rt-thread 线程知识
张高澹
线程是操作系统的一个重要概念，正是因为有了线程，操作系统才可以实现多任务。在了解线程之前，先来看一下在没有操作系统之前实现多任务是怎样的。
所谓的多任务就是让MCU能够在宏观上同时运行多个函数，在没有使用操作系统的时候，实现多任务通常是利用定时器判断标志位，然后在主函数中根据标志位来选择不同的函数执行。但是这种方法的实时性很差，并且不能自由地控制函数的执行，停止。
int flag = 0;
void main(void)
{
while(1)
{
switch(flag)
{
case 1:
task1();
break;
case 2:
task2();
break;
case 3:
task3();
break;
}
}
}
void timer_handler(void)
{
static int count = 0;
count++;
if(count <= 50)
{
flag = 1;
}
else if(count > 50 && count <= 100)
{
flag = 2;
}
else if(count > 100 && count <= 150)
{
flag = 3;
}
else
{
count = 0;
}
}
在rt-thread中利用线程来实现多任务功能，线程是rt-thread操作系统中的一个很重要的概念，在rt-thread中线程有有两种，分别是系统线程和用户线程，系统线程由rt-thread操作系统创建，主要用于管理内核的一些资源。而用户线程由用户自己创建。
- 线程控制块
rt-thread为了更好的对线程进行控制，定义了一个叫线程控制块的数据结构，把线程的所有属性都包含在里面，线程控制块中的一些重要参数都已经做了注释。
struct rt_thread
{
/* rt object */
char name[RT_NAME_MAX]; //线程名字
rt_uint8_t type; //对象类型
rt_uint8_t flags; //标志位
#ifdef RT_USING_MODULE
void *module_id; /**< id of application module */
#endif
rt_list_t list; //对象链表
rt_list_t tlist; //线程链表
/* stack point and entry */
void *sp; //栈指针
void *entry; //入口函数
void *parameter; //线程参数
void *stack_addr; //栈起始地址
rt_uint32_t stack_size; //栈大小
/* error code */
rt_err_t error; //错误码
rt_uint8_t stat; //线程状态
#ifdef RT_USING_SMP
rt_uint8_t bind_cpu; /**< thread is bind to cpu */
rt_uint8_t oncpu; /**< process on cpu` */
rt_uint16_t scheduler_lock_nest; /**< scheduler lock count */
rt_uint16_t cpus_lock_nest; /**< cpus lock count */
rt_uint16_t critical_lock_nest; /**< critical lock count */
#endif /*RT_USING_SMP*/
/* priority */
rt_uint8_t current_priority; //线程优先级
rt_uint8_t init_priority; /**< initialized priority */
#if RT_THREAD_PRIORITY_MAX > 32
rt_uint8_t number;
rt_uint8_t high_mask;
#endif
rt_uint32_t number_mask;
#if defined(RT_USING_EVENT)
/* thread event */
rt_uint32_t event_set;
rt_uint8_t event_info;
#endif
#if defined(RT_USING_SIGNALS)
rt_sigset_t sig_pending; /**< the pending signals */
rt_sigset_t sig_mask; /**< the mask bits of signal */
#ifndef RT_USING_SMP
void *sig_ret; /**< the return stack pointer from signal */
#endif
rt_sighandler_t *sig_vectors; /**< vectors of signal handler */
void *si_list; /**< the signal infor list */
#endif
rt_ubase_t init_tick; /**< thread's initialized tick */
rt_ubase_t remaining_tick; /**< remaining tick */
struct rt_timer thread_timer; /**< built-in thread timer */
void (*cleanup)(struct rt_thread *tid); /**< cleanup function when thread exit */
/* light weight process if present */
#ifdef RT_USING_LWP
void *lwp;
#endif
rt_uint32_t user_data; //用户私有数据
};
- 线程优先级
rt-thread中可以设置线程优先级，优先级高的线程可以抢占优先级低的线程。rt-thread中支持的优先级为256级(0-255)，其中优先级数字越小，优先级越高。不同的MCU可以根据实际情况修改最大优先级，默认最低的优先级给空闲进程使用，用户可以根据线程的功能自行选择优先级。 - 线程状态
rt-thread中线程拥有不同的状态，有运行态，睡眠态，就绪态等
初始态:线程创建完成，但是并没有运行，不参与调度，此时线程状态为初始态RT_THREAD_INIT。
就绪态:线程被放到就绪队列中等待调度器调度，此时线程状态为RT_THREAD_READY。
运行态:线程获得CPU和外部资源并开始运行，此时线程状态为运行态RT_THREAD_RUNNING。
挂起态:挂起态也叫阻塞态，线程在等待某些资源，比如信号量，互斥量，事件，消息等，也可以是线程调用睡眠延时函数，此时线程状态为挂起态RT_THREAD_SUSPEND。
关闭态:线程退出运行，不参与调度，此时线程为关闭态RT_THREAD_CLOSE。 - 线程时间片
在实时操作系统中，每个线程都有自己的时间片，所谓时间片就是线程一次可以运行多长事件。时间片仅对优先级相同的线程有用，当线程优先级相同时，会采用时间片轮转调度的方式进行线程的调度。每个线程都安装规定的时间片运行，当时间片到的时候，线程就会让出CPU，给下一个进程运行，如此循环所有优先级相同的进程。
- 线程入口函数
在创建线程时都会有一个线程入口函数，这个函数就是用户自定义的函数。
void thread_entry(void* paramenter)
{
while (1)
{
/* 等 待 事 件 的 发 生 */
/* 对 事 件 进 行 服 务、 进 行 处 理 */
}
}
通过会在线程函数中循环做一些事情，但是这里需要注意一点是，不要让线程函数陷入死循环。在优先级相同的线程中，可以让线程陷入死循环，因为优先级相同会采用时间片调度的方法依次运行。但是当高优先级线程陷入死循环时，会导致低优先级的线程无法执行。所以在线程中要有让出CPU的行为。
- 线程错误码
在线程的生命周期中，可能会出现各种的意想不到的错误，rt-thread中为线程定义了一系列的错误代码，并将线程错误记录在线程控制块中。
#define RT_EOK 0 /**< There is no error */
#define RT_ERROR 1 /**< A generic error happens */
#define RT_ETIMEOUT 2 /**< Timed out */
#define RT_EFULL 3 /**< The resource is full */
#define RT_EEMPTY 4 /**< The resource is empty */
#define RT_ENOMEM 5 /**< No memory */
#define RT_ENOSYS 6 /**< No system */
#define RT_EBUSY 7 /**< Busy */
#define RT_EIO 8 /**< IO error */
#define RT_EINTR 9 /**< Interrupted system call */
#define RT_EINVAL 10 /**< Invalid argument */
- 线程栈
每个线程都有自己独立的线程栈，线程栈在线程创建的时候被分配。当线程需要被切换的时候，会将线程的一些信息保存在线程栈中，当线程恢复的时候会从线程栈中恢复线程信息，同时线程栈也用来保存线程定义的局部变量。
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