今天給大家分享一點RT-Thread的基礎知識。

什么是線程？

人們在生活中處理復雜問題時，慣用的方法就是分而治之，即把一個大問題分解成多個相對簡單、比較容易解決的小問題，小問題逐個被解決了，大問題也就隨之解決了。同樣，在設計一個較為復雜的應用程序時，也通常把一個大型任務分解成多個小任務，然后通過運行這些小任務，最終達到完成大任務的目的。

在裸機系統中， 系統的主體就是 main 函數里面順序執行的無限循環，這個無限循環里面 CPU 按照順序完成各種事情。在多線程系統中，我們根據功能的不同，把整個系統分割成一個個獨立的且無法返回的函數，這個函數我們稱為線程。

線程由哪些部分組成？

RT-Thread 中的線程由三部分組成：線程代碼（函數）、線程控制塊、線程堆棧。

線程棧

在一個裸機系統中， 如果有全局變量，有子函數調用，有中斷發生。那么系統在運行的時候，全局變量放在哪里，子函數調用時，局部變量放在哪里， 中斷發生時，函數返回地址發哪里。

如果只是單純的裸機編程，它們放哪里我們不用管，但是如果要寫一個 RTOS，這些種種環境參數，我們必須弄清楚他們是如何存儲的。

在裸機系統中，他們統統放在一個叫棧的地方，棧是單片機 RAM 里面一段連續的內存空間，棧的大小一般在啟動文件或者鏈接腳本里面指定， 最后由 C 庫函數_main 進行初始化。

但是， 在多線程系統中，每個線程都是獨立的，互不干擾的，所以要為每個線程都分配獨立的棧空間，這個棧空間通常是一個預先定義好的全局數組， 也可以是動態分配的一段內存空間，但它們都存在于 RAM 中。如：

staticrt_uint8_tled_stack[512];

線程棧其實就是一個預先定義好的全局數據，數據類型為rt_uint8_t，大小我們設置為 512。在 RT-Thread 中，凡是涉及到數據類型的地方， RTThread 都會將標準的 C 數據類型用 typedef 重新取一個類型名， 以“rt”前綴開頭。這些經過重定義的數據類型放在 rtdef.h ，如：

線程控制塊

在 RT-Thread 中，線程控制塊由結構體 struct rt_thread 表示，線程控制塊是操作系統用于管理線程的一個數據結構，它會存放線程的一些信息，例如優先級、線程名稱、線程狀態等，也包含線程與線程之間連接用的鏈表結構，線程等待事件集合等，詳細定義如下（在rtdef.h中定義）：

為led線程定義一個線程控制塊：

staticstructrt_threadled_thread;

線程函數

線程控制塊中的 entry 是線程的入口函數，它是線程實現預期功能的函數。線程的入口函數由用戶設
計實現，一般有以下兩種代碼形式：

無限循環模式：

在實時系統中，線程通常是被動式的：這個是由實時系統的特性所決定的，實時系統通常總是等待外界事件的發生，而后進行相應的服務：

順序執行或有限次循環模式：

如簡單的順序語句、 do whlie() 或 for() 循環等，此類線程不會循環或不會永久循環，可謂是 “一次性”線程，一定會被執行完畢。在執行完畢后，線程將被系統自動刪除。

