RTOS的必要性
当你开始增加你的嵌入式应用的功能时，在单一的主循环和一些中断例程中做所有的事情变得越来越难。通常情况下，下一级的复杂性是某种状态机，你的电子设备的输出会根据这个（内部）状态而改变。如果你需要能够同时操作多个复杂的输入和输出呢？一个很好的例子是TCP/IP连接，通过这个连接，你将接收某种数据，然后用来操作机械臂、控制电动机、发送信号......很快就会发现，需要新的抽象层次，以避免淹没在实现这种东西所需的复杂性中。这就是实时操作系统发挥作用的地方。
Zephyr与其他实时操作系统不同？
- Zephyr是由Linux基金会支持的。
- 通过学习Zephyr，你将自动获得对Linux内核的体验。两者在实现方式上表现出一些重叠，例如： Kconfig和设备树是Zephyr从Linux中借用的概念。
- Zephyr很灵活。
- Zephyr支持各种不同的开发板/SoCs。
更多参考见官网： https://docs.zephyrproject.org/latest/introduction/index.html
实时操作系统是如何工作的？
内核负责为每个特定的任务调度CPU时间，使它们看起来是同时进行的。
每个线程（或任务）在执行时都会使用寄存器和内存。这些处理器寄存器和堆栈（内存）的全部内容都是该特定线程的上下文。一旦RTOS决定切换线程并运行其他东西，它将需要首先将上下文存储起来，然后加载接下来运行的线程的上下文。这个过程被称为上下文切换。
除了线程之外，你还会使用诸如队列、互斥和信号等原语来进行线程间通信。然后，每个RTOS都为不同的协议提供不同程度的支持，如TCP/IP、蓝牙、LoRaWan......这使你的生活更容易，因为现在你不需要深入研究这些协议。你会得到一系列的API调用，这能提高开发速度。
什么是线程？
线程是独立的实例，负责执行一些任务。
一些关键的概念：
- 堆栈区(Stack area)：线程堆栈的内存区域。其大小可以根据线程处理的需要来调整。
/* size of stack area used by each thread */
#define STACKSIZE 1024
- 线程控制块(Thread control block)：存储线程元数据，是k_thread类型的实例。
K_THREAD_STACK_DEFINE(threadA_stack_area, STACKSIZE);
static struct k_thread threadA_data;
- 入口点函数(Entry point function)：线程启动时被调用。最多有3个参数值可以传递给这个函数。
void threadA(void *dummy1, void *dummy2, void *dummy3)
{
ARG_UNUSED(dummy1);
ARG_UNUSED(dummy2);
ARG_UNUSED(dummy3);
ARG_UNUSED来表示这3个参数在我们的线程函数中没有使用。
-
调度策略(Scheduling policy)：指示内核的调度器如何分配CPU时间给线程。
-
执行模式Execution mode：可以是监督者(supervisor)模式或用户(user)模式。默认情况下，线程在监督者模式下运行，允许访问特权CPU指令、整个内存地址空间和外围设备。用户模式的线程权限要少一些。
Zephyr如何选择要运行的线程？
"Thread is ready"(就绪) = 有资格被选为下一个运行线程。
以下因素可以使线程不就绪：
- 线程还没有被启动
- 等待内核对象完成一个操作（例如，线程正在占用不可用的信号（semaphore））。
- 等待超时的发生
- 被暂停
- 终止
如何在Zephyr中定义线程？
通过定义它的堆栈区域和线程控制块，然后调用k_thread_create()来生成的。
栈区必须使用K_THREAD_STACK_DEFINE或K_KERNEL_STACK_DEFINE来定义，以确保它在内存中被正确设置。
线程发起函数返回其线程ID，可以用来引用该线程。
#define MY_STACK_SIZE 500
#define MY_PRIORITY 5
extern void my_entry_point(void *, void *, void *);
K_THREAD_STACK_DEFINE(my_stack_area, MY_STACK_SIZE);
struct k_thread my_thread_data;
k_tid_t my_tid = k_thread_create(&my_thread_data, my_stack_area,
K_THREAD_STACK_SIZEOF(my_stack_area),
my_entry_point,
NULL, NULL, NULL,
MY_PRIORITY, 0, K_NO_WAIT);
为了定义线程，你需要初始化参数：
k_tid_t k_thread_create(struct k_thread *new_thread, k_thread_stack_t *stack, size_t stack_size, k_thread_entry_t entry, void *p1, void *p2, void *p3, int prio, uint32_t options, k_timeout_t delay)
参数：
- new_thread - 指向未初始化的k_thread结构的指针
- stack - 指向堆栈空间的指针。
- stack_size - 堆栈大小，字节数。
- entry - 线程入口函数。
- p1 - 第1个入口参数。
- p2 - 第2个入口参数。
- p3 - 第3个入口参数。
- prio - 线程优先级。
- options - 线程选项。
- delay - 调度延迟，或K_NO_WAIT（无延迟）。
返回：
- 新线程的ID。
另外，可以通过调用K_THREAD_DEFINE在编译时声明线程。请注意，该宏自动定义了堆栈区、控制块和线程ID等变量。
下面的代码与上面的代码段有相同的效果。
#define MY_STACK_SIZE 500
#define MY_PRIORITY 5
extern void my_entry_point(void *, void *, void *);
K_THREAD_DEFINE(my_tid, MY_STACK_SIZE,
my_entry_point, NULL, NULL, NULL,
MY_PRIORITY, 0, 0);
参考资料
- 软件测试精品书籍文档下载持续更新 https://github.com/china-testing/python-testing-examples 请点赞，谢谢！
- 本文涉及的python测试开发库 谢谢点赞！ https://github.com/china-testing/python_cn_resouce
- python精品书籍下载 https://github.com/china-testing/python_cn_resouce/blob/main/python_good_books.md
线程命令
- k_thread_start() 启动
#include <zephyr/kernel.h&