工程師筆記 | ES32 SDK 支持的 RTOS

ES32 SDK 支持的 RTOS

很多嵌入式應(yīng)用都是基于微控制器（MCU/單片機(jī)）的小系統(tǒng)，其中大多不使用 OS，也沒(méi)有應(yīng)用程序的基本框架。這導(dǎo)致嵌入式軟件碎片化嚴(yán)重、開(kāi)發(fā)效率低下。隨著 AIoT 時(shí)代的來(lái)臨，嵌入式軟件變得越來(lái)越復(fù)雜，傳統(tǒng)“散亂”的開(kāi)發(fā)模式面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。一款優(yōu)秀的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS）會(huì)使復(fù)雜的嵌入式系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)變得簡(jiǎn)單且可靠，并且便于升級(jí)和維護(hù)。

東軟載波微電子 ES32 系列產(chǎn)品的 SDK 已經(jīng)支持 FreeRTOS、RT-Thread-nano和 Huawei LiteOS 三款 RTOS，并提供了豐富的內(nèi)核用例。

ES32 SDK 下載地址：（復(fù)制到瀏覽器打開(kāi)）

http://www.essemi.com/index/product/detail？id=799

用戶可以在 ES32 SDK 的如下文件夾中找到三款 RTOS 的用例：

FreeRTOS：

ES32_SDK\Projects\Book2_Example\FreeRTOS

?RT-Thread-Nano：

ES32_SDK\Projects\Book2_Example\RT-Thread-Nano

?Huawei LiteOS：

ES32_SDK\Projects\Book2_Example\LiteOS

FreeRTOS、RT-Thread 和 Huawei LiteOS 簡(jiǎn)介

FreeRTOSFreeRTOS由美國(guó)的Richard Barry于2003年發(fā)布，與眾多半導(dǎo)體廠商合作密切，是目前市場(chǎng)占有率最高的RTOS。遵循 GPLv2+ 許可協(xié)議。

FreeRTOS僅僅只是一個(gè)操作系統(tǒng)內(nèi)核，需外擴(kuò)第三方的 GUI（圖形用戶界面）、TCP/IP 協(xié)議棧、FS（文件系統(tǒng)）等組件才能實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的系統(tǒng)。不像 RT-Thread 有豐富的組件和軟件包生態(tài)，可以快速實(shí)現(xiàn)豐富多樣 IoT 系統(tǒng)。

RT-ThreadRT-Thread 版權(quán)屬于上海睿賽德電子科技有限公司，于 2006 年 1 月首次發(fā) 布，初始版本號(hào)為 0.1.0，經(jīng)過(guò)10來(lái)年的發(fā)展，如今主版本號(hào)已經(jīng)升級(jí)到 4.0.3，累計(jì)開(kāi)發(fā)者達(dá)到數(shù)百萬(wàn)，在各行各業(yè)產(chǎn)品中裝機(jī)量達(dá)到了驚人的數(shù)億臺(tái)，占據(jù)國(guó)產(chǎn) RTOS 的鰲頭。其遵循 Apache-2.0 開(kāi)源授權(quán)模式。

RT-Thread 整體結(jié)構(gòu)如下：

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(duì)象的實(shí)現(xiàn)，例如多線程及其調(diào)度、信號(hào)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(jí)支持包）與硬件密切相關(guān)，由外設(shè)驅(qū)動(dòng)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(tái)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(kù)文件組成。RT-Thread 提供了開(kāi)放的軟件包平臺(tái)，這里存放了官方提供或開(kāi)發(fā)者提供的軟件包，該平臺(tái)為開(kāi)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(duì)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(kāi)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 300+。
IDE：RT-Thread Studio

RT-Thread 內(nèi)核結(jié)構(gòu)如下：

內(nèi)核處于硬件層之上，內(nèi)核部分包括內(nèi)核庫(kù)、實(shí)時(shí)內(nèi)核實(shí)現(xiàn)。

內(nèi)核庫(kù)是為了保證內(nèi)核能夠獨(dú)立運(yùn)行的一套小型的類(lèi)似 C 庫(kù)的函數(shù)實(shí)現(xiàn)子集。這部分根據(jù)編譯器的不同自帶 C 庫(kù)的情況也會(huì)有些不同，當(dāng)使用 GNU GCC 編譯器時(shí)，會(huì)攜帶更多的標(biāo)準(zhǔn) C 庫(kù)實(shí)現(xiàn)。

