OpenHarmony轻量级内核-LiteOS-M

OpenHarmony轻量级内核

思维导图 https://download.csdn.net/download/lanlingxueyu/88816723

概述

内核是一人操作系统的运算核心，决定着系统的性能和稳定性。它是基于硬件的第一层软件扩充，提供操作系统的基本功能，是操作系统工作的基础。它负责管理系统的进程、内存、外设驱动程序、支件和网络系统

LiteOS-M

概述

百K级内存设备

支持内存保护单元

适用于轻量系统

应用于轻量系统，面向的MCU一般股是百K级内存，可支持MPU隔离，业界类似以的内核有FreeRToS或Threadx等

内核概述

LiteOS-M内核架构包含硬件相关层以及硬件无关层，

其中硬件相关层按不同编译工具链、芯片架构分类，
提供统一的HAL（Hardware Abstraction Layer）
接口其他模块属于硬件无关层，
其中基础内核模块提供基础能力，
扩展模块提供网络、文件系统等组件能力
KAL（Kernel Abstraction Layer）模块提供统一的标准接口

HAL（HardwareAbstractionLayer）接口，提升了硬件易适配性，满足AloT类型丰富的硬件和编译工具链的拓展

内存管理

静态内存

动态内存

通信机制

事件

互锁

消息队列

信号量

CMSIS（Cortex Microcontroller Software InterfaceStandard，微控制器软件接标准)

和
POSIX（Portable Operating System Interface，可移植操作系统接口）
都是可移植操作接口的标准，属于应用接口层，可增强应用软件的可移植性，降低开发难度。

CMSIS（Cortex Microcontroller Software InterfaceStandard，微控制器软件接标准)

#######

####### CMSIS是对于那些基于ARM Cortex处理器的微控制器独立于供应商的硬件抽象层。它包含多个组件层，其中之一是RTOS层，该层定义了一套通用及标准化的RTOSAPI接口，减少了应用开发者对特定RTOS的依赖，方便用户软件的移植重用。该套API有2个版本，分别为版本1（CMSIS-RTOSv1）和版本2（CMSIS-RTOSv2），OpenHarmonyLiteos-M仅提供其版本2的实现。

POSIX（Portable Operating System Interface，可移植操作系统接口）

#######

####### OpenHarmony内核使用musl libc库以及自研接口，支持部分标准POsIX接口，开发者可基于POSIX标准接口开发内核之上的组件及应用。

LiteOS-M内核启动流程

1.在开发板配置文件targetconfig.h配置系统时钟、每秒Tick数，可以对任务、内存、IPC、异常处理模块进行裁剪配置

2.系统后动时，根居配置进行指定模块的初始化

3.内核启动流程包含外设初始化、系统时钟配置、内核初始化、操作系统启动等，详见内核启动流程

LiteOS-M已经支持ARMCortex-M3、ARMCortex-M4、ARMCortex-M7、ARM Cortex-M33、RISc-V等主流架构

内核基础

任务管理

描述

从系统角度看，任务是竞争系统资源的最小运行单元。任务可以使用等待CPU、使用内存空间等系统资源，并独立于其它任务运行

Liteos-M的任务模块可以给用户提供多个任务，实现任务间的切换，帮助用户管理业务程序流程

任务模块具有如下特性

支持多任务

一个任务表示一个线程

抢占式调度机制

####### 高优先级的任务可打断低优先级任务，低优先级任务必须在高优先级任务阻塞或结束后才能得到调度

相同优先级任务支持时间片轮转调度方式

共有32个优先级[0-31]，最高优先级为0，最低优先级为31

任务状态

####### 阻塞态（Blocked）包含任务被挂起（suspend状态）、任务被延时（delay状态）、任务正在等待信号量、读写队列或者等待事件等

####### 就绪态->运行态：任务创建后进入就绪态，发生任务切换时，就绪队列中最高优先级的任务被执行，从而进入运行态，同时该任务从就绪队列中移出

####### 运行态->就绪态：有更高优先级任务创建或者恢复后，会发生任务调度，此刻就绪队列中最高优先级任务变为运行态，那么原先运行的任务由运行态变为就绪态，依然在就绪队列中

####### 就绪态->阻塞态：任务也有可能在就绪态时被阻塞（挂起），此时任务状态由就绪态变为阻塞态，该任务从就绪队列中删除，不会参与任务调度，直到该任务被恢复

####### 阻塞态->就绪态：阻塞的任务被恢复后（任务恢复、延时时间超时、读信号量超时或读到信号量等），此时被恢复的任务会被加入就绪队列，从而由阻塞态变成就绪态：此时如果被恢复任务的优先级高于正在运行任务的优先级，则会发生任务切换，该任务由就绪态变成运行态

####### 运行态->阻塞态：正在运行的任务发生阻塞（挂起、延时、读信号量等）时，将该任务插入到对应的阻塞队列中，任务状态由运行态变成阻塞态，然后发生任务切换运行就绪队列中最高优先级任务

####### 运行态->退出态：运行中的任务运行结束，任务状态由运行态变为退出态。退出态包含任务运行结束的正常退出状态以及nvalid状态。例如，任务运行结束但是没有自删除，对外呈现的就是lnyalid状态，即退出态

####### 阻塞态->退出态：阻塞的任务调用删除接口，任务状态由阻塞态变为退出态

任务管理相关概念

####### 任务ID

######## 在任务创建时通过参数返回给用户，是任务的重要标识

####### 任务优先级

######## 表示任务执行的优先顺序

####### 任务入口函数

######## 新任务得到调度后将执行的函数。该函数由用户实现，在任务创建时，通过任务创建结构体设置

####### 任务栈

######## 每人任务都拥有一人独立的栈空间，我们称为任务栈。栈空间里保存的信息包含局部变量、寄存器、函数参数、函数返回地址等

####### 任务上下文

######## 任务在运行过程中使用的一些资源，如寄存器等，称为任务上下文

####### 任务控制块TCB

######## 每个任务都含有一个任务控制块（TCB）

####### 任务切换

######## 包含获取就绪队列中最高优先级任务、切出任务上下文保存、切入任务上下文恢复等动作

任务开发流程

####### 1.锁任务调度LOs_TaskLock，防止高优先级任务调度。
2.创建任务Los_TaskCreate。
3.解锁任务LOs_TaskUnlock，让任务按照优先级进行调度。