系列单片机实时操作系统方案
RTX51Tiny实时内核理解
RTX51 Tiny 实时内核理解声明：以下来自网络整理而来并非本人作品，觉得挺容易懂所以放入博客以便后来学习者参考RTX51 Tiny中容易混淆的问题RTX51 Tiny是 Keil uVision中自带的一个小型嵌入式RTOS,具有小巧、速度快、系统开销小、使用方便等优点。
使用RTX51 Tiny能够提高系统的稳定性,优化程序的性能;而且它是为51单片机专门定制的,所以在51单片机上的运行效率比其它一些通用的RTOS性能也要好一些。
但是,由于RTX51 Tiny的相关资料和书籍比较少,大部分只是对程序自带帮助文件的简单翻译,很少进行深入探讨。
下面就RTX51 Tiny使用中经常遇到的一些问题进行探讨。
1 关于时间片的问题RTX51 Tiny使用的是无优先级时间片轮询法,每个任务使用相同大小的时间片,但是时间片是怎样确定的呢?RTX51 Tiny的配置参数(Conf_tny.a51文件中)中有INT_CLOCK和TIMESHARING两个参数。
这两个参数决定了每个任务使用时间片的大小：INT_CLOCK是时钟中断使用的周期数,也就是基本时间片;TIMESHARING是每个任务一次使用的时间片数目。
两者决定了一个任务一次使用的最大时间片。
如假设一个系统中INT_CLOCK设置为10000,即10ms,那么TIMESHARING=1时,一个任务使用的最大时间片是 10ms;TIMESHARING=2时,任务使用最大的时间片是20ms;TIMESHARING=5时,任务使用最大的时间片是50ms;当 TIMESHARING设置为0时,系统就不会进行自动任务切换了,这时需要用os_switch_task函数进行任务切换。
这部分功能是RTX51 Tiny 2.0中新增加的。
2 关于os_wait延时的问题os_wait 是RTX51 Tiny中的基本函数之一。
它的功能是将当前任务挂起来,等待一个启动信号(K_SIG)或超时信号(K_TMO)或周期信号(K_IVL)或者是它们之间的组合。
实时操作系统原理与应用案例
实时操作系统原理与应用案例实时操作系统（RTOS）是一种针对实时任务的操作系统，其设计和实现目标是为了能够满足实时任务的时限要求。
实时任务是指对于任务的响应时间要求非常严格的任务，例如在工业自动化、航空航天、医疗设备等领域中的控制任务。
一、实时操作系统原理实时操作系统的原理涉及以下几个方面：1. 实时性：实时操作系统要能够保证任务的响应时间满足其时限要求。
为了做到这一点，实时操作系统采用了一些特殊的调度算法，例如优先级调度算法和周期调度算法。
2. 可预测性：实时操作系统的行为必须是可预测的，即在一定的输入下，其输出必须是确定的。
为了达到可预测性，实时操作系统采用了一些限制机制，例如资源管理和任务切换的尽量减少。
3. 实时性与可靠性协作：实时操作系统需要确保实时任务的可靠性，即在遇到异常情况时能够正确处理。
为了做到这一点，实时操作系统采用了一些容错机制，例如异常处理和任务重启。
二、实时操作系统的应用案例实时操作系统广泛应用在许多领域，下面是一些实时操作系统应用案例：1. 工业自动化：在工业自动化中，实时操作系统被用于控制和监控终端设备。
实时操作系统能够实时响应设备的控制命令，并进行数据采集和处理，以实现对设备的精确控制。
2. 航空航天：在航空航天领域，实时操作系统被用于控制飞机、导弹等载具。
实时操作系统能够实时响应飞行控制指令，并对系统状态进行监控和预测，以确保载具的安全和稳定飞行。
3. 医疗设备：在医疗设备中，实时操作系统被用于控制和监控医疗设备的运行。
实时操作系统能够实时响应医疗设备的操作指令，并对设备的感知和检测数据进行处理，以保证医疗设备的准确性和可靠性。
4. 智能交通：在智能交通领域，实时操作系统被用于控制和管理交通系统。
实时操作系统能够实时响应交通信号灯的切换指令，并进行交通流量的检测和优化调度，以提高交通系统的效率和安全性。
步骤：1. 确定实时任务的需求：首先需要明确实时任务的具体需求，包括任务的时限要求、可靠性要求等。
实时多任务操作系统在MCS-51单片机中的应用
） ２２ Ｒ Ｘ ５ ． Ｔ 一 １任 务状态
Ｒ Ｘ ５ Leabharlann ｙ的 用 户 任 务 有 ５种 状 态 ， 表 １ 示 。 Ｔ 一 １Ｔｎ 如 所 某 一 时 刻 用 户 任 务 处 在 某 个 状 态 ， 一 定 条 件 下 ， 务 状 在 任
１ 引 言
文献标 识码 ： Ａ
文章编 号 ：６ ４ ５８ （０ ０ ０ — １０ ０ １７ — ７ ７ ２ １ ）５ ０ ６ — ３
义：
传统 的单 片机程 序多 为单任 务 系统 ．其业 务逻 辑顺 序安排 在主 函数 中 ， 函数是 整个程 序 的人 １ 一般 为死 主 ： ３． 循 环 ， 环过 程 中通 过调用 函数 未完 成相 应 的操作 ． 循 而对
于 一 些 较 短 的 实 时 任 务 则 通 过 中 断 方 式 进 行 处 理 此 种 程 序 结 构 简 单 、 观 ， 于 实 现 ． 对 于 较 复 杂 的 应 用 此 直 易 但
ｖｉ ｔｓｎ ｍ （ｏｄ ｔ ｋ Ｂ ｍ ｏ ａｋ ａ ｅｖｉ）＿ａ ｕ ｄ ｓ ｎ ｎ 是任务 号 ， ｕｌ 取值 为 Ｏ １ 。ｔ ｋ ａ 一 ５ ａ ｎｍｅ是任 务的名称 。 ｓ 下
运 行 状 态
２ ＲＸ ５ Ｔ 一 １简 介
Ｒ Ｘ一 １是 德 国 Ｋ ｉ公 司 开 发 的 适 用 于 ＭＣ 一 １ Ｔ ５ ｅｌ Ｓ５ 单 片 机 的 实 时 多 任 务 操 作 系 统 ． Ｔ 一 １ Ｒ Ｘ ５ ｕｌ Ｒ Ｘ ５ 有 Ｔ 一 １Ｆ ｌ 和 Ｒ Ｘ １Ｔｎ 个 版 本 本 文 以 Ｒ Ｘ ５ ｉｙ为 例 介 绍 ． Ｔ ５ ｉｙ两 Ｔ 一 １Ｔｎ 它
8051单片机实时操作系统RTX51 Tiny总结
