RT-Thread 簡介

作為一名 RTOS 的初學(xué)者，也許你對 RT-Thread 還比較陌生。然而，隨著你的深入接觸，你會逐漸發(fā)現(xiàn) RT-Thread 的魅力和它相較于其他同類型 RTOS 的種種優(yōu)越之處。RT-Thread 是一款完全由國內(nèi)團(tuán)隊(duì)開發(fā)維護(hù)的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS），具有完全的自主知識產(chǎn)權(quán)。經(jīng)過 16 個(gè)年頭的沉淀，伴隨著物聯(lián)網(wǎng)的興起，它正演變成一個(gè)功能強(qiáng)大、組件豐富的物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)。

RT-Thread 概述

RT-Thread，全稱是 Real Time-Thread，顧名思義，它是一個(gè)嵌入式實(shí)時(shí)多線程操作系統(tǒng)，基本屬性之一是支持多任務(wù)，允許多個(gè)任務(wù)同時(shí)運(yùn)行并不意味著處理器在同一時(shí)刻真地執(zhí)行了多個(gè)任務(wù)。事實(shí)上，一個(gè)處理器核心在某一時(shí)刻只能運(yùn)行一個(gè)任務(wù)，由于每次對一個(gè)任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間很短、任務(wù)與任務(wù)之間通過任務(wù)調(diào)度器進(jìn)行非常快速地切換（調(diào)度器根據(jù)優(yōu)先級決定此刻該執(zhí)行的任務(wù)），給人造成多個(gè)任務(wù)在一個(gè)時(shí)刻同時(shí)運(yùn)行的錯覺。在 RT-Thread 系統(tǒng)中，任務(wù)通過線程實(shí)現(xiàn)的，RT-Thread 中的線程調(diào)度器也就是以上提到的任務(wù)調(diào)度器。

RT-Thread 主要采用 C 語言編寫，淺顯易懂，方便移植。它把面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法應(yīng)用到實(shí)時(shí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，使得代碼風(fēng)格優(yōu)雅、架構(gòu)清晰、系統(tǒng)模塊化并且可裁剪性非常好。針對資源受限的微控制器（MCU）系統(tǒng)，可通過方便易用的工具，裁剪出僅需要 3KB Flash、1.2KB RAM 內(nèi)存資源的 NANO 版本（NANO 是 RT-Thread 官方于 2017 年 7 月份發(fā)布的一個(gè)極簡版內(nèi)核)；而對于資源豐富的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，RT-Thread 又能使用在線的軟件包管理工具，配合系統(tǒng)配置工具實(shí)現(xiàn)直觀快速的模塊化裁剪，無縫地導(dǎo)入豐富的軟件功能包，實(shí)現(xiàn)類似 Android 的圖形界面及觸摸滑動效果、智能語音交互效果等復(fù)雜功能。

相較于 Linux 操作系統(tǒng)，RT-Thread 體積小，成本低，功耗低、啟動快速，除此以外 RT-Thread 還具有實(shí)時(shí)性高、占用資源小等特點(diǎn)，非常適用于各種資源受限（如成本、功耗限制等）的場合。雖然 32 位 MCU 是它的主要運(yùn)行平臺，實(shí)際上很多帶有 MMU、基于 ARM9、ARM11 甚至 Cortex-A 系列級別 CPU 的應(yīng)用處理器在特定應(yīng)用場合也適合使用 RT-Thread。

許可協(xié)議

RT-Thread 系統(tǒng)完全開源，3.1.0 及以前的版本遵循 GPL V2 + 開源許可協(xié)議。從 3.1.0 以后的版本遵循 Apache License 2.0 開源許可協(xié)議，可以免費(fèi)在商業(yè)產(chǎn)品中使用，并且不需要公開私有代碼。

RT-Thread 的架構(gòu)

近年來，物聯(lián)網(wǎng)（Internet Of Things，IoT）概念廣為普及，物聯(lián)網(wǎng)市場發(fā)展迅猛，嵌入式設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)已是大勢所趨。終端聯(lián)網(wǎng)使得軟件復(fù)雜性大幅增加，傳統(tǒng)的 RTOS 內(nèi)核已經(jīng)越來越難滿足市場的需求，在這種情況下，物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)（IoT OS）的概念應(yīng)運(yùn)而生。物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)是指以操作系統(tǒng)內(nèi)核（可以是 RTOS、Linux 等）為基礎(chǔ)，包括如文件系統(tǒng)、圖形庫等較為完整的中間件組件，具備低功耗、安全、通信協(xié)議支持和云端連接能力的軟件平臺，RT-Thread 就是一個(gè) IoT OS。

RT-Thread 與其他很多 RTOS 如 FreeRTOS、uC/OS 的主要區(qū)別之一是，它不僅僅是一個(gè)實(shí)時(shí)內(nèi)核，還具備豐富的中間層組件，如下圖所示。

它具體包括以下部分:

• 內(nèi)核層：RT-Thread 內(nèi)核，是 RT-Thread 的核心部分，包括了內(nèi)核系統(tǒng)中對象的實(shí)現(xiàn)，例如多線程及其調(diào)度、信號量、郵箱、消息隊(duì)列、內(nèi)存管理、定時(shí)器等；libcpu/BSP（芯片移植相關(guān)文件 / 板級支持包）與硬件密切相關(guān)，由外設(shè)驅(qū)動和 CPU 移植構(gòu)成。

• 組件與服務(wù)層：組件是基于 RT-Thread 內(nèi)核之上的上層軟件，例如虛擬文件系統(tǒng)、FinSH 命令行界面、網(wǎng)絡(luò)框架、設(shè)備框架等。采用模塊化設(shè)計(jì)，做到組件內(nèi)部高內(nèi)聚，組件之間低耦合。

• RT-Thread 軟件包：運(yùn)行于 RT-Thread 物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)平臺上，面向不同應(yīng)用領(lǐng)域的通用軟件組件，由描述信息、源代碼或庫文件組成。RT-Thread 提供了開放的軟件包平臺，這里存放了官方提供或開發(fā)者提供的軟件包，該平臺為開發(fā)者提供了眾多可重用軟件包的選擇，這也是 RT-Thread 生態(tài)的重要組成部分。軟件包生態(tài)對于一個(gè)操作系統(tǒng)的選擇至關(guān)重要，因?yàn)檫@些軟件包具有很強(qiáng)的可重用性，模塊化程度很高，極大的方便應(yīng)用開發(fā)者在最短時(shí)間內(nèi)，打造出自己想要的系統(tǒng)。RT-Thread 已經(jīng)支持的軟件包數(shù)量已經(jīng)達(dá)到 400+，如下舉例：

• 物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的軟件包：Paho MQTT、WebClient、mongoose、WebTerminal 等等。

• 腳本語言相關(guān)的軟件包：目前支持 Lua、JerryScript、MicroPython、PikaScript。

• 多媒體相關(guān)的軟件包：Openmv、mupdf。

• 工具類軟件包：CmBacktrace、EasyFlash、EasyLogger、SystemView。

• 系統(tǒng)相關(guān)的軟件包：RTGUI、Persimmon UI、lwext4、partition、SQLite 等等。

• 外設(shè)庫與驅(qū)動類軟件包：RealTek RTL8710BN SDK。

• 其他。