自建RTOS源码分享与实现原理详解

本文档分享了一个作者自己独立实现的小型实时操作系统（RTOS）源码，并详细讲解了其工作原理，旨在为从事RTOS相关工作的朋友们提供帮助和启发。作者在开发过程中注重基础构建和核心功能，包括任务调度、中断处理以及异常管理等关键部分。 首先，RTOS的核心目标是为嵌入式系统提供一种高效的并发执行环境，它允许多个任务在有限的硬件资源下同时运行。在这个小型RTOS中，作者使用了Cortex-M3处理器平台，因为这类微控制器因其低功耗和丰富的中断能力而常用于RTOS的开发。 源码中展示了中断服务例程（ISRs）的实现，如`SysTick_Handler`，这是RTOS中的一个关键组件，用于定期唤醒CPU并更新定时器，确保任务调度的准确性和时间同步。每当系统时钟周期结束时，`SysTick_Handler`会被触发，检查当前的任务状态，并可能根据需要调整任务的执行顺序。 在任务管理方面，作者使用了任务控制块（TCB），包含了任务的信息，如堆栈指针、任务状态和优先级等。通过`OSTCBCur`和`OSTCBHighRdy`变量，代码实现了任务切换的过程，即保存当前任务的上下文并恢复下一个任务的执行环境。 此外，文档还提到了中断级别敏感（IFS）的处理，这是一种保证任务安全切换的方法，通过正确的存储和恢复寄存器值，确保在中断发生时不会影响到正在执行的任务。对于某些中断，如低级别的外部中断，可能需要特别处理，以避免中断嵌套导致的问题。 在内存管理上，代码展示了堆栈分配和回收的机制，确保任务在执行时有足够的空间。同时，通过设置栈顶指针，保证了任务的正确执行，防止栈溢出或内存碎片。 值得注意的是，该RTOS没有采用传统的Unix-like系统调用接口，而是自定义了一套API，以便于在Cortex-M3这样的特定平台上使用。这表明作者在设计时考虑到了目标平台的特性和限制，力求实现高效和简洁的系统。 这个小型RTOS项目展示了如何从底层开始构建实时操作系统，包括中断管理、任务调度和内存管理等基本功能。这对于有志于嵌入式系统和RTOS开发的人来说，是一个宝贵的实践案例和学习资源。