基于Cortex-M4内核的RT-Thread上下文切换机制剖析

RT-Thread是源码公开的国产嵌入式实时操作系统。基于Cortex-M4内核,对RT-Thread通过底层PendSV中断进行上下文切换的过程进行了剖析,从指令级别对上下文切换的实现机制进行了研究,为深入理解内核调度机制的实现提供了参考,也为RT-Thread的应用与推广提供了技术基础。

Formal Modeling and Analysis of AADL Threads in Real Time Maude

This paper presents, without altering the AADL meta-model, a formal description of static and behavioral aspects of the AADL thread component. This active and concurrent applicative component of AADL poses many challenges to its formalization and analysis including instantaneous and/or delayed communications, concurrent tasks and time-dependent features, and the need to analyze correctness. This formalization, based on real-time object-oriented theories, allows not only a precise description of the semantics of threads composition with respect to their timing requirements but also makes possible the formal verification of behavioral properties.

基于RT-thread的精确时间同步系统设计

分布式智能采集终端需要一致的时间基准,用于多种数据和事件的时间标记。为满足智能采集终端对高精度时间同步的需求,选择IEEE 1588精确时间同步协议实现时间同步;设计基于纯国产32 bit双核微控制器HPM6750和以太网收发器RTL8211FS(I)-VS的精确时间同步系统,选用国产开源嵌入式实时操作系统RT-thread操作系统,实现在物理层获取时间戳来运行IEEE 1588协议;构建测试平台对该时间同步系统进行主从时钟同步精度测试。测试结果表明,设计在物理层获取时间戳时达到的时间同步精度在±250 ns以内,与在数据链路层获取时间戳时达到±10μs的时间同步精度相比较,有效提高了时间同步精度,可广泛应用于对时间同步精度有较高要求的智能采集终端。

一种基于RT-Thread的室内环境监测系统设计

为了提高传统环境监测系统多任务协调与实时性的水平,设计了一款以STM32F103ZET6微控制器为核心的监测系统。该系统利用RT-Thread实时操作系统来进行多任务调度,实现温湿度、空气质量、光照强度等参数的采集,并通过窄带物联网上传至阿里云平台进行观测。经测试,监测温度误差不超过0.5℃,空气质量误差小于2%,检测时间低于0.5秒,相较于传统监测系统实时性更好。

基于RT-Thread的温湿度数据采集监测系统设计

温湿度数据的采集和监测在各行各业中发挥着重要作用。本文基于RT-Thread设计了一个分布式温湿度采集监测系统。该系统以STM32开发板为主控模块,在芯片中嵌入RT-Thread实时操作系统,可实时采集分布式节点的温湿度数据,并通过无线网络将数据上传至OneNET云平台。该系统提高了数据采集的实时性,实现了温湿度数据的可视化显示和远程实时监测功能。

实时操作系统ThreadX剖析

ThreadX是一个成熟的商用强实时嵌入式操作系统,被广泛应用于消费电子、航空航天、通信与医疗等应用领域中。通过对ThreadX所提供的服务与开发组建、线程调度算法、线程同步与通信机制、中断服务以及多处理器支持等方面的分析,可知ThreadX以轻量级的规模,提供了良好的实时性、可靠性与易用性,是嵌入式应用中一个不错的RTOS选择。

嵌入式实时操作系统RT-Thread在SEP4020上的移植

文章介绍了嵌入式实时操作系统RT-Thread的特点及体系结构,并具体研究了RT-Thread在以ARM720T为内核的SEP4020嵌入式芯片上的移植方法。同时讨论了RT-Thread系统的设备驱动模型,及应用程序的编写方法。该移植方案已经过多任务应用程序实际测试,系统可靠稳定运行。

基于RT-Thread的无人机数据记录仪设计与实现

随着无人机任务载荷的种类日益增多,功能日益强大,数据记录仪作为记录无人机飞行状态和任务载荷信息的重要航电设备,也面临着数据量增大、工作环境复杂、工作时间长的挑战,设计一种多用途、高可靠、易存取的数据记录仪成为行业发展的必然要求。对传统无人机数据记录仪存在的功耗大、体积大、成本高、存储效率低、实用性差的缺点做出改进:在STM32F4微处理器上移植了RT-Thread嵌入式实时操作系统,以SD卡为存储介质,用Fatfs文件系统进行数据组织,创新地提出了多线程数据缓冲存储策略,并且开发了USB驱动,能够从PC端将数据拷出进行离线分析。最后根据软硬件设计进行了小批量试制,经测试能够实现多通道、大数据流输入环境下的长时间准确存储。