動態線程與靜態線程

我們的用戶線程有兩種創建方式，一種是靜態線程，另一種是動態線程。

創建靜態線程的函數：

返回值為錯誤代碼。

創建動態線程的函數：

返回值為線程控制塊 。

線程創建實例

創建一個靜態線程

1、確定線程棧

2、定義線程控制塊

3、創建線程函數。

#include #include #include /*靜態線程相關宏定義*/ #defineTHREAD_PRIORITY25/*優先級*/ #defineSTACK_SIZE512/*棧大小*/ #defineTIMESLICE5/*時間片*/ /*線程三要素*/ staticrt_uint8_tstatic_thread_stack[STACK_SIZE];/*線程棧*/ staticstructrt_threadstatic_thread;/*線程控制塊*/ staticvoidstatic_thread_entry(void*parameter);/*線程入口函數*/ /*靜態線程入口函數*/ staticvoidstatic_thread_entry(void*parameter) { rt_uint32_ti=0; rt_kprintf("Thisisstaticthread!\n"); /*無限循環*/ while(1) { rt_kprintf("staticthreadcount:%d\r\n",++i); /*等待0.5s，讓出cpu權限，切換到其他線程*/ rt_thread_delay(500); } } /*主函數*/ intmain(void) { rt_err_tresult; /*創建靜態線程：優先級 25 ，時間片 5個系統滴答，線程棧512字節*/ result=rt_thread_init(&static_thread, "static_thread", static_thread_entry, RT_NULL, (rt_uint8_t*)&static_thread_stack[0], STACK_SIZE, THREAD_PRIORITY, TIMESLICE); /*創建成功則啟動靜態線程*/ if(result==RT_EOK) { rt_thread_startup(&static_thread); } }

運行結果為：

可見，在T-Thread中創建一個線程需要線程棧、線程控制塊與線程函數這三要素。除此之外，需要設置一個線程優先級，因為RT-Thread的調度器是基于優先級的搶占式調度算法。還需要設置一個時間片參數，這個用于多個線程具有同等優先級的情況下，采用時間片的輪轉調度算法進行調度，這個值與時間節拍有關，每一秒的節拍數可在rtconfig.h里進行設置：

在這里我們只創建一個線程，所以時間片我們沒有用到，但也需要傳遞一個時間片的值給rt_thread_init函數。最后，在主函數里調用相關接口創建一個靜態線程，創建成功則啟動該線程。

創建一個動態線程

創建動態線程與創建靜態線程類似：

#include #include #include /*動態線程相關宏定義*/ #defineTHREAD_PRIORITY25/*優先級*/ #defineSTACK_SIZE512/*棧大小*/ #defineTIMESLICE5/*時間片*/ /*線程三要素*/ staticrt_uint8_tdynamic_thread_stack[STACK_SIZE];/*線程棧*/ staticstructrt_threaddynamic_thread;/*線程控制塊*/ staticvoiddynamic_thread_entry(void*parameter);/*線程入口函數*/ /*動態線程入口函數*/ staticvoiddynamic_thread_entry(void*parameter) { rt_uint32_ti; /*無限循環*/ while(1) { for(i=0;i

運行結果：

靜態線程VS動態線程

上例中，從運行結果上看，是沒有任何差別的！那么，我們在實際中如何抉擇？

使用靜態線程時，必須先定義靜態的線程控制塊，并且定義好棧空間，然后調用rt_thread_init()函數來完成線程的初始化工作。采用這種方式，線程控制塊和堆棧占用的內存會放在 RW/ZI 段，這段空間在編譯時就已經確定，它不是可以動態分配的，所以不能被釋放，而只能使用 rt_thread_detach()函數將該線程控制塊從對象管理器中脫離。
使用動態定義方式 rt_thread_create()時， RT-Thread 會動態申請線程控制塊和堆棧空間。在編譯時，編譯器是不會感知到這段空間的，只有在程序運行時， RT-Thread 才會從系統堆中申請分配這段內存空間，當不需要使用該線程時，調用 rt_thread_delete()函數就會將這段申請的內存空間重新釋放到內存堆中。

這兩種方式各有利弊，靜態定義方式會占用 RW/ZI 空間，但是不需要動態分配內存，運行時效率較高，實時性較好。動態方式不會占用額外的 RW/ZI 空間，占用空間小，但是運行時需要動態分配內存，效率沒有靜態方式高。

總的來說，這兩種方式就是空間和時間效率的平衡，可以根據實際環境需求選擇采用具體的分配方式。就像C編程中，何時使用動態空間，何時使用靜態空間，也需要根據實際情況平衡選擇。