多线程——充分压榨MCU能力

MCU的使用方式。

无操作系统的单片机系统被叫做裸机系统。开发者直接操作硬件，给人的感觉就很硬，很直接。

裸机系统结构很简单，没有特别复杂的思维模式。逻辑系统又有轮询系统和前后台系统。

轮询系统的典型结构

int main(void)
{
    /* 外设寄存器配置 */
    HardWareInit();

    while(1)
    {
        /* 任务1 */
        function1();

        /* 任务2 */
        function2();
    }
}

前后台系统在轮询的基础上加入了中断，中断为前台，轮询为后台

int main(void)
{
    /* 外设寄存器配置 */
    HardWareInit();

    while(1)
    {
        /* 任务1 */
        function1();

        /* 任务2 */
        function2();
    }
}

void ISR1(void)
{

}

在一些简单的场合，设计一个精妙中断嵌套的前后台程序也足够用了。经典的例子比如使用STM32进行的电机控制。

在实时操作系统的系统里，把一个个功能分成独立的部分，称为线程。

多线程遇到的问题

第一个问题是线程切换。

程序是状态机，线程之间互不干扰，每个线程都是独立的状态机。

线程切换前保存现在状态机的状态，加载要切换的线程的状态，继续运行。

一个 C 语言程序的状态包括局部变量、寄存器的值。

即栈和寄存器。

因此需要稍稍了解一下 arm 架构和汇编。

arm 架构和汇编

arm 芯片为精简指令集，其特点

• RAM 只有读写指令

• 数据的运算在 CPU 内部实现

• CPU 复杂度低一点

arm 为哈佛结构，代码和数据走两条总线，取数据的时候可以取代码。

CPU 内部也可以临时存放数据，arm 的结构。

比如对于 a = a + b 这个 C 语言操作，步骤为

• ldr r0, [a]

• ldr r1, [b]

• add r0, r0, r1

• str r0, [a]

靠近硬件的操作使用汇编语言，汇编指令的含义也很靠近硬件，用起来查手册即可。这里给出一些常用的

• 加载/存储指令

  • ldr r0,[addr] ;load register

    • ldrb

  • str r0,[addr] ;store register