跑RTOS对MCU有什么要求?

科技   2024-12-10 12:01   北京  
最近有位小伙伴大概问了这样一个问题:跑RTOS系统,对MCU有什么要求?

这是一个很宽泛的问题,目前市面上的RTOS大大小小有上百种,你要说对MCU最低要求的话,我觉得要求很低,目前市面上的MCU都能跑RTOS。

但是......

RTOS对MCU的要求越低,其实现的功能也越简单,对应的一些功能也会受到限制。

这里,对MCU的要求,通常主要指:MCU性能(主频)和RAM、Flash资源大小。其他像外设、功耗、引脚数等这些都是次要的。

8位MCU也能跑RTOS

四十年前的8051也能跑RTOS,但8051的性能和RAM资源,你看看有多少?这种在8051上跑的RTOS,实现的功能很少,且跑了RTOS之后,应用代码(或者说任务数)就会受到限制。


现在的 8 位MCU大部分的性能和资源相对都很高了,跑一些常规的 RTOS 问题不大。

在8位单片机上跑的RTOS其实有很多,感兴趣的可以网上找找,这里分享一下之前的内容:8位单片机轻松跑RTOS操作系统

RTOS支持裁剪

什么是系统裁剪?


系统裁剪简单来说就是,把用到的系统组件留下,不用的裁掉(换句话说,需要什么系统资源才配置,不需要的就“屏蔽),以此来节省了MCU资源。

大部分嵌入式系统都支持裁剪,包括Linux也是一样的。市面上大部分的RTOS都有一个“裁剪文件”,通常是 xxOS + Config (系统配置)的文件。

比如:
  • FreeRTOS 的 FreeRTOSConfig.h 文件
  • ucos 的 os_cfg.h 文件
  • ......

而里面的配置,通常是宏定义开关,比如 os_cfg.h 文件:

#ifndef OS_CFG_H#define OS_CFG_H
/* --------------------------- MISCELLANEOUS --------------------------- */#define OS_CFG_APP_HOOKS_EN 1u /* Enable (1) or Disable (0) application specific hooks */#define OS_CFG_ARG_CHK_EN 1u /* Enable (1) or Disable (0) argument checking */#define OS_CFG_CALLED_FROM_ISR_CHK_EN 1u /* Enable (1) or Disable (0) check for called from ISR */#define OS_CFG_DBG_EN 0u /* Enable (1) or Disable (0) debug code/variables */#define OS_CFG_TICK_EN 1u /* Enable (1) or Disable (0) the kernel tick */#define OS_CFG_DYN_TICK_EN 0u /* Enable (1) or Disable (0) the Dynamic Tick */#define OS_CFG_INVALID_OS_CALLS_CHK_EN 1u /* Enable (1) or Disable (0) checks for invalid kernel calls */#define OS_CFG_OBJ_TYPE_CHK_EN 1u /* Enable (1) or Disable (0) object type checking */#define OS_CFG_OBJ_CREATED_CHK_EN 1u /* Enable (1) or Disable (0) object created checks */#define OS_CFG_TS_EN 0u /* Enable (1) or Disable (0) time stamping */
#define OS_CFG_PRIO_MAX 64u /* Defines the maximum number of task priorities (see OS_PRIO data type) */
#define OS_CFG_SCHED_LOCK_TIME_MEAS_EN 0u /* Include code to measure scheduler lock time */#define OS_CFG_SCHED_ROUND_ROBIN_EN 1u /* Include code for Round-Robin scheduling */
#define OS_CFG_STK_SIZE_MIN 64u /* Minimum allowable task stack size */

/* --------------------------- EVENT FLAGS ----------------------------- */#define OS_CFG_FLAG_EN 1u /* Enable (1) or Disable (0) code generation for EVENT FLAGS */#define OS_CFG_FLAG_DEL_EN 1u /* Include code for OSFlagDel() */#define OS_CFG_FLAG_MODE_CLR_EN 1u /* Include code for Wait on Clear EVENT FLAGS */#define OS_CFG_FLAG_PEND_ABORT_EN 1u /* Include code for OSFlagPendAbort() */

/* ------------------------ MEMORY MANAGEMENT ------------------------- */#define OS_CFG_MEM_EN 1u /* Enable (1) or Disable (0) code generation for the MEMORY MANAGER */

/* ------------------- MUTUAL EXCLUSION SEMAPHORES -------------------- */#define OS_CFG_MUTEX_EN 1u /* Enable (1) or Disable (0) code generation for MUTEX */#define OS_CFG_MUTEX_DEL_EN 1u /* Include code for OSMutexDel() */#define OS_CFG_MUTEX_PEND_ABORT_EN 1u /* Include code for OSMutexPendAbort() */

