Kallocain.

Build Your Own RTOS Advanced系列文章： 当前阅读：任务优先级 写在前面这是 Build Your Own RTOS 系列文章的续集，也是提高篇。预计内容有四章：优先级调度、互斥锁、队列以及内存管理。这都是现代RTOS比较精髓的部分，但同时也会有一定的难度。和之前一样，作者不会手把手的教学写代码，只是记录自己的coding过程顺便记录一些知识点，希望做到一定的参考作用。 1 升级在真实的系统中，时间片轮转虽然可以解决一部分的问题，但是有许多困难是不可解决的。比如说你的两个任务，闪烁LED和火灾报警，当报警的需求产生时，CPU却还在闪烁LED，在嵌入式系统中是难以接受的。所以，我们必须设计一种算法，让CPU可以判断哪个任务更加紧急，直接踢走低优先级的任务（即使它此刻正在运行！）。 1.1 时间复杂度与确定性既然我们需要设计算法，很自然的就可以想到遍历。CPU从零开始遍历一遍某个数组，直到其找到一个任务，这个任务就是优先级最高的。但是这个算法有一个显而易见的劣势：它的时间复杂度是O(N)，即所消耗的时间与任务个数成正比例。即使我们的任务很少，即使遍历...

Build Your Own RTOS 系列文章： 理解M3架构 硬件自动压栈 初始化栈 PendSV 时间片轮转 延时 当前阅读：信号量 1 孤独的任务上期我们实现了多任务调度，两个任务轮流运行，看起来很不错。但是实际任务肯定不止点灯这么简单，如果多个任务想要同时接触一个全局变量，或者任务1要等待按键按下才运行，怎么办？ 如果直接访问：会发生竞争冒险，数据会出错。 如果用while死循环等待：会让CPU卡死在这里（如果我们实现了优先级调度，低优先级的任务就会被“饿死”）。 所以，为了解决以上的问题，我们需要实现两个功能：临界区和信号量。 2 临界区假如任务1和任务2要完成cnt++（假设用三条指令：读、改、写完成）。 正当任务1读到cnt = 5的时候，中断来了，切换成任务2，它也读到了cnt = 5，然后把数据加上去，此时cnt = 6。然后任务1又回来了，它只记得cnt = 5，于是把cnt = 6写上去。结果就是，虽然看起来加了两次，但是只成功了一次。对于一个敏感的数据，这个错误是不可接受的。 解决办法也很简单：在cnt++时，强行把中断关了，不让任务切换，直...

Build Your Own RTOS 系列文章： 理解M3架构 硬件自动压栈 初始化栈 PendSV 时间片轮转 当前阅读：延时 信号量 1 让出CPU在我们前几期所搭建出来的简易系统中，虽然已经完成了任务调度和时间片轮转，可以并发执行任务，但是当一个任务不需要运作，想要让出CPU给别的任务时，我们好像没有一个办法让其完成。 我们这一期就来解决这个问题：当任务不需要CPU时，它会主动进入“睡眠”状态，不再参与调度，直到时间到达。配合空闲任务，我们的系统就初步具备了资源管理的功能。这才像一个真正的RTOS。 我们先来构思一下具体的实现路径，就以大家都熟悉的硬件阻塞延时（比如ST的HAL库提供的HAL_Delay()）为例。HAL有一个时基变量uwTick，用于存储当前“系统时间”，实现方法是在定期触发的SysTick_Handler()中断中，让uwTick++。HAL_Delay()的完整实现如下： 123456789101112131415__weak void HAL_Delay(uint32_t Delay){ uint32_t tickstart =...

Build Your Own RTOS 系列文章： 理解M3架构 硬件自动压栈 初始化栈 PendSV 当前阅读：时间片轮转 延时 信号量 1 RTOS的心跳如果说PendSV是RTOS的心脏，那SysTick就是RTOS的心跳。在前几期中，我们已经搞定了上下文切换，但是任务的切换必须要放在任务函数里，由任务函数手动触发PendSV中断。也就是说，现在的任务是顺序执行的（做完你的做你的，做完你的做你的）。 既然我们想要一个并发执行的系统，我们就不能让任务自己决定什么时候切换，要把这个“发令枪”交给一个定期高频触发的中断，也就是我们设置的SysTick。虽然实际上我们知道，CPU并没有真正的同时做多件事情的能力，但是由于我们的SysTick间隔很短，看起来就好像CPU在同时处理多个任务一样。这就是时间片轮转（Time-Slice Round-Robin）。 时间片就是我们设定的SysTick中断的间隔时间，通常是1ms；轮转就是大家排好队一个一个来，就这么简单。 为了让我们的代码结构更清晰，更符合工程规范，从这一期开始，我们会严格遵守软件分层解耦的设计思想： os_cor...

