不同，它的特点是可以实现一对多，多对多的同步。即多个事件可以实现“或”或“与”的运算。

创建：

osEventFlagsId_t osEventFlagsNew(const osEventFlagsAttr_t *attr)

设置：

uint32_t osEventFlagsSet(osEventFlagsId_t ef_id,
    uint32_t flags 
)		

其中，flags为某一位或几位，如：((1 << 2) | (1 << 3))，表示将第2位和第3位置位。

清除：

uint32_t osEventFlagsClear(osEventFlagsId_t ef_id,
    uint32_t flags 
)	

等待：

uint32_t osEventFlagsWait(osEventFlagsId_t ef_id,
    uint32_t flags,
    uint32_t options,
    uint32_t timeout 
)

等待的信号被置位后，默认会被自动清零，若想手动清零，可设置“options”参数。

3)线程间通信

线程间通信这里仅有消息队列。

创建：

osMessageQueueId_t osMessageQueueNew(uint32_t msg_count,
    uint32_t msg_size,
    const osMessageQueueAttr_t *attr 
)

发送：

osStatus_t osMessageQueuePut(osMessageQueueId_t mq_id,
    const void *msg_ptr,
    uint8_t msg_prio,
    uint32_t timeout
)

接收：

osStatus_t osMessageQueueGet(osMessageQueueId_t mq_id,
    void *msg_ptr,
    uint8_t *msg_prio,
    uint32_t timeout 
)

4)时钟管理

休眠：

让出处理器资源，进入就绪状态，同时进行一次调度，选出当前优先级最高的任务执行。

osStatus_t osDelay(uint32_t ticks)

等绝对时间：

osStatus_t osDelayUntil(uint32_t ticks)

获取系统Tick:

uint32_t osThreadGetCount(void)

返回为32位数，注意溢出问题。

5)中断管理

涉及中断和任务之间的临界资源的访问（注意和互斥量之间的区别）。

若使用FreeRTOS，可用如下宏：

taskENTER_CRITICAL()
taskEXIT_CRITICAL()

总结，本文介绍了CMSIS-RTOS2。