/* -------------------------- MESSAGE QUEUES -------------------------- */#define OS_CFG_Q_EN 1u /* Enable (1) or Disable (0) code generation for QUEUES */#define OS_CFG_Q_DEL_EN 1u /* Include code for OSQDel() */#define OS_CFG_Q_FLUSH_EN 1u /* Include code for OSQFlush() */#define OS_CFG_Q_PEND_ABORT_EN 1u /* Include code for OSQPendAbort() */

/* ---------------------------- SEMAPHORES ----------------------------- */#define OS_CFG_SEM_EN 1u /* Enable (1) or Disable (0) code generation for SEMAPHORES */#define OS_CFG_SEM_DEL_EN 1u /* Include code for OSSemDel() */#define OS_CFG_SEM_PEND_ABORT_EN 1u /* Include code for OSSemPendAbort() */#define OS_CFG_SEM_SET_EN 1u /* Include code for OSSemSet() */

/* -------------------------- TASK MANAGEMENT -------------------------- */#define OS_CFG_STAT_TASK_EN 1u /* Enable (1) or Disable (0) the statistics task */#define OS_CFG_STAT_TASK_STK_CHK_EN 1u /* Check task stacks from the statistic task */
#define OS_CFG_TASK_CHANGE_PRIO_EN 1u /* Include code for OSTaskChangePrio() */#define OS_CFG_TASK_DEL_EN 1u /* Include code for OSTaskDel() */#define OS_CFG_TASK_IDLE_EN 1u /* Include the idle task */#define OS_CFG_TASK_PROFILE_EN 1u /* Include variables in OS_TCB for profiling */#define OS_CFG_TASK_Q_EN 1u /* Include code for OSTaskQXXXX() */#define OS_CFG_TASK_Q_PEND_ABORT_EN 1u /* Include code for OSTaskQPendAbort() */#define OS_CFG_TASK_REG_TBL_SIZE 1u /* Number of task specific registers */
#define OS_CFG_TASK_STK_REDZONE_EN 0u /* Enable (1) or Disable (0) stack redzone */#define OS_CFG_TASK_STK_REDZONE_DEPTH 8u /* Depth of the stack redzone */
#define OS_CFG_TASK_SEM_PEND_ABORT_EN 1u /* Include code for OSTaskSemPendAbort() */#define OS_CFG_TASK_SUSPEND_EN 1u /* Include code for OSTaskSuspend() and OSTaskResume() */

/* ------------------ TASK LOCAL STORAGE MANAGEMENT ------------------- */#define OS_CFG_TLS_TBL_SIZE 0u /* Include code for Task Local Storage (TLS) registers */

/* ------------------------- TIME MANAGEMENT -------------------------- */#define OS_CFG_TIME_DLY_HMSM_EN 1u /* Include code for OSTimeDlyHMSM() */#define OS_CFG_TIME_DLY_RESUME_EN 1u /* Include code for OSTimeDlyResume() */

/* ------------------------- TIMER MANAGEMENT -------------------------- */#define OS_CFG_TMR_EN 1u /* Enable (1) or Disable (0) code generation for TIMERS */#define OS_CFG_TMR_DEL_EN 1u /* Enable (1) or Disable (0) code generation for OSTmrDel() */

/* ------------------------- TRACE RECORDER ---------------------------- */#define OS_CFG_TRACE_EN 0u /* Enable (1) or Disable (0) uC/OS-III Trace instrumentation */#define OS_CFG_TRACE_API_ENTER_EN 0u /* Enable (1) or Disable (0) uC/OS-III Trace API enter instrumentation */#define OS_CFG_TRACE_API_EXIT_EN 0u /* Enable (1) or Disable (0) uC/OS-III Trace API exit instrumentation */
#endif

所以,通过系统裁剪,RTOS可以支持很少资源的MCU。

其实,很多RTOS在宣传页面都会有类似的宣传:系统最小可以支持1K RAM、8K ROM的MCU等。

其实不止RTOS这类系统可以裁剪,很多嵌入式的模块都支持裁剪,比如GUI、协议栈等。


跑RTOS对MCU有什么要求?

回头来看,你觉得跑RTOS对MCU有什么要求?


绝大部分RTOS都支持裁剪,MCU性能和资源不充足的情况下,可以裁剪只保留主要的功能。

性能和资源丰富的MCU,可以运行RTOS自带的各种组件,也就是实现的功能更丰富。

当然,不同RTOS的内核源码不同,裁剪的力度也不同,最低能支持多少,还要看RTOS本身的情况。

但是,就单纯的说跑RTOS,对MCU的要求,可以说很低很低。

最后,你跑过RTOS,最低的MCU的资源是多少?欢迎大家留言讨论。

END

来源:strongerHuang

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