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跑RTOS對(duì)MCU有什么要求?

12/09 11:15
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有小伙伴大概問了這樣的問題:跑RTOS系統(tǒng),對(duì)MCU有什么要求?

這是一個(gè)很寬泛的問題,目前市面上的RTOS大大小小有上百種,你要說對(duì)MCU最低要求的話,我覺得要求很低,目前市面上的MCU都能跑RTOS。

但是......

RTOS對(duì)MCU的要求越低,其實(shí)現(xiàn)的功能也越簡(jiǎn)單,對(duì)應(yīng)的一些功能也會(huì)受到限制。

這里,對(duì)MCU的要求,通常主要指:MCU性能(主頻)和RAM、Flash資源大小。其他像外設(shè)、功耗、引腳數(shù)等這些都是次要的。

8位MCU也能跑RTOS

四十年前的8051也能跑RTOS,但8051的性能和RAM資源,你看看有多少?這種在8051上跑的RTOS,實(shí)現(xiàn)的功能很少,且跑了RTOS之后,應(yīng)用代碼(或者說任務(wù)數(shù))就會(huì)受到限制。

現(xiàn)在的 8 位MCU大部分的性能和資源相對(duì)都很高了,跑一些常規(guī)的 RTOS 問題不大。

在8位單片機(jī)上跑的RTOS其實(shí)有很多,感興趣的可以網(wǎng)上找找,這里分享一下之前的內(nèi)容:8位單片機(jī)輕松跑RTOS操作系統(tǒng)

RTOS支持裁剪

什么是系統(tǒng)裁剪?

系統(tǒng)裁剪簡(jiǎn)單來說就是,把用到的系統(tǒng)組件留下,不用的裁掉(換句話說,需要什么系統(tǒng)資源才配置,不需要的就“屏蔽”),以此來節(jié)省了MCU資源。
大部分嵌入式系統(tǒng)都支持裁剪,包括Linux也是一樣的。市面上大部分的RTOS都有一個(gè)“裁剪文件”,通常是 xxOS + Config (系統(tǒng)配置)的文件。
比如:

    FreeRTOS 的 FreeRTOSConfig.h 文件ucos 的?os_cfg.h 文件......

而里面的配置,通常是宏定義開關(guān),比如?os_cfg.h?文件

#ifndef OS_CFG_H#define OS_CFG_H
                                                                /* --------------------------- MISCELLANEOUS --------------------------- */#define OS_CFG_APP_HOOKS_EN                        1u           /* Enable (1) or Disable (0) application specific hooks                  */#define OS_CFG_ARG_CHK_EN                          1u           /* Enable (1) or Disable (0) argument checking                           */#define OS_CFG_CALLED_FROM_ISR_CHK_EN              1u           /* Enable (1) or Disable (0) check for called from ISR                   */#define OS_CFG_DBG_EN                              0u           /* Enable (1) or Disable (0) debug code/variables                        */#define OS_CFG_TICK_EN                             1u           /* Enable (1) or Disable (0) the kernel tick                             */#define OS_CFG_DYN_TICK_EN                         0u           /* Enable (1) or Disable (0) the Dynamic Tick                            */#define OS_CFG_INVALID_OS_CALLS_CHK_EN             1u           /* Enable (1) or Disable (0) checks for invalid kernel calls             */#define OS_CFG_OBJ_TYPE_CHK_EN                     1u           /* Enable (1) or Disable (0) object type checking                        */#define OS_CFG_OBJ_CREATED_CHK_EN                  1u           /* Enable (1) or Disable (0) object created checks                       */#define OS_CFG_TS_EN                               0u           /* Enable (1) or Disable (0) time stamping                               */
#define OS_CFG_PRIO_MAX                           64u           /* Defines the maximum number of task priorities (see OS_PRIO data type) */
#define OS_CFG_SCHED_LOCK_TIME_MEAS_EN             0u           /* Include code to measure scheduler lock time                           */#define OS_CFG_SCHED_ROUND_ROBIN_EN                1u           /* Include code for Round-Robin scheduling                               */
#define OS_CFG_STK_SIZE_MIN                       64u           /* Minimum allowable task stack size                                     */

                                                                /* --------------------------- EVENT FLAGS ----------------------------- */#define OS_CFG_FLAG_EN                             1u           /* Enable (1) or Disable (0) code generation for EVENT FLAGS             */#define OS_CFG_FLAG_DEL_EN                         1u           /*     Include code for OSFlagDel()                                      */#define OS_CFG_FLAG_MODE_CLR_EN                    1u           /*     Include code for Wait on Clear EVENT FLAGS                        */#define OS_CFG_FLAG_PEND_ABORT_EN                  1u           /*     Include code for OSFlagPendAbort()                                */

                                                                /* ------------------------ MEMORY MANAGEMENT -------------------------  */#define OS_CFG_MEM_EN                              1u           /* Enable (1) or Disable (0) code generation for the MEMORY MANAGER      */

                                                                /* ------------------- MUTUAL EXCLUSION SEMAPHORES --------------------  */#define OS_CFG_MUTEX_EN                            1u           /* Enable (1) or Disable (0) code generation for MUTEX                   */#define OS_CFG_MUTEX_DEL_EN                        1u           /*     Include code for OSMutexDel()                                     */#define OS_CFG_MUTEX_PEND_ABORT_EN                 1u           /*     Include code for OSMutexPendAbort()                               */