RTX51 Tiny介绍μVision是德国K eil公司开发的单片机IDE软件，最初主要用于8051系列单片机，RTX51是其自带的运行于8051系列单片机上的小型多任务实时操作系统，可用来设计具有实时性要求的多任务软件。
RTx51有2个版本：RTX51 Tiny和RTX51 Full。
RTX51 Tiny是RTX51 Full的子集。
RTX51 Tiny 自身仅占用900字节左右的程序存储空间，可以很容易地运行在没有外部扩展存储器的8051单片机系统上。
它完全集成在Keil C5l编译器中，具有运行速度快、对硬件要求不高、使用方便灵活等优点，因此越来越广泛地应用到单片机的软件开发中。
它可以在单个CPU上管理几个作业（任务），同时可以在没有扩展外部存储器的单片机系统上运行。
目前在8051系列单片机上使用多任务实时操作系统，RTX51 Tiny也就成为了首选。
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// \\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\ RTX51 TINY允许同时“准并行”地执行多个任务：各个任务并非持续运行，而是在预先设定的时间片(time slice)内执行。
CPU执行时间被划分为若干时间片，RTX51 TINY为每个任务分配一个时间片，在一个时间片内允许执行某个任务，然后RTX51 TINY切换到另一个就绪的任务并允许它在其规定的时间片内执行。
由于各个时间片非常短，通常只有几ms，因此各个任务看起来似乎就是被同时执行了。
基于单片机和PLC技术的实时控制系统设计
图1 基于单片机以及PLC技术的实时控制系统图3 系统软件设计通过LCD能够得到更加全面、详细、准确的信息，且利用单片机、PLC通信还可以对参数进行读取、修改等操作。
图2为本文的软件流程图。
由图2可以发现，关键核心是单片机与PLC之间的通信有效性，主要解决以下问题。
字符形式的统一。
为了能够适应PLC的工作要求，字符需要全部转换为ASCⅡ码。
通信协议的选择。
系统采用9600bit/s、带偶检验以及校验的全双工式异步串行通信方式。
这一方式可以减少传输线，分辨远程通信，虽然可能会导致部分数据传输速率受到损耗，但是基本上可以满足该系统的运行需求。
偶检验的实现。
为了能够使单片机更好地适应PLC对7位数据的偶校验需求，因此需要设计一个程序，并利用这一程序实现伪偶校验的目的。
相关命令的格式。
强制开命令、强制关命令、握手信号以及写命令等，都是所需要包含的命令。
例如，握手信，在成功握手后返回06H。
如果15H[4]。
另外，基于PLC的不同，握手信号也同样存在差异，所以必须要注意。
对于写字节为单位，基于从高到低的顺序排列。
同时，校验的排列顺序同样是从高位到地位，而ETX的。
强制关命令和强制开命的代码是45H38H和，所有的排列都类似于写命令，除了ADDR是以4因为该系统在操作方面具有一定的简洁性，并且利用可以实现可视化人机交互界面的构建，所以只需要简单培训操作人员即可准确操作本系统。
而LCD能够采用数PLC工作必备的参数，在对其进行修改的过程中，只需通过LCD模块操作相应的按工况在进行修改、监控等方面大部分采用主动方式，所以即使出现严重的系统故障导致系统的稳定工作造成太大影响。
标准实现通信的目的，最大传输距离为10Mb/s，从而实现远程控制。
如果运行工况较为恶劣，可以选择将控制部分和PLC部分进行分离，以此保障操作人员的人身安全。
若单片机单独存在，将无法抵抗电磁所对单片机产生的干扰，而单片机一旦受到干扰，将会严重影响整个系统。
第10章实时操作系统RTX
11
• RTX51 Tiny是RTX51 Full的子集，可以容易地在没有 片外存储器的8051单片机系统上运行。RTX51 Tiny也 支持很多RTX51 Full的功能，允许轮转式任务切换， 支持信号传递。但它不支持抢先式的任务切换，不能进 行信息处理，也不支持存储池的分配和释放。
6
❖ 休眠态相当于任务驻留在内存中，但并不被多任务内核所调 度；
❖ 就绪态意味着任务已经准备好，可以运行，但由于该任务的 优先级比正在运行的任务的优先级低，还暂时不能运行；
❖ 运行态是指任务掌握了CPU的使用权，正在运行中； ❖ 挂起态也可以叫做等待事件态，指任务在等待，等待某一事
件的发生（例如等待某外设的I/O操作，等待某共享资源由暂 不能使用变成能使用状态，等待定时脉冲的到来，或等待超 时信号的到来，以结束目前的等待，等等）；最后，发生中 断时，CPU提供相应的中断服务，原来正在运行的任务暂不 能运行，就进入了被中断状态。
10.2.1 RTX - 51实时操作系统特点
RTX-51实时多任务操作系统，完全不同于一般的单片机 C51程序。RTX-51有自己独特的概念和特点:
1. 中断：
RTX-51系统可以使用中断，其中断函数以并行方式工作。 中断函数可以与RTX-51内核通信，并可以将信号或者消 息发送到RTX-51的指定任务中。在RTX-51 FULL中， 中断一般配置为一个任务。
5
10.1.2 多任务系统中任务的定义
❖ 一个任务，也称做一个线程，是一个简单的程序， 该程序可以认为CPU完全只属于该程序自己。实 时应用程序的设计过程包括如何把问题分割成多 个任务。每个任务都是整个应用的一部分，都被 赋予一定的优先级，有自己的一套CPU寄存器和 栈空间。
单片机嵌入式操作系统选择指南 适合你的系统
单片机嵌入式操作系统选择指南适合你的系统在嵌入式系统领域，单片机是一种重要的组成部分，而选择合适的操作系统对于单片机的功能和性能起着决定性的作用。
本文将介绍一些常见的单片机嵌入式操作系统，并针对不同应用场景提供一些建议，以帮助选择适合你的系统。
一、嵌入式操作系统的重要性嵌入式系统通常用于控制和管理各种设备，如智能家居、医疗设备、交通工具等。
选择合适的嵌入式操作系统可以提升系统的稳定性、安全性和性能。
以下是一些常见的嵌入式操作系统。
