【STM32H7的ThreadX内核教程】第1章 选择ThreadX的优势

席萌0209

第1章    选择ThreadX的优势
初学ThreadX，一般都比较关心这个问题，所以把这个问题放在第一章简单的说说。 这里分为八个方面跟大家进行说明。
1.1 ThreadX移植的难易程度
1.2 ThreadX上手难用程度
1.3 ThreadX实时性
1.4 ThreadX完整的中间件
1.5 ThreadX高等级安全认证
1.6 ThreadX多核支持
1.7 ThreadX应用程序动态加载
1.8 ThreadX各行各业应用案例
1.9 总结


1.1    ThreadX移植的难易程度
ThreadX内核提供好了各种主流硬件平台和软件平台的移植文件，如下图所示：

对于STM32H7来说，使用的是cortex-m7内核的文件，里面已经提供了MDK AC5，MDK AC6，IAR和GCC。

有了提供好的port文件，移植也就比较省事，用户仅需使能系统时钟，使能相关宏定义即可使用。

1.2    ThreadX上手难易程度
ThreadX配套的官方手册在RTOS 基础知识、 API 函数及其举例方面都做的不错，用户上手比较容易。随着后面章节的学习，大家会体会到这一点。

1.3    ThreadX 实时性
ThreadX在大多数流行的处理器上实现了亚微秒的上下文切换时间。除了速度快之外，ThreadX还具有高度确定性。无论准备好200个线程还是仅准备一个线程，它都能实现相同的快速性能。
以下是ThreadX的一些典型性能特征：

•     快速启动：
  

ThreadX的启动时间少于120个周期。

•     可选的错误检查机制：
  

当验证了应用程序代码并且不再需要对每个参数进行错误检查时，可以在编译时跳过ThreadX错误检查，优化性能。

•     Picokernel™ Design（微内核设计）：
  

服务不会彼此套用，从而消除了不必要的函数调用开销。

•     优化的中断处理：
  

除非需要抢占，否则仅在ISR进入/退出时才保存/恢复暂存寄存器。

•     优化的API处理：
  

测试平台：200MHz处理器。

1.4     ThreadX完善的中间件
ThreadX有自己完善的中间件，我们称之为ThreadX全家桶：

包括文件系统FileX，GUI图形设计GUIX，网络协议栈NetX，USB协议栈USBX，GUIX上位机调试软件GUIX Studio，跟踪调试软件TraceX等。
使用全家桶方案，最大的优势是用户无需倒腾各种组件与内核的兼容性，而且后期升级维护也非常方便。实际项目中，这种全家桶方式还是非常推荐的。

1.5    ThreadX高等级安全认证
ThreadX及其所有中间件的安全认证等级，至今没有一款小型RTOS可以与其匹敌。这么多安全认证，公司要入大量财力，人力和物力才可以完成，早前Micrium的一篇文章还谈过这个问题，投入了太多资金和人力了，还与风河的VxWorks做了简单对比。
（1）医疗 - FDA510（k），IEC-62304 Class C，IEC-60601，ISO-14971
（2）工业 - UL-1998，IEC-61508 SIL 4
（3）运输/铁路 - EN50128 SIL 4，BS50128,  49CFR236，IEC-61508
（4）航空航天设备 - DO-178B，ED-12B，DO-278
（5）汽车 - IEC-61508 ASIL D
（6）核应用 - IEC-61508
（7）家电 - UL/IEC 60730/60335

ThreadX的安全认证基本都达到了最高等级，像工业级认证IEC-61508达到了最高等级的SIL4，而uCOS，RTX5，embOS都是SIL3。
除了ThreadX内核有安全认证，中间件GUIX，FileX，NetX，甚至是加密库都有安全认证。在安全领域，ThreadX基本已经做到了登峰造极。

1.6    ThreadX多核支持（AMP&SMP）
ThreadX通常以非对称多处理（Asymmetric Multiprocessing, AMP）方式使用，其中ThreadX和应用程序（或其它系统）的单独在每个内核上执行，并通过共享内存或处理器间通信机制来相互通信，比如OpenAMP（ThreadX支持OpenAMP）。这是使用ThreadX的最典型多核配置，如果应用程序能够有效地加载处理器，则它可能是最高效的。
对于处理器高度动态加载的环境，ThreadX对称多处理（Symetric Multiprocessing，SMP）可用于以下内核：

•     ARM Cortex-Ax
•     ARM Cortex-Rx
•     ARM Cortex-A5x 64位
•     MIPS 34K，1004K和interAptiv
•     PowerPC
•     Synopsys ARC HS
•     x86
  

ThreadX SMP在n个处理器之间执行动态负载平衡，并允许任何Core上的任何线程访问所有ThreadX资源（队列，信号量，事件标志，内存池等）。ThreadX SMP在所有内核上启用完整的API，并引入了适用于SMP操作的API。

1.7    ThreadX应用程序动态加载
（注：类似安卓APP）
ThreadX MODULES可以使一个或多个应用程序线程捆绑到一个“模块（MODULES）”中，该模块可以在目标上动态加载和运行（或就地执行）。
ThreadX MODULES启用现场升级（field upgrade），错误修复和程序分区，以允许大型应用程序仅占用活动线程所需的内存。
ThreadX MODULES还具有与ThreadX本身完全独立的地址空间。这使ThreadX可以在MODULES周围放置内存保护（通过MPU或MMU），这样模块外部的意外访问将无法破坏任何其他软件组件。

1.8    ThreadX各行各业应用案例
62亿电子设备采用，是其它RTOS无法逾越的高山。ThreadX的产品涵盖了各种领域，包括NASA的多个太空探测项目，飞机自动驾驶仪系统，火星侦察轨道器等。

对此，ThreadX官网给出了航空航天，工业，汽车，医疗，消费电子，物联网，片上系统等方向的具体案例 ： https://rtos.com/x-ware-showcase/

以消费电子方向为例，三星，NEST，HTC等都是其客户，对应的产品也非常多。并且这些产品的直接使用ThreadX全套，基本ThreadX有的，就不再使用第三方组件：

1.9    总结
本章节就为大家介绍这么多，更多相关介绍，大家可以到ThreadX官网看看。