基于RT--Thread的便携式学生健康监测仪设计

学生是国家发展的动力源泉,关注学生体质健康水平是国家的重要国策,而传统人体健康检测仪器存在检测功能单一、可携带性差以及缺少健康管理系统的问题。针对此,文章设计了基于RT--Thread的便携式学生健康监测仪,采用stm32微处理芯片作为该监测仪的控制中心,并在该芯片中嵌入RT--Thread实时操作系统作为测量仪的健康管理系统,实现了对学生体温、心率和血压的实时监测与管理。经过实验仿真,验证学生健康监测仪能够完成对学生生理参数的是实时检测、显示控制和异常报警的功能,在学生体质健康管理方面有广阔的应用前景。

AUV运动控制器CAN通信模块在RT-Thread上的设计与实现

随着自主式水下潜航器(AUV)的功能越来越复杂、智能化程度越来越高,对控制系统软件的可靠性、稳定性、实时性和可维护性要求也越来越高。针对上述问题,设计了基于实时多线程(RT-Thread)操作系统的AUV运动控制器的控制器局域网络(CAN)通信模块。控制器将STM32F407作为硬件平台,实现AUV的航向、深度和航速控制。控制器内部集成有TJA1050收发器和CAN控制器。AUV运动模拟器通过USB CANⅡ分析仪与AUV运动控制器连接,进行通信测试。使用Env工具和STM32CubeMX软件对RT-Thread操作系统裁剪和配置,实现了RT-Thread操作系统的CAN驱动移植和CAN通信软件开发。AUV运动控制器与运动模拟器的对接测试表明,该通信模块有效地提高了控制器的可靠性,满足了设计要求,为实现AUV的长期、有效航行控制奠定了基础。

实时操作系统RT-Thread启动流程剖析

RT-Thread实时操作系统具有实时性高、芯片适用广泛等特点,在环境、农业等方面应用较多。了解RT-Thread的内部原理有助于更好地设计应用系统,但目前对该部分的研究较少。为此,文中在给出STM32L431芯片的上电启动过程后,针对板级硬件资源、定时器和调度器等内核资源进行初始化过程分析;再辅以主线程和空闲线程创建流程进行对比分析,同时联合调度器的启动机制剖析,详细解析驻留RT-Thread后系统的启动流程;最后,分析启动过程中FLASH使用情况以及各线程创建前后RAM的分配情况。针对RT-Thread的启动流程研究可为其在不同微控制器上的移植和应用提供技术基础,也能够对分析其他实时操作系统的启动起到参考作用。

基于RT-Thread的Zynq-7000实时控制系统设计与实现

针对目前相控阵天线控制系统通讯高速、高实时、高稳定的需求,设计了一款基于Zynq-7000和RT-Thread操作系统的实时控制系统。首先从硬件方面讨论了系统的总体结构,在软件方面采用优先级抢占式的任务调度方式以及消息队列、信号量和邮箱等任务通信机制来确保实时性和可靠性;其次移植RT-Thread实时操作系统到Zynq-7000平台中,利用LwIP协议栈完成网络通信功能设计;最后构建了实验测试平台。测试结果表明:提出的基于Zynq-7000和RT-Thread的实时控制系统在网络传输方面具有低时延、低抖动和低丢包率的优点,保证了系统执行处理的实时性和稳定性。

面向ARM Cortex⁃M系列MCU的RT⁃Thread驻留方法

为了提高实时操作系统下应用程序的简捷性和可移植性并缩短编译时间,文中以RT⁃Thread为例,研究实时操作系统在通用嵌入式计算机架构下的驻留问题,提出BIOS与User程序的功能分离机制以及FLASH、RAM空间划分原则,并设计一种RT⁃Thread系统服务接口的映射方法,以ARM Cortex⁃M系列的STM32L431微控制器为蓝本,实现RT⁃Thread的驻留与User程序的编译。实验结果表明,将RT⁃Thread驻留于BIOS中的方法有效地实现了实时操作系统与User程序的物理隔离,缩短了微控制器应用开发的编译时间,降低了编程难度,可为RT⁃Thread的应用开发提供一种高效途径。