二、常见的嵌入式操作系统1. 实时操作系统（RTOS）实时操作系统（RTOS）是一种专门设计用于处理实时任务的操作系统。
它具有以下特点：高度可靠、响应时间短、实时性强。
常见的RTOS有嵌入式Linux、FreeRTOS、uC/OS等。
2. 裸机编程裸机编程是指直接在单片机上编写程序，不依赖于操作系统。
这种方式效率高，资源占用少，但对开发者的要求较高。
3. 嵌入式Linux嵌入式Linux是一种基于Linux内核的操作系统，具有强大的功能和广泛的应用领域。
它支持多线程、网络连接、文件系统等特性，适用于对功能要求较高的嵌入式系统。
4. uC/OSuC/OS是一种采用优先级调度算法的实时操作系统，具有较小的内存占用和快速的响应时间。
它适用于对实时性要求较高的系统，如工业自动化和航空航天。
5. FreeRTOSFreeRTOS是一种开源的实时操作系统，具有小巧、高效、可靠的特点。
它适用于资源受限、对实时性要求较高的系统，如传感器节点和嵌入式设备。
三、选择适合的操作系统在选择嵌入式操作系统时，需要考虑以下几个因素：1. 功能需求首先需要明确系统的功能需求，包括任务调度、网络连接、文件系统等。
根据需求选择适合的操作系统。
2. 系统的资源限制考虑系统的处理能力、内存大小等资源限制。
对于资源受限的系统，选择轻量级的操作系统或裸机编程可能更为合适。
3. 开发人员的经验和技术开发人员的经验和技术能力对选择操作系统也起着关键的作用。
第9章多任务实时操作系统
RTX-51是Keil公司开发的一款应用于 是 公司开发的一款应用于80C51 公司开发的一款应用于 系列单片机的实时多任务操作系统。采用 系列单片机的实时多任务操作系统。采用RTX-51 可简化复杂的软件设计，缩短项目周期。RTX-51 可简化复杂的软件设计，缩短项目周期。 使得复杂的多任务程序设计变得简单， 使得复杂的多任务程序设计变得简单，因此在 80C51系列单片机嵌入式系统中应用很广泛。 系列单片机嵌入式系统中应用很广泛。 系列单片机嵌入式系统中应用很广泛
4．RTX-51实时多任务 ． 实时多任务
RTX-51TINY允许“准并行”同时执行几个任务。各个任务并非持续运行， 允许“准并行”同时执行几个任务。各个任务并非持续运行， 允许 CPU执行时间被划分为若干时间片（time slice），每一个任务在预先定义 执行时间被划分为若干时间片（ ），每一个任务在预先定义 执行时间被划分为若干时间片 ）， 好的时间片内得以执行。时间到使正在执行的任务挂起， 好的时间片内得以执行。时间到使正在执行的任务挂起，并使另一个任务开 始执行。当使用RTX-51 TINY时，为每个任务建立独立的任务函数。 始执行。当使用 时 为每个任务建立独立的任务函数。 例如: 例如 void check_serial_io_task(void) _task_ 1
例如 void main (void){ while(1) /*永远重复 永远重复*/ 永远重复 { do_something(); /*执行 do_something“任务”*/ 任务” 执行 任务 } }
在这个例子里， 函数可以认为是一个单任务， 在这个例子里，do_something函数可以认为是一个单任务，由 函数可以认为是一个单任务 于仅有一个任务在执行， 于仅有一个任务在执行，所以没有必要进行多任务处理或使用多 任务操作系统。 任务操作系统。
控制用单片机操作系统的选择
控制用单片机操作系统的选择一．当前主流嵌入式操作系统实时操作系统是嵌入式系统目前最主要的组成部分。
实时操作系统具有实时性，能从硬件方面支持实时控制系统工作。
重要特点是要满足对时间的限制和要求功能稳定、可靠，有完善的技术支持和售后服务，但往往价格昂贵价格方面具有优势，目前主要有Linux和uC／OS。
1) 商用型实时操作系统(1)VxWorks （1983年）美国WindRiver公司，具有高性能的系统内核和友好的用户开发环境，可靠性、实时性和可裁剪性好。
是目前嵌入式系统领域中使用最广泛、市场占有率最高的操作系统。
它支持多种处理器，如x86、i960、Sun Sparc、MotorolaMC68xxx、MIPSRX000、PowerPC等。
(2) WinCE操作系统WinCE是Microsoft公司推出的嵌入式实时操作系统。
它是Windows Embedded产品家族当中应用的比较广泛的嵌入式操作系统。
WinCE主要针对小容量、移动式、智能化、连接设备的模块化实时嵌入式操作系统。
它为建立针对掌上设备、无线设备的动态应用程序和服务提供了一种功能丰富的操作系统平台，能够在多种体系结构上运行，并且通常适用于对内存空间有一定限制的设备。
(3) pSOS原属ISI公司，现属WindRiver。
该系统是一个模块化、高性能的实时操作系统，专为嵌入式微处理器设计，提供一个完全的多任务环境，在定制的或是商业化的硬件上具有高性能和高可靠性，可以让开发者根据操作系统的功能和内存需求定制每一个应用所需的系统。
开发者可以利用它来实现从简单的单个独立设备到复杂的、网络化的多处理器系统。
(4 )Palm OS是著名的网络设备制造商3COM旗下的Palm Computing掌上电脑公司的产品，在PDA(Personal Digital Assistant)市场上占有很大的份额。
它具有开放的操作系统应用程序接口(API)，开发商可以根据需要自行开发所需要的应用程序。
单片机指令的实时操作系统与任务调度
单片机指令的实时操作系统与任务调度在单片机应用中，实时操作系统（RTOS）和任务调度是关键的技术。
实时操作系统是一种能够及时响应和处理任务的操作系统，而任务调度是指根据优先级和时间限制来合理地分配任务执行的过程。
本文将探讨单片机指令的实时操作系统与任务调度的相关内容。
一、实时操作系统的概念与特点实时操作系统是一种能够在特定时间范围内完成任务的操作系统。