Build Your Own RTOS 系列文章： 理解M3架构 硬件自动压栈 初始化栈 当前阅读：PendSV 时间片轮转 延时 信号量 1 PendSV在前几期中，我们已经理解了寄存器，学会了如何模仿硬件压栈来完成上下文切换。本期我们就要在PendSV_Handler()中实现它。 1.1 什么是PendSV？PendSV（Pendable Service Call，可挂起的系统调用）是CM3内核专门设计的一种异常。就如字面所述，它是可以“挂起”（等待）的。 如果没有PendSV，我们可能要在别的中断（例如SysTick中）完成上下文切换。试想一下，我们正在处理紧急的硬件中断（或其他高优先级的任务），这时SysTick过来，不分青红皂白的切换上下文，直接让CPU去执行别的普通任务，原任务就被搁置了，这对我们的系统是致命的。 但是有了PendSV就不一样了。我们通常把PendSV的优先级设置成全系统最低（优先级号越大，优先级越低）。当SysTick触发任务切换的指令时，系统会先检查有没有比PendSV优先级更高的中断，如果有就先去执行优先级高的，直到最后只剩下PendS...

Build Your Own RTOS 系列文章： 理解M3架构 硬件自动压栈 当前阅读：初始化栈 PendSV 时间片轮转 延时 信号量 1 创建任务我们都知道，使用RTOS时要先初始化任务。当任务还没有被执行时，即它没有任何历史记录时，CPU怎么知道应该从哪里开始执行呢？ 这就是我们要做的工作：初始化任务就是初始化栈，即通过手动填充栈，制造一个“假象”，让 CPU 认为这个任务之前正在运行并被中断了。当下一次调度发生时，CPU 就能“恢复”到任务的入口函数。 涉及到硬件的底层知识基础在前两期中已经讲的差不多了，本期我们聚焦于两个软件设计上的重点：任务控制块（Task Control Block, TCB）和栈初始化函数OS_StackInit()。 2 任务控制块我们已经知道，CPU没有记忆，记忆都放在寄存器里。为了给每一个任务都分配特定的记忆，我们就需要任务控制块。在代码中，任务控制块就是一个简单的结构体。 既然我们已经知道任务控制块的作用，那结构体里面有什么内容也就很清晰了： 最重要的东西：SP指针。这是显而易见的，任务控制块中必须有的东西，否则上下文就无法恢复...

Build Your Own RTOS 系列文章： 理解M3架构 当前阅读：硬件自动压栈 初始化栈 PendSV 时间片轮转 延时 信号量 1 “保存现场”在上一篇中，我们已经讲解了中断发生时，硬件自动进行的操作以及我们需要执行的操作。但我们还没有亲眼见证过硬件的动作，这一次我们将设计一个中断并触发它，看看硬件究竟会做些什么。 1.1 准备工作由于我们使用CubeMX自动生成文件，代码里已经设定好了时钟树和SysTick。我们进入stm32f1xx_it.c文件寻找一下SysTick_Handler()，然后将其修改成这样： 12345678910void SysTick_Handler(void){ /* USER CODE BEGIN SysTick_IRQn 0 */ __NOP(); /* USER CODE END SysTick_IRQn 0 */ //HAL_IncTick(); /* USER CODE BEGIN SysTick_IRQn 1 */ /* USER CODE END SysTick_IRQn 1 */} ...

Build Your Own RTOS 系列文章： 当前阅读：理解M3架构 硬件自动压栈 初始化栈 PendSV 时间片轮转 延时 信号量 写在前面懂一个东西的最好办法就是自己做一个。 刚好不管是单片机开发方面还是Linux方面，实时操作系统的原理都是非常重要的，于是我打算开启这个系列，用大约两个月的时间自己动手制作一个基于STM32F103C8T6(Cortex-M3，以后简称CM3)平台的RTOS。这个系列仅作为个人项目记录，只能作为参考，不能当做教程。本系列需要有微机原理、STM32开发和RTOS的前置知识，如果你还没有接触过，请先入门这几个领域后再阅读本系列。 如果你打算跟随本系列，需要了解以下内容： 作者使用的编译环境是Keil ARMCC V5.06、使用STM32CubeMX自动生成HAL库的Keil项目文件。 请一定要在网上下载《Cortex-M3权威指南》（后称《指南》）的pdf作为参考资料，它非常重要。本系列的绝大多数硬件知识是基于这本书整理而成。 请在https://github.com/SandOcean-ovo/Build-Your-Own-R...

[树莓派] 解决 Pyenv 虚拟环境下 Picamera2 无法加载 libcamera 的问题前言最近在使用树莓派进行机器视觉开发时，遇到了一个棘手的环境问题。在使用 pyenv 管理的 Python 环境中运行 picamera2 时，程序无法找到系统级的 libcamera 库。本文记录了从排查到解决的完整过程，希望能帮助遇到同样问题的朋友。 1. 问题复现在 Raspberry Pi OS 上，使用 pyenv 创建的 Python 环境运行代码： 123from picamera2 import Picamera2# 或者import libcamera 报错信息： 123456Traceback (most recent call last): File "camera_test.py", line 2, in <module> from picamera2 import Picamera2, Preview File "/path/to/site-packages/picamera2/__init__.py&q...