                                                                /* -------------------------- MESSAGE QUEUES --------------------------  */#define OS_CFG_Q_EN                                1u           /* Enable (1) or Disable (0) code generation for QUEUES                  */#define OS_CFG_Q_DEL_EN                            1u           /*     Include code for OSQDel()                                         */#define OS_CFG_Q_FLUSH_EN                          1u           /*     Include code for OSQFlush()                                       */#define OS_CFG_Q_PEND_ABORT_EN                     1u           /*     Include code for OSQPendAbort()                                   */

                                                                /* ---------------------------- SEMAPHORES ----------------------------- */#define OS_CFG_SEM_EN                              1u           /* Enable (1) or Disable (0) code generation for SEMAPHORES              */#define OS_CFG_SEM_DEL_EN                          1u           /*     Include code for OSSemDel()                                       */#define OS_CFG_SEM_PEND_ABORT_EN                   1u           /*     Include code for OSSemPendAbort()                                 */#define OS_CFG_SEM_SET_EN                          1u           /*     Include code for OSSemSet()                                       */

                                                                /* -------------------------- TASK MANAGEMENT -------------------------- */#define OS_CFG_STAT_TASK_EN                        1u           /* Enable (1) or Disable (0) the statistics task                         */#define OS_CFG_STAT_TASK_STK_CHK_EN                1u           /*     Check task stacks from the statistic task                         */
#define OS_CFG_TASK_CHANGE_PRIO_EN                 1u           /* Include code for OSTaskChangePrio()                                   */#define OS_CFG_TASK_DEL_EN                         1u           /* Include code for OSTaskDel()                                          */#define OS_CFG_TASK_IDLE_EN                        1u           /* Include the idle task                                                 */#define OS_CFG_TASK_PROFILE_EN                     1u           /* Include variables in OS_TCB for profiling                             */#define OS_CFG_TASK_Q_EN                           1u           /* Include code for OSTaskQXXXX()                                        */#define OS_CFG_TASK_Q_PEND_ABORT_EN                1u           /* Include code for OSTaskQPendAbort()                                   */#define OS_CFG_TASK_REG_TBL_SIZE                   1u           /* Number of task specific registers                                     */
#define OS_CFG_TASK_STK_REDZONE_EN                 0u           /* Enable (1) or Disable (0) stack redzone                               */#define OS_CFG_TASK_STK_REDZONE_DEPTH              8u           /* Depth of the stack redzone                                            */
#define OS_CFG_TASK_SEM_PEND_ABORT_EN              1u           /* Include code for OSTaskSemPendAbort()                                 */#define OS_CFG_TASK_SUSPEND_EN                     1u           /* Include code for OSTaskSuspend() and OSTaskResume()                   */

                                                                /* ------------------ TASK LOCAL STORAGE MANAGEMENT -------------------  */#define OS_CFG_TLS_TBL_SIZE                        0u           /* Include code for Task Local Storage (TLS) registers                   */

                                                                /* ------------------------- TIME MANAGEMENT --------------------------  */#define OS_CFG_TIME_DLY_HMSM_EN                    1u           /* Include code for OSTimeDlyHMSM()                                      */#define OS_CFG_TIME_DLY_RESUME_EN                  1u           /* Include code for OSTimeDlyResume()                                    */

                                                                /* ------------------------- TIMER MANAGEMENT -------------------------- */#define OS_CFG_TMR_EN                              1u           /* Enable (1) or Disable (0) code generation for TIMERS                  */#define OS_CFG_TMR_DEL_EN                          1u           /* Enable (1) or Disable (0) code generation for OSTmrDel()              */

                                                                /* ------------------------- TRACE RECORDER ---------------------------- */#define OS_CFG_TRACE_EN                            0u           /* Enable (1) or Disable (0) uC/OS-III Trace instrumentation             */#define OS_CFG_TRACE_API_ENTER_EN                  0u           /* Enable (1) or Disable (0) uC/OS-III Trace API enter instrumentation   */#define OS_CFG_TRACE_API_EXIT_EN                   0u           /* Enable (1) or Disable (0) uC/OS-III Trace API exit  instrumentation   */
#endif

所以,通過系統(tǒng)裁剪,RTOS可以支持很少資源的MCU。

其實(shí),很多RTOS在宣傳頁面都會(huì)有類似的宣傳:系統(tǒng)最小可以支持1K RAM、8K ROM的MCU等。

其實(shí)不止RTOS這類系統(tǒng)可以裁剪,很多嵌入式的模塊都支持裁剪,比如GUI、協(xié)議棧等。

跑RTOS對(duì)MCU有什么要求?

回頭來看,你覺得跑RTOS對(duì)MCU有什么要求?

絕大部分RTOS都支持裁剪,MCU性能和資源不充足的情況下,可以裁剪只保留主要的功能。

性能和資源豐富的MCU,可以運(yùn)行RTOS自帶的各種組件,也就是實(shí)現(xiàn)的功能更豐富。

當(dāng)然,不同RTOS的內(nèi)核源碼不同,裁剪的力度也不同,最低能支持多少,還要看RTOS本身的情況。

但是,就單純的說跑RTOS,對(duì)MCU的要求,可以說很低很低。

最后,你跑過RTOS,最低的MCU的資源是多少?歡迎大家留言討論。

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電子產(chǎn)業(yè)圖譜

作者黃工,從事嵌入式軟件開發(fā)工作8年有余,高級(jí)嵌入式軟件工程師,業(yè)余維護(hù)公眾號(hào)『strongerHuang』,分享嵌入式軟硬件、單片機(jī)、物聯(lián)網(wǎng)等內(nèi)容。