它具有以下几个特点：1. 响应时间可预测：实时操作系统能够在规定的时间内响应各类任务，保证任务的及时执行。
2. 任务优先级管理：实时操作系统能够根据任务的优先级来进行合理的任务调度，确保高优先级任务优先执行。
3. 任务同步与通信：实时操作系统能够实现任务之间的同步与通信，使得各个任务能够协调工作。
二、单片机指令的实时操作系统设计原则在设计单片机指令的实时操作系统时，需要考虑以下几个原则：1. 系统可靠性：实时操作系统需要具备高度的可靠性，保证任务的及时响应和正确执行。
2. 系统效率：实时操作系统需要尽可能地提高任务的执行效率，减少系统开销和响应时间，提高系统的吞吐量。
3. 任务调度策略：实时操作系统需要设计合适的任务调度策略，根据任务的优先级和时间限制合理分配任务的执行顺序。
三、任务调度算法任务调度算法是实时操作系统中的核心内容，常用的任务调度算法有以下几种：1. 固定优先级调度（Fixed-Priority Scheduling）：根据任务的优先级进行调度，具有简单和高效的优点。
2. 循环调度（Round-Robin Scheduling）：按照任务的到达顺序和时间片轮转进行调度，公平而灵活。
3. 最早截止时间优先调度（Earliest Deadline First Scheduling）：根据任务的截止时间进行调度，保证任务的及时完成。
四、实时操作系统在单片机应用中的实践实时操作系统在单片机应用中具有广泛的应用，例如嵌入式系统、物联网设备等。
在这些应用中，实时操作系统的任务调度发挥着重要的作用。
单片机 os 类型
单片机 os 类型
单片机可以使用多种不同类型的操作系统（OS），具体选择取
决于应用需求和资源限制。
以下是一些常见的单片机操作系统类型：
1. 实时操作系统（RTOS），RTOS是专门设计用于处理实时任
务的操作系统。
它们提供了精确的任务调度和响应能力，适用于需
要严格时间限制的应用，例如汽车电子系统、医疗设备和工业自动化。
2. 嵌入式操作系统（Embedded OS），这类操作系统专门为嵌
入式系统设计，通常包括针对特定硬件的驱动程序和优化的内核。
常见的嵌入式操作系统包括uC/OS-II、FreeRTOS和ThreadX等。
3. 轻量级操作系统，针对资源受限的单片机，一些轻量级操作
系统如Contiki、TinyOS和Mbed OS等提供了简化的内核和功能，
以适应有限的存储器和处理能力。
4. 无操作系统（Bare-Metal），在一些资源较为有限的应用场
景下，开发人员选择在单片机上直接编写应用程序而不使用操作系统。
这种方法可以减少系统开销，但也需要开发人员自行处理任务
调度和硬件驱动等问题。
总的来说，选择哪种类型的单片机操作系统取决于应用的实时性要求、资源限制以及开发人员的经验和偏好。
每种类型都有其优势和局限性，需要根据具体情况进行权衡和选择。
单片机中的实时操作系统RTOS概述
单片机中的实时操作系统RTOS概述在单片机应用中，实时性是至关重要的要素之一。
实时操作系统（Real-Time Operating System，RTOS）是一种专门设计用于满足实时性需求的操作系统。
本文将对RTOS进行概述，并介绍其在单片机应用中的重要性和优势。
一、RTOS的定义和特点实时操作系统（RTOS）是一种操作系统，其设计和实现旨在保证任务以可预测和保证的时间内得到正确执行。
实时任务是对时间敏感的任务，其输出结果必须在特定的时间限制内得到响应。
真正的实时操作系统能够保证任务满足其时间约束，并且具有可预测性、可信性、可靠性、高效性等特点。
二、RTOS的应用RTOS在单片机应用中具有广泛的应用。
无论是工业控制、汽车电子、医疗设备还是消费电子产品，都可以利用RTOS来实现任务的调度和管理。
RTOS的应用可以提高系统的实时性、可预测性和稳定性，满足多任务处理的需求。
三、RTOS的重要性1. 实时性要求：在很多单片机应用中，任务需要在特定的时间内完成，例如工业自动化控制中的传感器数据采集和实时控制。
RTOS具备优秀的实时性能，能够满足任务的时限要求，保证系统的可靠性和稳定性。
2. 多任务处理：单片机应用往往需要同时运行多个任务。
通过RTOS可以方便地进行任务调度和管理，提高系统运行效率和资源利用率。
RTOS的多任务处理机制能够按照优先级或其他调度算法合理分配任务的执行顺序，实现任务之间的协调和同步。
3. 硬件抽象：RTOS可以提供丰富的硬件抽象层，与底层硬件进行适配，简化单片机应用的开发过程。
通过RTOS的硬件抽象接口，开发者可以屏蔽底层硬件的差异，快速实现面向任务的高层应用程序。
四、RTOS的优势1. 可靠性：RTOS具备良好的容错和错误处理机制，能够保证任务的可靠性和系统的稳定性。
当出现异常情况时，RTOS能够及时检测和响应，进行错误恢复和处理。
2. 简化开发：RTOS提供全面和易用的任务管理、通信和同步机制，使开发者能够更高效地开发单片机应用。
单片机的实时操作系统
单片机的实时操作系统单片机作为嵌入式系统的核心部件之一，广泛应用于各种电子设备中。
为了更好地满足实时性要求，单片机常常需要搭载实时操作系统（RTOS）。
本文将就单片机实时操作系统的原理、应用以及实现方式进行探讨。
一、实时操作系统的原理实时操作系统是一种能够满足任务严格的时序要求的操作系统。
它能够保证任务的及时响应，并在规定的时间内完成任务。
单片机实时操作系统的核心原理主要包括以下几个方面：1. 任务管理：实时操作系统能够对任务进行管理，按照优先级进行调度。
高优先级的任务将优先执行，保证了对实时任务的及时响应。
2. 中断服务机制：实时操作系统通过中断来实现对任务的及时响应。
当有高优先级任务到达时，操作系统会中断当前任务的执行，处理高优先级任务，然后再返回原任务的执行。
这样可以保证实时任务的执行不受阻塞。
3. 时钟管理：实时操作系统需要准确地控制任务的执行时间，因此需要精确的时钟管理。
单片机实时操作系统通常会使用定时器来提供时钟源，通过定时器中断控制任务的执行时间。