实时操作系统RT-Thread在CK520上的移植

基于实时操作系统RT Thread和嵌入式处理器CK520,建立了一套完全国产化的嵌入式控制系统。首先介绍了整个系统的构成,然后阐述了将RT Thread移植到CK520处理器上的过程,并重点总结了CPU架构移植的方法,最后编写了多线程应用程序对系统进行测试,系统能够稳定可靠地运行。该测试结果验证了移植的可行性。

基于BL602的RT Thread移植方法研究

RT Thread是一款嵌入式实时操作系统,因其易于移植、可裁剪性好等特点备受广大嵌入式开发者的喜爱。BL602芯片内含一个32位的RISC V架构的微处理器,兼具高性能、超低功耗等特点。但目前关于将RT Thread实时操作系统移植到BL602芯片上还没有成熟的方案,针对这一现象,给出了将RT Thread移植到BL602上的详细方案。通过剪裁源码、修改配置文件、修改系统时钟、添加串口输出、采用轮询或中断回调实现串口输入等操作进行移植。实验结果表明,移植到BL602上的RT Thread操作系统可以正常运行,并且具备任务管理、任务调度等功能。本文提出的移植方案不仅可以降低BL602的开发难度、提高CPU的利用率,而且为其他RTOS移植提供了参考。

脉络舒通丸在低位肛瘘患者术后的应用效果观察

目的:观察脉络舒通丸在低位肛瘘患者术后的应用效果。方法:选取2024年1月至4月哈尔滨市第一医院收治的低位肛瘘患者76例作为研究对象,均行手术治疗。按照简单随机化分组将患者分为对照组(n=41)和观察组(n=35)。对照组患者行肛瘘切开挂线术;观察组患者在对照组诊疗的基础上,于术后6 h给予脉络舒通丸口服,4 g/次,3次/d,连服7 d。对比2组术后第1、4、7天疼痛视觉模拟评分(VAS)及血清降钙素原(PCT)、C反应蛋白(CRP)、住院时间、痊愈时间、疗效。结果:术后第1、4、7天,观察组VAS及血清PCT、CPR水平均低于对照组(均P<0.05)。观察组住院时间、痊愈时间均短于对照组(均P<0.05)。2组临床疗效比较,观察组疼痛程度较对照组减轻,炎症水平低于对照组,住院时间和平均愈合时间少于对照组。结论:低位肛瘘术后应用脉络舒通丸可减轻患者疼痛程度,缓解炎症反应,缩短治愈时间,显示出良好的安全性和耐受性。脉络舒通丸在促进低位肛瘘术后患者的快速康复方面具有显著的疗效,且安全性良好,值得在临床实践中进一步推广。

