实时操作系统RTOS定时器与中断编程实验指南

资源摘要信息:"本实验室练习题目的是为了帮助学生理解如何使用SysTick作为硬件定时器为实时操作系统（RTOS）提供周期性中断。SysTick定时器是ARM Cortex-M系列处理器中的一个系统定时器，用于产生固定周期的中断。在本实验中，使用Keil模拟器（基于Nucleo-F103RB开发板）进行操作，以便学生可以通过实际操作来掌握SysTick定时器的工作原理以及如何将其应用于RTOS的定时调度中。 首先，学生需要了解SysTick定时器的基本概念和工作方式。SysTick定时器可以在每次溢出时产生一个中断信号，通过编程设置合适的重装载值（Reload Value）和控制值（Control Value），可以使其产生固定周期的中断。这对于实现RTOS中的时间管理非常关键，因为RTOS需要周期性地执行任务切换，以保证实时性的需求。 在练习中，学生将利用通用输入输出（GPIO）引脚来模拟RTOS中的任务。GPIO引脚的高低电平变化可以被用来表示不同任务的状态，通过编写C语言程序，来控制GPIO引脚的电平变化，从而模拟任务的执行。这有助于学生理解RTOS中任务调度的基本概念，即任务需要在规定的时间内完成执行，然后由调度器切换到下一个任务。 学生在实验中还需要掌握如何使用Keil开发环境和MDK-ARM开发套件进行程序的编写、编译、调试和运行。Keil MDK是针对ARM处理器的集成开发环境，提供了丰富的调试工具和库函数，非常适合用于嵌入式系统的开发。学生需要熟悉如何在Keil中创建项目、配置系统时钟、编写C语言代码、编译程序以及下载到目标开发板上进行测试。 此外，实验中还会涉及到中断编程的内容。中断是实时系统中的一个核心概念，它允许系统响应外部或内部的紧急事件，打断当前正在执行的程序，转而执行一个中断服务程序。在本实验中，学生将学习如何编写SysTick定时器的中断服务程序，并通过这个程序来实现对RTOS任务的调度。 文件列表中包含了多个版本的讲稿、视频讲解和相关的实验指导文件，这表明本实验有多个不同的讲解版本，有助于学生从不同角度理解实验内容，并且可以选择自己更易于接受的学习方式。例如，中文讲解的视频文件能够让使用中文作为母语的学生更容易理解实验步骤和概念，而英文讲解则适合英语为母语或英语水平较高的学生。 整个实验的目的不仅仅在于让学生学会如何编程实现SysTick定时器和GPIO的控制，更重要的是通过这些实践活动加深对RTOS调度机制的理解，并能够在未来面对复杂的实时系统时，能够运用所学知识解决实际问题。"