二、实时操作系统的应用单片机实时操作系统广泛应用于需要满足实时性要求的系统中，如航空航天、医疗器械、工业自动化等领域。
以下是实时操作系统在不同领域的应用实例：1. 航空航天领域：实时操作系统被广泛应用于飞行控制系统中，保证飞行器的稳定性和安全性。
它能够及时响应飞行器的各种传感器数据、控制指令，实时调整飞行参数。
2. 医疗器械领域：实时操作系统在医疗器械中的应用主要涉及到对患者生命体征的监测与控制。
例如，心电监护仪、呼吸机等设备需要通过实时操作系统及时获取患者的生理信号，并做出相应的处理和控制。
3. 工业自动化领域：实时操作系统在工业自动化中起到了至关重要的作用。
它能够实时响应各种传感器信号，控制工业设备的运行和生产流程，提高生产效率和质量。
三、实现单片机的实时操作系统目前，市场上有很多针对单片机的实时操作系统可以选择，例如RT-Thread、FreeRTOS等。
#KEILRTX51TINY内核分析(51单片机嵌入式系统)学习操作系统
KEIL RTX51 TINY 内核的分析摘要：简要介绍RTX51TINY 的基本情况和使用方法；详细分析这个内核的任务管理和内存管理的运行机制，并给出其主要代码流程图。
关键词：单片机实时操作系统的 RTX511RTX51 简介1.1 RTX51 TINY 特性RTX51 是KEIL 公司开发的用于 8051系列单片机的多任务实时操作系统。
它有两个版本， RTX51 FULL 和RTX51 TINY 。
RTX51 TINY 是 RTX51 FULL 的子集，仅支持按时间片循环任务调度，支持任务间信号传递，最大 1 6个任务，可以并行地利用中断。
具有以下等待操作：超时、另一个任务或中断的信号。
但它不能进行信息处理，不支持存储区的分配和释放，不支持占先式调度。
RTX51 TINY 一个很小的内核，完全集成在 KEIL C51编译器中。
更重要的是，它仅占用 800字节左右的程序存储空间，可以在没有外放数据存储器的 8051系统中运行，但应用程序仍然可以访问外部存储器。
RTX51 TINY 下文简称为内核。
1.2 RTX51 TINY 的使用内核完全集成在 KEILC51编译器中，以系统函数调用的方式运行，因此可以很容易地使用KEILC51语言编写和编译一个多任务程序，并嵌入到实际应用系统中。
内核提供以下函数供应用程序引用：①char os_create_task(task_id>。
②char os_delete_task(task_id>。
③char os_send_signal(task_id>。
④char isr_send_signal(task_id> 。
⑤char os_clear_signal(task_id> 。
⑥char os_running_task_id(void> 。
⑦char os_wait(event_sel,ticks,dummy> 。
基于RTX51实时操作系统的交通灯控制系统的设计
基于RTX51实时操作系统的交通灯控制系统的设计O 引言一个高效的单片机智能控制系统，不仅要求系统能够同时执行多个任务，对每个任务作出实时响应，而且要求系统能够及时响应随机发生的外部事件，并对其作出快速处理。
对于这样的系统应用，采用实时操作系统RTOS(Real-time-Operating System)作为系统软件设计平台是一个良好的选择，它可以灵活地安排系统资源，简化复杂的软件设计，加快软件的开发效率，大大缩短了项目的开发周期。
道路交通灯是最常见的一种多任务控制系统，本文以此为倒，详细阐述了51嵌入式实时操作系统RTX51开发软件的方法和步骤。
1 系统硬件电路设计交通信号灯控制系统主要实现以下三个功能：(1)信号灯指示，即完成十字路口红、黄、绿交通信号灯的控制。
(2)时间显示，各个信号灯持续的时间显示。
(3)紧急情况响应，当系统出现故障或者有紧急情况是能够及时响应。
根据以上功能要求，完整的交通灯控制系统硬件电路如图l所示，主要由三部分模块组成：单片机最小系统模块、红绿色显示模块、倒计时显示模块、紧急中断模块。
(1)单片机最小系统：包括时钟电路和开关复位电路。
单片机选用具有成本低廉且具有串口ISP下载功能的STC89C52单片机，晶振选用12 MHz。
(2)信号灯指示电路：东西南北四个方向分别有红、绿、黄三个状态指示的灯，其中南北方向的红绿黄发光二极管分别连接到P1．O～P1．2，东西方向的红绿黄发光二极管分别连接到P1．3～P1．5。
(3)倒计时显示：每个交通灯状态倒计时时间由两位共阳数码管显示，八位段码分别连接到P0．0～P2．7，两位位选通过反向器分别连接到P3．4、P3．5。
(4)紧急中断：开关K1为紧急中断开关，当有特殊情况时按下K1，K1连接到单片机P3．2外部中断O输入端。
2 基于RTX51的软件设计近年来，利用嵌入式实时操作系统来开发嵌入式系统的软件已是大势所趋。
这是因为传统的这类设计中，大多采用了中断结合单任务的顺序机制进行，这种设计方法虽然比较直观，但是也带来了诸如稳定性差、不便于调试等问题。
Small RTOS51系统及实时系统的相关概念
Small RTOS51系统笔记及实时系统的相关概念Veiko2011-4 Small RTO51简介Small RTOS51的特点1、公开的源代码：只要遵循许可协议，任何人可以免费获得源代码。
2、可移植性：作者尽量把与CPU相关部分压缩到最小，与CPU无关的代码部分用ASIC C编写。
3、可固化：Small RTOS51为嵌入式系统设计，如有固化手段，可以嵌入到产品中成为产品的一部分。
4、占先式：Small RTOS51可以管理16个用户任务，每个任务优先级不同。
Small RTOS51总是运行就绪条件下优先级最高的任务。
5、中断管理：中断可以使正在执行的任务挂起。
如果优先级更高的任务被中断唤醒，则高优先级的任务在中断嵌套全部退出后立即执行。
中断嵌套层数可达255层。
