【开源】 AntOS 针对51内核开发的轻量型RTOS
本帖最后由 泽文i 于 2021-5-27 00:36 编辑简介：
我一共设计了三个版本，第一个版本是类似linux的线程管理方式，抢占式内核，采用更现代化的双数据循环链表来作为基本数据结构编写的，结果效率比较低，任务调度要0.3ms。
第二版是合作式调度内核，任务切换很快，只需要25us。但是对POSIX的标准支持不够好，而且实时性也不是很好，不过适合数据量吞吐高的场景（但是51基本不会做这类事）。
第三个版本，就是我现在写的，优化的抢占式内核。增加对POSIX的支持，提高对上层应用程序的移植性。
AntOS 采用面向对象的管理策略编写，静态内存管理办法，极简内核。 抢占式调度，支持线程初始化传参、最大允许创建30个任务。
在8051上跑RTOS，学习的意义要大于实际应用（所以不要杠我），因此我开发了一个尽可能全面有用的RTOS，并把整个开发过程记录下来。
整个开发过程，我会记录在知识星球，方便整理，你可以在我的微信群或者加知识星球，来赞助和支持AntOS的开发。
创建线程的demo示例：
示波器抓一下波形：
硬件我使用的是STC8H，系统时钟频率 44M，示波器看了一下两个线程的调度时间，只需要35us！
开发进度：
我会贴在评论区，以帖子盖楼的形式展现。
获取源码方式：
内核部分，只完成了线程相关的基础操作，IPC通讯机制还在开发，所以暂时不全面公开源码。
由于我是利用考研间隙，来编写的这个RTOS，主要是专业课就是操作系统，因此我写RTOS是为了练手。
为了方便，我就把相关资料，都放在知识星球了，感兴趣你可以加入。
如果你想获取最新的源码，以及更多的RTOS相关的知识，可以加入知识星球。
同时在这里，可以帮助你解决8051-ELL库相关的问题，提供更完善的技术支持。
如果你只是感兴趣，想了解了解，可以加QQ群。
微信群由于7天会失效，所以放在评论区，不定时开放加知识星球的免费名额，建议关注。
本帖最后由 泽文i 于 2021-5-27 00:12 编辑
【开发日志】 - 内核篇
1.完成面向对象管理框架的设计，主要有内核对象的容器设计、对象的创建、初始化、删除等操作。
2.实现内核线程组件的控制块内存管理，采用静态管理办法，节约资源。
3.完善线程基本操作的API，主要有创建（静态）、删除、让出、挂起、恢复、休眠等操作。线程有：运行态、就绪态、阻塞态（挂起态）三种基本运行状态。
注：
可以通过知识星球获取AntOS的源码，等到IPC通信机制实现以后，会在gitee和github上开源。
源码采用中英文互补注释，格式规范，使用UTF-8格式编码，兼容性更好，支持Vascode协同开发。 放群号违规了吧 kitten 发表于 2021-5-27 00:17
放群号违规了吧
是吗，我不是很清楚哎，如果违规了，我及时删除。 kitten 发表于 2021-5-27 00:17
放群号违规了吧
我之前发过帖子，没有问题呀。想了解的可以加一下，不强制要求，哈哈哈。 51进一次中断都要不了300ns吧？你这线程切换太重了。。我riscv专门研发的微内核切换一次才3us，fpga主频36mhz，支持线程创建删除等待mutex等少数posix兼容api。 在8051上跑RTOS，我认为实际意义还是很大的。即使是AT89C2051这类才2kB Flash的片子，跑RTOS效果也未必会差。除非像某些人一样一看到RTOS就想到uc/OS，那确实只具有学习意义。N年以前我还在用51时，除了简单的还在前后台外，几乎都使用了RTX51Tiny，虽然这只是个协作式OS。为了回您这个帖子，我今天又跑了下Keil自带的RTX51Tiny例程Ex1，自增的long改为unsigned char三个任务占用27.2字节RAM 562字节ROM。然而这个是时间片轮询的没用到延时，没什么卵用。干掉时间片改用延时，变成占用26.1字节RAM 584字节ROM。如果还嫌大那还有ProtoThread。
当然了，在51上跑OS，我认为除了RTX51Tiny外，其他的占有率都比较艰难了，包括RTX51Tiny的大哥RTX51Full。说句题外话，你这个44MHz时标红的35us调度时间，折合1540个时钟周期，我不知道该怎么评价，我一般使用1ms定时器，你这个调度就占用了1/28，还那么高频率，几乎是无法容忍的。 开源了，但是没有完全开源 成熟免费的RTOS太多了，，，， takashiki 发表于 2021-5-27 09:31
在8051上跑RTOS，我认为实际意义还是很大的。即使是AT89C2051这类才2kB Flash的片子，跑RTOS效果也未必会差 ...
