原创极简的51-MCU专用RTOS TinyRTOS51

Cos***

cnw*** 发表于 2024-5-3 21:23
看了一下说明文档，要求配置8级编译器优化，勾选LX51和AX51，以及内存设置为Small。我的现有工程使用STC8H3 ...

Keil C51 下，如果用 RTOS，编译器优化等级的可选范围为：4~8级。
如果选 0~3级 或 9~11级，都是错误的用法，即使没出问题，也只是没赶上出问题的契机而已。
请相信我的话，你不会吃亏的。
如果代码放不下，应设法减少代码或增加flash。

另外再补充一句，推荐优化等级为8级speed或size，speed偏向于优化代码运行速度，size偏向于优化减少代码大小，
在可选等级中，不仅代码已优化到最小，而且性能也是最为高效的。

Cos***

杨*** 发表于 2024-5-3 20:13
本尊你觉得用什么指标来作为“不关闭总中断”的RTOS的“最大的中断响应时间”的指标？
...

对于“零中断延迟的RTOS”，如 CosyOS 来说，“系统最大中断响应延迟时间” 为 零。
就是说，我们不考虑MCU内核特性的中断响应延迟时间，
而只考虑因系统保护临界段而造成的、“用户中断”不能响应的时间的最大值。
所以，“系统最大中断响应延迟时间” 是相对更科学的说法，而不仅仅是“系统最大关闭总中断时间”。

“系统最大关闭总中断时间”   仅包括，采用关闭总中断来保护临界段的方法；
“系统最大中断响应延迟时间”还包括，在最高优先级中断中处理临界段的情况。

也就是说，“在最高优先级中断中处理临界段的方法”  与  “关闭总中断来保护临界段的方法”，
都会造成“用户中断”的响应延迟，它们是“殊途同归”。

Cos***

CosyOS 发表于 2024-5-3 22:14
Keil C51 下，如果用 RTOS，编译器优化等级的可选范围为：4~8级。
如果选 0~3级 或 9~11级，都是错误的用 ...

有人会有疑问吗？
Keil C51 的 优化等级 只有 0~9级 啊，
有 10级、11级 吗？
你不是在胡说吧？

杨***

fan*** 发表于 2024-5-3 20:31
是中断间隔为4us,  系统节拍还是1ms,  因为OSTimeTick()是有预分频的，我配置预分频为250，那么中断间隔 ...

现在明白了，所以：

你的4uS的测试方法是正确的，对你的RTOS的测试结论也是正确的，
这个测试方法值得借鉴推广。
谢谢你的说明。

Cos***

CosyOS 的 原则 是 “简单易用”，以极具浪漫主义色彩的宏定义，实现高度的面向对象、和良好的易用性。
CosyOS 的 宗旨 是 “零中断延迟”，支持内核均已实现全局不关总中断、零中断延迟，从系统层面保证了用户中断的实时响应。


每个RTOS都有它的“标签”或是“特色”，这是该RTOS的安身立命之本。
CosyOS 的标签、特色、就是：易用性、零中断延迟。
如果 CosyOS 的 系统滴答中断 采用 NMI 不可屏蔽中断，虽可确保系统节拍的准确无误，
但这也将导致 CosyOS 的宗旨“零中断延迟”化为泡影，CosyOS 便失去了“灵魂”，必将无立足之地。


CosyOS 在实现“零中断延迟”的前提下，为保证系统节拍的准确，不得已，也对用户提出了两点要求：
1、用户中断应遵循快进快出的原则，仅对事件做必要的紧急处理，再同步至“中断服务任务”做后续处理。
     用户中断的最大执行时间应远小于系统滴答周期。
2、临界区也应遵循快进快出的原则，临界段代码的执行时间应远小于系统滴答周期。


综上所述，无论在技术上能否实现 Timer0 的 不可屏蔽中断，CosyOS 都从未打算尝试。

也许有一天，当我的思想达到了新高度，说不定观念就会发生转变。


最后，用 CosyOS-实时运行模型 来说明一下 CosyOS-设计理念：

【用户中断层】（用户中断：按中断优先级实时抢占、零中断延迟）
           ↓
【内核服务层】（系统中断：处理内核服务、上下文切换等）
           ↓
【任空务空层】（任空空务：按任务优先级实时抢占）

杨***

Cos*** 发表于 2024-5-4 03:30
CosyOS 的 原则 是 “简单易用”，以极具浪漫主义色彩的宏定义，实现高度的面向对象、和良好的易用性。
Cos ...

（1）“每个RTOS都有它的“标签”或是“特色”，这是该RTOS的安身立命之本。CosyOS 的标签、特色、就是：易用性、零中断延迟。”