Huawei LiteOS

華為 LiteOS 是一款 “開(kāi)源免費(fèi)” 的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，面向 IoT 領(lǐng)域輕量級(jí)物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于智能家居、個(gè)人穿戴、車(chē)聯(lián)網(wǎng)、城市公共服務(wù)、制造業(yè)等領(lǐng)域，大幅降低設(shè)備布置及維護(hù)成本，有效降低開(kāi)發(fā)門(mén)檻、縮短開(kāi)發(fā)周期。遵循 BSD-3 開(kāi)源許可協(xié)議。

LiteOS 整體結(jié)構(gòu)如下：

主要包含以下組成部分：

基礎(chǔ)內(nèi)核：包括不可裁剪的極小內(nèi)核和可裁剪的其他模塊。極小內(nèi)核包含任務(wù)管理、內(nèi)存管理、中斷管理、異常管理和系統(tǒng)時(shí)鐘。可裁剪的模塊包括信號(hào)量、互斥鎖、隊(duì)列管理、事件管理、軟件定時(shí)器等。
內(nèi)核增強(qiáng)：在內(nèi)核基礎(chǔ)功能之上，進(jìn)一步提供增強(qiáng)功能，包括C++支持、調(diào)測(cè)組件等。調(diào)測(cè)組件提供了強(qiáng)大的問(wèn)題定位及調(diào)測(cè)能力，包括shell命令、Trace事件跟蹤、獲取CPU占用率、LMS等。
文件系統(tǒng)：提供一套輕量級(jí)的文件系統(tǒng)接口以支持文件系統(tǒng)的基本功能，包括vfs、ramfs、fatfs等。
系統(tǒng)庫(kù)接口：提供一系列系統(tǒng)庫(kù)接口以提升操作系統(tǒng)的可移植性及兼容性，包括Libc/Libm/POSIX以及CMSIS適配層接口。
網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧：提供豐富的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧以支持多種網(wǎng)絡(luò)功能，包括CoAP/LwM2M、MQTT等。
業(yè)務(wù)組件：構(gòu)建于上述組件之上的一系列業(yè)務(wù)組件或框架，以支持更豐富的用戶場(chǎng)景，包括OTA、GUI、AI、傳感框架等。
IDE：Huawei LiteOS Studio。

Huawei LiteOS 內(nèi)核結(jié)構(gòu)如下：

Huawei LiteOS 自開(kāi)源社區(qū)發(fā)布以來(lái)，圍繞 NB-IoT 物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)從技術(shù)、生態(tài)、解決方案、商用支持等多維度使能合作伙伴，構(gòu)建開(kāi)源的物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)，目前已經(jīng)聚合了 50+MCU 和解決方案合作伙伴，共同推出一批開(kāi)源開(kāi)發(fā)套件和行業(yè)解決方案，幫助眾多行業(yè)客戶快速的推出物聯(lián)網(wǎng)終端和服務(wù)，客戶涵蓋眾多行業(yè)，為開(kāi)發(fā)者提供 “一站式” 完整軟件平臺(tái)，有效降低開(kāi)發(fā)門(mén)檻、縮短開(kāi)發(fā)周期。

Huawei LiteOS 基礎(chǔ)內(nèi)核包括不可裁剪的極小內(nèi)核和可裁剪的其他模塊。極小內(nèi)核包含任務(wù)管理、內(nèi)存管理、中斷管理、異常管理和系統(tǒng)時(shí)鐘?？刹眉舻哪K包括信號(hào)量、互斥鎖、隊(duì)列管理、事件管理、軟件定時(shí)器等。Huawei LiteOS 支持 UP（單核）與 SMP（多核）模式，即支持在單核或者多核的環(huán)境上運(yùn)行。