如果需要，可以禁止中断嵌套管理。
6、RAM要求小：Small RTOS51为小RAM系统设计，因而RAM需求小，相应的系统服务也少。
Small RTOS51的动行条件首先，必须有一个基于51系列单片机的C语言编译器。
如果需要直接使用这些代码，则就需要Keil C51编译器了。
当不使用消息队列时，需要Keil C51V6.14以上版本;当使用消息队列时，需要Keil C51V6.23以上版本。
特别注意：当程序复杂时不能用9级优化。
其次，必须有一个完全兼容51的单片机；当然，也可以使用软件仿真运行。
Small RTOS51的存储器需求Small RTOS51可以在没有任何外部数据存储器的单片8051系统上运行，但应用程序仍然可以访问外部存储器。
Small RTOS51可以使用C51支持的全部存储器模块，选择记忆模型仅影响应用目标的位置。
一般来说，Small RTOS51应用程序工作于小模式下。
Small RTOS51没有按照bank switching程序来设计，不能使用code banking程序。
Small RTO51的任务堆栈的计算为了节省RAM，Small RTOS51把所有自由内部RAM分配给当前任务。
实时嵌入式操作系统在单片机中的应用
OSSt ar t Hi gh Rd y( ) 假设 OSTCBHi g hRdy 指向的是优 先级最高 的任务的 任务控制 块, 并 将最高 优先 级任 务的 堆栈 中恢 复所有 处理 器 寄存 器 。它 们 的主 要 代码 如 下:
EA = 1 / / 开 中断 # d e f i n e OS_ STK_ GROWTH 0 / /
堆栈从下 往上增 长, 1 = 向 下, 0 = 向上 # d e f i n e OS_ TASK_SW( ) OSCt xSw
() ( 2 ) 编写 四 个汇 编函 数 ( OS_ CP U_ A.
由 于 MCS - 5 1 的 KEI L 编 译器 能产 生可 重入 代码, 支 持 C 语言和 汇编 语言 混合编 程。 故满 足 2 . 1 和 2 . 2 条件 。MCS- 5 1 芯片 也能 满足 第 2 . 3 、2 . 4 和 2 . 5 各 条件。 由此 可见 μ C/ OS- I I 可以移 植到 MCS- 5 1 中。[ 2]
单 片机由于 其出色的 面向控制 的能力, 在 工业控 制、外设控 制、智能仪 表、机器 人、家 用电器 、军事装 置等方面 得到了广 泛的应用。 但是当 它应用于 多任务系 统时, 如果 单靠单片 机编程 去实现多 任务同时 运行, 则难 度非常大 而 容易 出错 , 且 对编 程人 员 的技 术 要求 比较 高。 μ C/ OS － I I 是 多任务实 时嵌入 式操作 系统, 它 具有公开 的源代码 , 可移植性 好, 可固 化, 可 裁剪, 具有 占先式、多任 务、确定性、任 务栈、 系统服务、 中断管理 等处理功 能, 工作 稳定 可靠。如 果把μ C/ OS － I I 嵌入 到单片 机中 , 可 以使 设计 的系 统具 有单 片机 和μ C/ OS － I I 两 者的优点 , 弥补了单 片机的不 足。[1]
RTX51tiny实时操作系统在单片机STC12C5A60S2上的移植
RTX51tiny实时操作系统在单片机STC12C5A60S2上的移植作者：余向阳来源：《数字化用户》2013年第06期【摘要】RTX51tiny实时操作系统是Keil C51单片机开发集成环境自带的一个实时操作系统，此操作系统功能强大，简单易用，本文讲解把它移植到单片机STC12C5A60S2上的方法。
【关键词】RTX51tiny 实时操作系统单片机 STC12C5A60S2RTX51tiny实时操作系统是Keil C51单片机集成开发环境自带的一个实时操作系统，它功能强大、简单易用。
它可以应用在所有的8051衍生的单片机系列中。
STC12C5A60S2单片机是深圳宏晶科技有限公司旗下的功能强大的1T单片机。
此单片机是新一代增强型8051单片机，运行的速度是传统8051单片机的8～12倍，这是相当快的速度。
它内部资源丰富，兼容性强，并且内部ROM可达60KB，对于一般的应用已经足够。
在一些比较复杂的应用中，如果使用超级循环进行编程，则在实时性，逻辑性，资源的共享等方面存在较为复杂的关联性，这对编程来说是不利的。
另外在增加与删除功能上也会增加编程的复杂性。
能不能把RTX51tiny操作系统移植到STC12C5A60S2单片机上呢？如果可以则在保证实时性的基础上，编程的复杂性会大幅降低，程序可维护性也会大幅提升。
增加或者删除功能会变得相当容易。
答案是肯定的。
RTX51tiny操作系统完全可以移植到STC12C5A60S2单片机上。
先来看看RTX51tiny操作系统介绍。
一、RTX51tiny操作系统的特性RTX51tiny操作系统是集成在Keil C51开发环境中的实时系统。
它的主要特点如下：（一）采用时间片轮转调度策略进行任务切换，不支持抢占式任务调度策略。
（二）允许最大16个任务循环切换。
（三）支持信号传递，不支持消息处理、队列处理、邮箱等功能。
（四）内核很小，最大仅占用900字节。
（五）系统函数仅有13个，非常容易使用。
单片机实时多任务操作系统分析
乡堪 V A L 鑫毅
单片机 实时多任 务操作 系统分析
王甲深 冯立杰
(西安武替工程学院 陕西 西安 710086)
〔 要]简要介绍美国 e l 公司开发的 摘 K i 应用于 1 系列单片机的实时多 就55 任务操作系统R 1 的墓本情况和使用方法: 分析这个内核的任务管理和内 Tx5 存管理的 运
行机制及其对硬件的要求，给出其在软件设计中应注意的问题。
[关键词] 单片机
C l RX s T 51
文章编号: 1671一7597 ( 20 8) 0 10 13一 0 4 0 01
中图分类号: TGS 文献标识码: A 一、橄述
