《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全測試技術(shù)》課件- 07 FreeRTOS

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IndustrialInternetSecurityTestingTechnologyGYHLWAQCSJS-007FreeRTOS第2章工控操作系統(tǒng)安全測試目錄02FreeRTOS工控實現(xiàn)原理01FreeRTOS簡介0101FreeRTOS簡介01FreeRTOS簡介(1)系統(tǒng)簡介FreeRTOS是一個迷你的實時操作系統(tǒng)內(nèi)核。作為一個輕量級的操作系統(tǒng)，功能包括：任務(wù)管理、時間管理、信號量、消息隊列、內(nèi)存管理、記錄功能、軟件定時器、協(xié)程等，可基本滿足較小系統(tǒng)的需要。FreeRTOS等少數(shù)實時操作系統(tǒng)能在小RAM單片機(jī)上運行01FreeRTOS簡介作為一個輕量級的操作系統(tǒng)，F(xiàn)reeRTOS提供的功能包括：任務(wù)管理、時間管理、內(nèi)存管理、通信管理四大內(nèi)容，可基本滿足較小系統(tǒng)的需要。如圖所示：(2)系統(tǒng)功能01FreeRTOS簡介為什么我們要選擇FreeRTOS？用戶可配置內(nèi)核功能多平臺的支持目標(biāo)代碼小，簡單易用強(qiáng)大的執(zhí)行跟蹤功能沒有限制的任務(wù)數(shù)量遵循MISRA-C標(biāo)準(zhǔn)的編程規(guī)范●●●●(3)系統(tǒng)功能和特點0202FreeRTOS工控實現(xiàn)原理02FreeRTOS工控實現(xiàn)原理1）任務(wù)調(diào)度機(jī)制是嵌入式實時操作系統(tǒng)的一個重要概念，也是其核心技術(shù)。2）FreeRTOS既支持優(yōu)先級調(diào)度算法也支持輪換調(diào)度算法。因此FreeRTOS采用雙向鏈表方式。(1)任務(wù)調(diào)度機(jī)制的實現(xiàn)02FreeRTOS工控實現(xiàn)原理3）當(dāng)進(jìn)行任務(wù)調(diào)度時，調(diào)度算法首先實現(xiàn)優(yōu)先級調(diào)度。系統(tǒng)按照優(yōu)先級從高到低的順序從就緒任務(wù)鏈表數(shù)組(usNumberOfItems)中尋找第一個不為0的優(yōu)先級，此優(yōu)先級即為當(dāng)前最高就緒優(yōu)先級，以此實現(xiàn)優(yōu)先級調(diào)度。(1)任務(wù)調(diào)度機(jī)制的實現(xiàn)02FreeRTOS工控實現(xiàn)原理FreeRTOS提供的典型時間管理函數(shù)是vTaskDelay(相對延時)與vTaskDelayUntil(絕對延時)，其中調(diào)用相對延時函數(shù)來實現(xiàn)將任務(wù)延時一段特定時間的功能。每發(fā)生一個時鐘節(jié)拍，內(nèi)核就會把當(dāng)前的系統(tǒng)節(jié)拍計數(shù)器加1。若計數(shù)器的結(jié)果為0，即發(fā)生溢出，內(nèi)核會把溢出延時列表指針(pxOverflowDelayedTaskList)作為當(dāng)前鏈表；否則，內(nèi)核把延時列表指針(pxDelaycdTaskList)作為當(dāng)前鏈表。(2)時間管理的實現(xiàn)02FreeRTOS工控實現(xiàn)原理(3)內(nèi)存分配策略FreeRTOS提供了兩種內(nèi)存分配的策略，用戶可以根據(jù)實際需要選擇不同的內(nèi)存分配策略。方法1：按照需求內(nèi)存的大小簡單地把一大塊內(nèi)存分割為若干小塊，每個小塊的大小對應(yīng)于所需求內(nèi)存的大小。02FreeRTOS工控實現(xiàn)原理(3)內(nèi)存分配策略方法2：采用鏈表分配內(nèi)存，可實現(xiàn)動態(tài)的創(chuàng)建、刪除任務(wù)或隊列。系統(tǒng)根據(jù)空閑內(nèi)存塊的大小按從小到大的順序組織空閑內(nèi)存鏈表。02FreeRTOS工控實現(xiàn)原理(4)FreeRTOS系統(tǒng)移植FreeRTOS操作系統(tǒng)可以被方便地移植到不同處理器上工作，現(xiàn)已提供了ARM、MSP430、AVR、PIC、STM32、C8051F等多款處理器的移植。02FreeRTOS工控實現(xiàn)原理(5)FreeRTOS應(yīng)用場景1）無人駕駛，為了保障這些實時任務(wù)能在給定的時間內(nèi)完成，需要一個實時系統(tǒng)對這些任務(wù)進(jìn)行調(diào)度和管理。FreeRTOS系統(tǒng)能盡力保障每個任務(wù)能在一個已知的最大運行時間內(nèi)完成。02FreeRTOS工控實現(xiàn)原理(5)FreeRTOS應(yīng)用場景2）USBmassstorage設(shè)備，就是利用單片機(jī)的USB片上設(shè)備，模擬一個U盤。做這樣的設(shè)備，主要內(nèi)容就是響應(yīng)來自USB主機(jī)的各種請求。當(dāng)USB主機(jī)向設(shè)備發(fā)出請求的時候，USB硬件會產(chǎn)生一個IRQ，隨后USB的中斷服務(wù)