点评：确实应该如此，世界上没有十全十美的事情，每个作品的本尊会根据不同的考虑进行取舍，创造出各具特色的作品，这也是本论坛出现众多的RTOS的原因。
（2）“如果 CosyOS 的 系统滴答中断 采用 NMI 不可屏蔽中断，虽可确保系统节拍的准确无误，但这也将导致 CosyOS 的宗旨“零中断延迟”化为泡影，CosyOS 便失去了“灵魂”，必将无立足之地。”
点评：我根据自己的实际经验认为，如果CosyOS想采用不可屏蔽中断，也不会导致“零中断延迟”的宗旨化为泡影。
比如：我移植的uC/OS-II新版本“挑战者x51(TZZx51-uCOS2) V3.30”也已经在国外著名的uC/OS-II RTOS上实现了“零中断延迟”，并且系统节拍定时器0是运行在“不可屏蔽中断模式3”上的，同时还允许用户自由地关闭总中断。
《STC单片机 uC/OS-II核心技术（11）：uC/OS-II系统对用户程序打开/关闭总中断的响应》（https://www.stcaimcu.com/forum.php?mod=viewthread&tid=4643）
并且“挑战者x51(TZZx51-uCOS2) V3.30”在排行榜上的性能比“CosyOS-II-STC32G-TEST-V2.1.3-20240410”还要好。
《排行榜重大宣布：在单片机RTOS领域，STC32G12K128单片机 全面碾压 STM32F103C8T6》（https://www.stcaimcu.com/forum.php?mod=viewthread&tid=7724）
（3）“综上所述，无论在技术上能否实现 Timer0 的 不可屏蔽中断，CosyOS 都从未打算尝试。
为什么？这正是我的好奇之处。不过你不需要回答这个问题。

zhude***

支持一下，学习

fan***

支持NMI的RTOS, 也是可以实现部份中断的零延迟。
我设想的实现方法：
1.  把有使用到的中断分为两类，一类是有调用系统服务的，另一类是没有调用系统服务的。
2.  在portxxx.h 文件中，重新定义宏OSDi()、OSEi()，这两个宏原本是直接关闭和打开总中断，现在改为不关闭总中断，
只关闭和恢复有调用系统服务的中断，不关闭没有调用系统服务的中断，这样没有调用系统服务的中断就不受临界区的
影响，实现零延迟。
3. 实现零延迟的中断可以用来处理需要快速响应的信号。
   但是它的使用也有一定限制：
   3.1  不能调用系统服务。
   3.2  如果有用到共享变量的话，用户必需通过设置标志或其它方法实现共享变量的保护。
4. 如果这个零延迟的中断处理完紧急事务后，还想要调用系统服务，可以用以下两种方法实现：
    4.1  设置标志，在其它任务中查询这个标志，然后调用系统服务。
    4.2  触发一个中断，在中断中调用系统服务。


在实际的项目中，一般需要快速响应，对临界区十几微秒的延迟都无法容忍的信号是很少的。
如果项目中有很多需要快速响应的信号，那选用51单片机也是不合适的，必竞还有中断响应时间。一般会选用性能更强的
MCU、DSP 或 FPGA 来实现。

Cos***

杨*** 发表于 2024-5-4 05:22
（1）“每个RTOS都有它的“标签”或是“特色”，这是该RTOS的安身立命之本。CosyOS 的标签、特色、就是： ...

好的杨老师，我再好好思考一下这个问题，争取突破认知的局限。
但我有一个不解的问题是：
当定时器0运行在“不可屏蔽中断模式3”时，
当定时器0中断发生并开始响应时，
一个用户中断也随之发生，
那么，这个用户中断就要等到定时器0中断最终结束并返回后才能响应，
对于用户中断来说，就没有达到“零中断延迟”的效果啊，
整个定时器0中断从开始响应到结束返回的时间，
就是“系统最大中断响应延迟时间”啊，
难道是我哪里分析出现了纰漏？
请杨老师指教！

杨***

Cos*** 发表于 2024-5-4 11:57
好的杨老师，我再好好思考一下这个问题，争取突破认知的局限。
但我有一个不解的问题是：
当定时器0运行 ...

（1）在我学的操作系统理论术语中，临界区保护方法分为“关闭中断”的和“不关闭中断”的两大类。“不关闭中断”的操作系统称为“前后台操作系统”。
（2）在“关闭中断”的操作系统中，又分为“关闭总中断”的和“不关闭总中断”的两大类。
（3）在我学的操作系统理论术语中，只要是有多个中断源的，都存在优先级和硬件扫描原因产生的“中断阻塞”现象。
（4）传统CPU的NMI中断肯定阻塞其他任何与它“同时”或者“稍后”发生的任何其他中断，这些其他中断肯定会被NMI中断“延迟”，肯定只会在NMI中断完成后才能进入自己的ISR。
（5）关于“对于用户中断来说，就没有达到“零中断延迟”的效果啊”，首先“零中断延迟”这个词除了本论坛，我没有在其他任何地方看到过（转发的除外）。
我想达没有达到效果，应该问发明“零中断延迟”这个词的本尊。
（6）我在本论坛使用“零中断延迟”这个词，只是作为网络语言使用而不是科学语言，只是表示我的RTOS的临界区保护方法与CosyOS一样是属于“不关闭总中断”的类型。
至于“零中断延迟”这个词的科学定义，我到现在也不清楚。就像我到现在也不知道“牛哄哄”的科学意思，我也很纳闷“牛”为什么要“哄哄”呢？不过我有时还会使用“牛哄哄”这个词。
（7）至于什么是RTOS系统的“系统最大中断响应延迟时间”，uC/OS-II的原著中有讨论（tzz1983网友的移植版程序中有中文的电子版）。
对于STC单片机RTOS的这个指标，我正在上面的楼层征求大家意见的过程中。
也许，对于“不关闭总中断”的RTOS（比如CosyOS）,整个定时器0中断从开始响应到结束返回的时间，就是“系统最大中断响应延迟时间”，而不是我在排行榜中给出的“0”。
（8）我认为纰漏出在：只有操作系统上的概念分为“关闭总中断”的和“不关闭总中断”的两大类，而由于存在中断阻塞，根本就不存在“零中断延迟”这种可能，这与任何操作系统无关。