RT-Thread学习笔记-2、RT-Thread启动过程分析

查看全部 · 发表于 2023-3-31 15:36:43

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在一些不使用操作系统的单片机软件工程里面，除了汇编启动文件之外，普遍认为程序入口就是main函数，很多程序代码都是从main函数开始进行分析的。

而对于RT-Thread实时操作系统，程序在跑到main函数之前，其实是进行了一系列的启动流程初始化工作，而这些初始化操作是针对RT-Thread内核和具体的板卡进行的，用户不需要干预这个启动流程。

在进入main函数之前，RT-Thread进行了如图所示的启动操作。

不带操作系统的单片机程序，一般都会从启动文件startup_xx.s直接跳转到main函数开始执行，而带RT-Thread操作系统的程序，在进入main函数之前，还进行了如上图所示的一系列操作。以上的操作看似复杂繁多，但其实主要是在调用main函数之前，调用了rtthread_startup函数。关于如何在调用main函数之前，调用rtthread_startup函数，不同的编译器有不同的操作。

对于MDK编译器，主要是使用了MDK的扩展功能 $Sub$$ 和 $Super$$ ，而对于IAR编译器，则是通过__low_level_init()函数，对于GCC编译器，则是通过entry函数，这些函数都是会在调用main函数之前被调用的。

以MDK编译器为例，给main函数添加一个 $Sub$$ 前缀，就形成了一个新的功能函数，这个功能函数会在调用main函数之前被调用，这是MDK编译器所规定的，如下图所示。

关于程序从启动文件跳转到main函数入口的关系，总结概括如下图所示。

在$Sub$$main函数里面，主要是调用了rtthread_startup()函数，这个函数是RT-Thread规定的统一启动入口，这个函数主要进行了如图所示的一系列初始化工作。

以下是关于rtthread_startup()函数里面各个函数的具体说明

1、关于rt_hw_board_init()函数，主要是初始化了中断向量表，完成了系统时钟的初始化，如果有使用到系统组件的话，同时初始化系统组件，并且设置打印信息的输出控制台，同时初始化系统堆内存，程序代码如下图所示。

2、关于rt_show_version()函数，主要是在信息控制台初始化成功后，打印RT-Thread内核的系统版本信息，这个函数的具体实现，如下图所示。

3、关于rt_system_timer_init()和rt_system_scheduler_init()函数，主要是初始化了系统定时器链表和RT-Thread系统调度器，由于调度器的实现原理略为复杂，此处暂不展开论述。

4、关于rt_application_init()函数，主要是创建了一个名为main的主线程，这个线程的函数入口是main_thread_entry，这里有两种创建方式，二选一，如果使用了系统堆内存，则使用动态创建的方式，线程使用的内存资源可以动态进行申请或释放，如果没有使用系统堆内存，则使用静态创建的方式，线程使用的内存资源是固定好的，不能被释放，函数实现如下图所示。

5、关于rt_system_timer_thread_init()函数，主要是初始化软件定时器的列表，并且采用静态方式创建一个名为timer的软件定时器，并且把软件定时器线程放入调度器里面，函数实现如下图所示。

6、关于rt_thread_idle_init()函数，主要是根据芯片CPU的数量，使用静态方式创建空闲线程，实际上，空闲线程并不空闲，这个线程在系统没有任何用户线程调度的时候，就会被调度起来，这个空闲线程主要是检查系统有没有已经消亡的线程，如果有，则把消亡线程的资源进行回收，如果系统使能了电源管理，则会让系统进行低功耗模式，函数的具体实现，如下图所示。

7、关于rt_system_scheduler_start()函数，主要是开始使能操作系统调度器，调度器启动后，会根据系统的调度规则，从线程就绪列表里面，选择优先级最高的线程进行启动。

8、从以上分析可知，RT-Thread系统在启动的时候，至少会启动一个main主线程和一个idle空闲线程，如果系统配置有使能软件定时器，还会启动一个timer定时器线程，也就是说，系统一旦启动后，就会有两个（或三个）线程在进行调度，如下图所示。

感谢阅读！

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