一般说来，单片机的应用系统中都需要同时执行很多任务，我们可以
利用实时操作系统来灵活地安排系统资源。R l 是美国K l 公司开发的一 Txs ei 种小型的面向袱55 系列单片机的实时多任务操作系统，它可以工作于 1 805 单片机以及派生家族中，简化了复杂的软件设计，缩短了项目 1 周期. 二、RTXS， 介绍 T 5 R X 有2个模式: RTX 完全模式和最小模式. R 5 最小模式版是 1 1 5 TX 1 R 5 完全版的一个子集，可以很容易地运行在805 系统上，而不需要外部 TX 1 1 R M(D TA) . R 5 完全模式有4个任务优先级，可以和中断函数并行处 A A x TX 1 理，各个任务之间通过使用 “ 邮箱”系统来进行信号和消息的传递，可以 动态地申 请和释放内存: 同时，可以强制一个任务停止执行，等待一个中 断，或者是其它中断传来的信号量或者消息。
( 一) RTX51任务
R 5 包括2类任务: 快速任务和标准任务。快速任务有很快的响应速 TX 1 度，每个快速任务使用805 一个单独的寄存器组，井且有自己的堆栈区 1 域。R 5 支持最大同时有3个快速任务。标准任务需要多一点的时间来进 TX 1 行任务切换，因此使用的内部R M A 相对快速任务要少，所有的标准任务共用 1个寄存器组和堆栈。当任务切换的时候. 当前任务的寄存器状态和堆栈内 容转移到外部存储器中。R 5 支持最大1 个标准任务. TX 1 6 ( 二) R 51任务状态 TX
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
基于8051系列单片机的实时操作系统设计1、绪论8051系列单片机系统广泛应用于工控、仪器仪表、通信等领域，为了避免其软件开发的重复性工作，提高所编软件的可靠性，结合自主开发的、基于A T89C51单片机为核心的硬件平台，实现了一个基于该平台的实时操作系统。
该操作系统具有一个基于C语言的、实时多任务的内核，有较好的移植性。
单片机在嵌入式微控制系统应用中具有十分重要的地位。
在嵌入式系统中使用实时操作系统已经成为嵌入式应用的一种趋势，是单片机高水平应用开发的一个标志。
一个好的实时操作系统可大大提高控制产品的研制效率，缩短开发时问,有利于多人的分工协作，用RTO S开发的产品稳定性、可靠性也会得到提高。
2、硬件平台简介2.1 8051系列微控制器简介目前，8051 系列芯片已达400 多种，可分成3个主要类别:标准8051系列、小型8051系列和扩展8051系列。
小型8051系列是8051系列芯片中低成本的类别,端口管脚数目少，不支持片外存储器，主要应用在低成本的消费类产品；扩展8051 系列是8051芯片中加有扩展的片上设备，如CAN 总线控制器、DAC、ADC等,其端口管脚数目比较多，且最近的此类芯片都支持大容量的片外存储器，主要应用在工业及汽车系统中。
本文所述操作系统的硬件平台使用的微控制器是标准8051系列芯片。
因为小型以及扩展的8051系列芯片都是由标准8051系列芯片衍变而来，所以本系统也可以在任何基于8051系列芯片的嵌入式系统上进行移植。
2.2 硬件平台一个典型的单片机应用系统包括基本部分、输入部分(测控增强部分>和输出部分(外设增强部分>。
基本部分主要是单片机及其外围芯片的扩展(如RAM和ROM>、功能键盘、显示器的配置等，它们是通过内总线连接而成。
测控增强部分主要由传感器、变送器、转换器等接口及伺服驱动控制接口构成。
外设增强部分主要是外设接口，它通过I/O 口或扩展的I/O 口构成，可接打印机等外设。
该实时操作系统是基于A T89C51单片机为核心的单片机系统硬件平台上实现的，其结构如图1所示。
图1硬件平台结构3、实时操作系统的设计3.1 实时系统的特点对于实时响应时间，不同的应用系统有不同的要求，即使在同一个应用系统内部,不同的应用场合也有不同的要求。
在实时系统里,除了实时响应外，另外一个问题是系统的流通量或吞吐量，实时系统的吞吐量可以定义为每单位时间系统可以处理的事件个数。
实时任务具有截止期，分硬实时、软实时和固实时。
硬实时是指如果响应超过了任务截止期，可能会导致严重后果；软实时是指虽然响应超过了任务截止期，但还是有一定的价值；固实时是指如果超过了截止期才响应处理，就完全没有价值了。
实时任务具有可预测性，在最坏情况下的任务的执行时间以及所需数据和资源，都要求对最坏情况的预测与实际的差别尽可能的小，即使在出现峰值负载时, 也应满足其截止期。
3.2 实时操作系统与实时系统的关系及其特点实时操作系统是实时系统软件的基础，所实现的功能是系统资源的管理和机器功能的扩充。
因此实时操作系统和通用操作系统是有一定差别的，有其自己的一些重要特征，包括进程切换快、中断被屏蔽时间短、规模小等。
3.3 嵌入式系统的2种触发方式在嵌入式系统设计时，通常采用事件触发和时间触发2种方式来实现。
事件触发行为往往通过使用中断实现，事件触发系统在系统总体结构上往往通过提供多级中断服务程序来支持该功能。
如果多个中断源可能在“随机的”时间间隔产生中断，则中断响应可能被遗漏。
8051的体系结构支持高和低两种不同的中断优先级，将可能出现中断信息丢失的情况。
例如，有高优先级的中断1发生，并在极短的时间内又发生了中断2，这时无论中断2是高优先级还是低优先级中断，中断2的响应都会被延迟，并在一些情况下(如被延迟时间过长等>被完全忽略。
因此，在某些与安全相关的应用系统中选用时间触发方法，这样设计人员能预先安排可控的顺序，保证一次只处理一个事件，提高了系统的可靠性并降低CPU的负荷，减少存储器的使用量。
3.4 调度器的设计调度器可以看作是一个简单的操作系统。
从底层的角度来看，调度器可看作是一个由许多不同任务共享的定时器中断服务程序，允许以周期性或单次方式来调用任务，其分为合作式调度器与抢占式调度器两大类：合作式调度器提供的是一种单任务的系统结构，比较简单，用很少的代码就可实现，每次只需为一个任务分配存储器，具有可预测性和可靠性，但是在当前的程序运行期间，系统对外界的变化不敏感；抢占式调度器提供了一种多任务的系统结构，比较复杂，必须为抢占任务的所有中间状态分配存储器，对外部事件的响应速度快，但其可预测性和可靠性较低。