羊肠线与聚乙丙交酯线埋入大鼠“足三里”穴区局部时效性刺激效应的机制

背景:课题组前期观察发现,临床常用羊肠线、聚乙丙交酯线埋入正常人体“足三里”穴后穴区局部表现出时效性炎性刺激效应且具有线体差异性,其背后的参与机制尚有待研究。目的:观察羊肠线、聚乙丙交酯线分别埋入大鼠“足三里”后穴区连续时间点的降钙素基因相关肽、5-羟色胺、白三烯B4及缓激肽的表达变化。方法:采用随机数字表法将110只雄性SD大鼠分为空白组(10只)、羊肠线组(50只)、聚乙丙交酯线组(50只)。空白组不进行埋线处理,另两组在大鼠左侧“足三里”穴埋入相应线体1次,埋线后8 h及3,7,14,21 d,采集左侧“足三里”穴区组织,免疫组织化学法检测穴区组织降钙素基因相关肽、5-羟色胺的表达,ELISA法检测穴区组织白三烯B4、缓激肽含量。结果与结论:①与空白组比较,羊肠线组埋线后8 h、3 d、7 d、14 d、21 d穴区组织的降钙素基因相关肽、5-羟色胺表达及缓激肽、白三烯B4含量升高(P<0.05);聚乙丙交酯线组埋线后8 h、3 d、7 d、14 d穴区组织的降钙素基因相关肽表达升高(P<0.05),埋线后8 h、3 d、7 d穴区组织的缓激肽含量升高(P<0.05),埋线后8 h、3 d、7 d、14 d、21 d穴区组织的白三烯B4含量升高(P<0.05);②与聚乙丙交酯线组比较,羊肠线组埋线后7,14,21 d穴区组织的降钙素基因相关肽表达升高(P<0.05),埋线后8 h、3 d、7 d、14 d、21 d穴区组织的5-羟色胺表达升高(P<0.05),埋线后8 h、3 d、14 d、21 d穴区组织的白三烯B4及缓激肽含量升高(P<0.05);③结果表明,羊肠线埋入大鼠“足三里”后引起穴区降钙素基因相关肽、5-羟色胺、白三烯B4和缓激肽的变化,聚乙丙交酯线埋入“足三里”后引起穴区降钙素基因相关肽、白三烯B4和缓激肽的变化,可能是穴位埋线后穴区局部时效性刺激效应的参与机制之一,并且两种线体之间存在一定差异。

一种船舶历史活动热力图实时生成策略

在船舶信息大数据系统中,针对在客户端向服务器请求大批量历史数据并实时绘制热力图时,会出现耗时较长、热力图效果失真以及地图软件漫游时跟随性差或卡顿等问题,提出一种改进的船舶历史活动热力图实时生成策略。该策略在基于像素聚类思想的热力图生成方法基础上,采用基于非线性变换的图像增强算法和像素补点方法,对传统方法绘制的热力图所存在的显示失真问题进行校正和优化,并在此基础上,提出动态加载与绘制策略和多线程实时成图策略,来生成船舶历史活动的热力图。试验表明,所提出策略在热力图绘制的效率、成图效果以及地图软件的交互体验上都得到了提升。

基于多项式加减速的多头螺纹磨削算法研究

对多头螺纹进行磨削加工时,为了实现砂轮与切入点对齐,砂轮需要回到零点,并在零点等待一转信号和主轴转过偏转角度,而等待固定的信号会导致插补效率降低。针对这一问题,设计了一种基于混合非对称多项式加减速控制算法的多头螺纹快速分头算法。首先,分析了螺纹分头原理和砂轮切入方法,提取了切入点选择特征;然后,采用分区建立了插补时间规划模型,根据插补时间规划方法和砂轮切入点选择特征,建立了砂轮与每个切入点对齐的脉冲时间变化模型;之后,根据五次速度曲线加减速控制算法和三次速度曲线加减速控制算法的基本原理,设计了混合非对称多项式加减速控制算法模型,建立了参数控制模型及快退区目标速度预测模型;最后,采用MATLAB仿真的方法,验证了多头螺纹快速分头算法的正确性和有效性。研究结果表明:在工况1、工况2条件下(螺纹头数分别为20、25,其他条件相同),顺序切入和对称切入的加工效率分别提高了12.98%、0.67%,根据工况参数可以确定加工效率最高的砂轮切入方法;采用变加减速控制的方法,在快退区减速段可以实现±4 ms的容差控制目标,降低了砂轮与切入点对齐算法的容差压力;采用混合非对称多项式加减速控制算法,可以对多头螺纹快速分头插补和加加速度进行柔性控制,以提高螺纹分头的效率。

数据链装备的无线数字孪生模型及体系化应用

针对军事装备体系的数字化管理和微观可视化需求,进行数据链装备的组件级数字孪生体建模,通过高拟真度的无线数字孪生实体和行为建模,透视通讯装备的无线传输工作机理,并在高拟真战场模拟环境下评估平台状态、地形及电磁环境要素对无线数字孪生体的影响,实现无线数字孪生体与军用通讯实装设备的平行展示和共生演化。无线数字孪生模型可以赋能军用通讯装备的全生命周期管理,支撑沉浸式培训、数字化生产制造车间、场景在环的虚拟样机设计、装备在线健康管理等新业态应用。