感谢大佬真诚相待的回复！
OS上下文切换慢的原因。由如下:
1.由于SP指针寻址范围只有8位，只能把线程堆栈保存在XRAM，运行时时再切换到系统栈(RAM),这是第一大消耗时间的地方，尤其是线程内函数调用多时。
2，我在处理线程优先级调度算法时，做了很多处理。但是这也是非常消耗时间的地方。
3.以上两处，基本占据了大部分上下文切换的时间。 wye11083 发表于 2021-5-27 07:40
51进一次中断都要不了300ns吧？你这线程切换太重了。。我riscv专门研发的微内核切换一次才3us，fpga主频36m ...
我在阅读C51翻译成反汇编的代码，发现大多数代码，都依赖A R0~R7 DPTR 这些寄存器，但是对比ARM和RISCV，代码密度和执行效率完全没有可比性。
这也是比较无奈的地方，所以想在51上实现一个完善的RTOS，还是比较艰难的。 takashiki 发表于 2021-5-27 09:31
在8051上跑RTOS，我认为实际意义还是很大的。即使是AT89C2051这类才2kB Flash的片子，跑RTOS效果也未必会差 ...
我再研究研究，不先往下写别的模块，看看怎么优化调度时间，欢迎加群讨论。 本帖最后由 wye11083 于 2021-5-27 12:28 编辑
泽文i 发表于 2021-5-27 11:15
我在阅读C51翻译成反汇编的代码，发现大多数代码，都依赖A R0~R7 DPTR 这些寄存器，但是对比ARM和RISCV， ...
你可以考虑固定线程状态表，中断时把寄存器存进去。我就是这么实现的，缺点是不能中断嵌套，否则状态会乱。优点是极度省ram，4个线程一共才用600字节的sram和2kb的flash。所以要达到最佳响应只能使劲压缩中断处理时间。
还有，单片机应用我觉得抢占意义不大，毕竟紧急的任务就丢给中断了，线程用round robin足矣。然后加上mutex和event就差不多够使了。指望51这个体量做抢占必要性不充分。毕竟不比最新的pc，切换一次线程才几百ns。 cheng-8yang 发表于 2021-5-27 10:07
成熟免费的RTOS太多了，，，，
比不了比不了，我的目的是学习 cloudboy 发表于 2021-5-27 09:58
开源了，但是没有完全开源
大佬稍等，我把资料整理好就开源！ takashiki 发表于 2021-5-27 09:31
在8051上跑RTOS，我认为实际意义还是很大的。即使是AT89C2051这类才2kB Flash的片子，跑RTOS效果也未必会差 ...
我准备在优先级查找算法入手，在现在的架构下，这里还有很大的操作空间，我想到的是查表法。 cheng-8yang 发表于 2021-5-27 10:07
成熟免费的RTOS太多了，，，，
笑死我了 哈哈哈 可以参考Small RTOS51，也是针对8051的抢占式RTOS，写得很好，而且开源，我用过，稳定没毛病。 oner 发表于 2021-5-27 18:00
可以参考Small RTOS51，也是针对8051的抢占式RTOS，写得很好，而且开源，我用过，稳定没毛病。 ...
好的大佬！ 厉害了，年轻人
年轻人，加油啊 takashiki 发表于 2021-5-27 09:31
在8051上跑RTOS，我认为实际意义还是很大的。即使是AT89C2051这类才2kB Flash的片子，跑RTOS效果也未必会差 ...
大佬，我大概算了一下，在STC16上面跑AntOS，应该只需要6us 楼主，有开源资料可以下载吗？ eddia2012 发表于 2021-6-9 07:24
楼主，有开源资料可以下载吗？
看我的另外一个帖子，已经开源了！！！
页:
[1]