实时系统的任务都有一个截止期，单独使用抢占式调度方式或合作式调度方式都不能完全满足实时系统的要求，必须使用一种混合式调度器，根据实时系统的要求来设置定时器的定时时间.假设有2个任务，1个必须在20 ms内完成，另1个必须在30 ms内完成，因此取它们的最大公约数10ms来作为定时器的定时时间。
使用定时器0的模式1来进行定时，则可以计算出T0的初值为T0D8F0H，程序实现如下(部分程序>：#define p re_t0H 0xD8#define p re_t0L 0xF0 / /根据定时时间计算出的初值void timer_t0_init( void>{TMOD = 0x10。
/ /设置定时器0的工作模式TH0 = p re_t0H。
TL0 = p re_t0L。
/ /送初值,定时时间为10msTR0 = 1。
/ /启动定时ET0 = 1。
/ / T0开中断EA = 1。
/ / CPU开中断}void attemper_timer0 ( void> interrup t2 using 1 / /定时器0的中断服务程序{/ /定时时间到,判断是否进行任务切换(选择最高优先级的任务来执行,代码略>}调度器根据在系统进行初始化时用户的预设值将中断和某些外设设置为抢占式任务，抢占式任务是最高优先权的任务。
在调度期间，只有1个抢占式任务，该任务一旦开始运行将连续运行到其完成，以减少任务切换所耗费的时间，因此要求这些中断处理任务和外设处理任务的时间必须小于定时器的时间间隔，尽量更短，否则会影响系统对其他中断的响应或对其他设备的处理.对于除用户预设的中断和外设之外的事件将采用分时方式进行处理。
3.5 任务及任务间通信每个任务都分配在不同的存储空间，通过指针变量3TASK_pnum来指向任务的首地址。
每个任务都有自己的存在状态(运行态、就绪态、休眠态、挂起态和被中断态>和优先级(为了解决任务优先级翻转问题，系统可以通过函数void prio_change ( un2signed int 3 task_adr, unsigned char p rio_ st, unsingedchar p rio_ced>来动态调整任务的优先级>，任务间使用信号量或消息队列来进行互相通信。
任务的数据结构定义如下：typedef struct{unsigned char task_name。
/ /任务名unsigned char realtask。
/ /是否为实时任务, 0为否,其他为是unsigned char p rio。
/ /任务优先级unsigned char state。
/ /任务状态unsigned char err。
/ /出错信息unsigned char 3 p tos。
/ /栈顶指针unsigned int stk_size。
/ /堆栈大小(以字节为单位>} TASK。
3.6 中断处理系统中的实时任务不仅包括某些中断处理,还包括部分外设处理任务。
中断是一种硬件机制，用于通知CPU有异步事件发生了，系统对中断(T0除外>分2步处理，第1步是中断响应，第2步是中断处理, 共有3种处理方式。
(1>在中断发生之前不存在实时任务，并且在中断处理过程中也没有其他的中断发生。
中断响应：系统进入临界区，保存当前任务的信息，退出临界区并返回系统。
中断处理：由调度器将该中断任务设置为实时任务并执行到结束，系统进入临界区，恢复被打断的非实时任务的信息,并执行该任务。
(2>在中断发生之前不存在实时任务，但在中断处理过程中有其他的中断发生。
中断响应:系统进入临界区，保存当前任务的信息，退出临界区并返回系统。
中断处理：由调度器将该中断任务设置为实时任务并执行到结束，选择所发生的中断中急需处理的任务设置为实时任务并立即执行该任务。
(3>在中断发生之前已存在实时任务，无论在中断处理过程中有没有其他的中断发生，系统的处理过程都是一样的。
中断响应：系统进入临界区，修改中断发生标识，退出临界区并返回系统。
中断处理：系统继续执行当前实时任务直到结束，选择所发生的中断中急需处理的任务设置为实时任务并立即执行该任务。
临界区是指在此段时间内，不允许有任何事件来打断当前任务，比如在保护和恢复中断现场时，为了避免现场信息受到破坏，一般会关掉中断进行处理。
如外部中断1的处理程序如下(通过外部中断1和P1口扩展了4个中断，外部中断1比外部中断0的优先级低>。
#define init_open ( > EA = 1 / / CPU开中断#define init_close ( > EA = 0 / / CPU关中断extern unsigned char data init_symbol = 0xE0 / / 该变量低5位,表示5个中断发生的标识,其4位分别对应P110～P113扩展的中断,第5位(低到高>表示中断0extern unsigned char data real_task = 0void init1_resp ( void> interrup t 3 using 3{init_close ( > 。
if ( real_task = = 0>{ / /保存当前任务现场}else{/ /保留P1的低4位,第5位清零,然后与init_sym2bol相或}real_task + + 。
init_open ( > 。
/ /返回系统}void init1_deal( void>{if ( real_task = = 1>{ / / 执行中断处理程序init_close ( > 。
/ /恢复任务现场init_open ( > 。
real_task - - 。
/ /返回系统执行被中断的任务}else{ / / 继续当前任务real_task - - 。