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RTOS任务调度与中断延迟故障诊断

共计 30 章节
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01
课程导论与背景
实时操作系统(RTOS)的核心矛盾 · 中断延迟的定义与影响 · 调试的三大痛点（非确定性
课程导论背景
02
硬件架构基础
中断控制器(GIC/NVIC)工作原… · 中断向量表 · 中断优先级与抢占机制
硬件架构基础GIC/NVIC
03
RTOS调度核心
任务状态机（就绪/运行/阻塞/挂起） · 调度策略（抢占式/时间片/协作式） · 上下文切换的代价
RTOS调度核心
04
临界区与同步机制
关中断与锁 · 互斥量与信号量 · 优先级反转与继承
临界区同步机制
05
中断延迟深度剖析
中断延迟的组成（硬件延迟+软件延迟） · 最大中断延迟(MIL)的计算 · 影响延迟的关键因素
断延迟深度剖析断延迟的组成
06
中断嵌套与抢占
中断嵌套的深度控制 · 中断优先级分组 · 中断服务程序(ISR)的设计原则（短…
断嵌套抢占
07
时钟与定时器管理
系统滴答定时器(SysTick) · 软件定时器实现 · 时间基准的漂移问题
时钟定时器管理
08
任务间通信
消息队列 · 邮箱 · 管道
任务间通信消息队列
09
内存管理
静态分配与动态分配 · 内存碎片问题 · 堆栈溢出检测
内存管理静态分配
10
实时性能分析工具
逻辑分析仪 · 示波器 · JTAG/SWD跟踪
实时性能分析工具逻辑分析仪
11
中断延迟测量实战
GPIO翻转法 · 定时器捕获法 · 专用硬件计时器测量
断延迟测量实战GPIO
12
上下文切换时间测量
通过高精度定时器测量任务切换开销 · 分析切换路径
上下文切换时间测…通过高精度定时器…
13
任务执行时间(Jitter)分析
统计任务执行时间 · 找出最差执行时间(WCET) · 分析抖动来源
Jitter任务执行时间
14
死锁与优先级反转定位
经典案例复现 · 通过Trace工具观察任务状态 · 优先级继承协议验证
死锁优先级反转定位
15
堆栈溢出故障定位
栈填充模式 · 栈边界检查 · 硬件Fault异常分析
堆栈溢出故障定位栈填充模式
16
中断丢失与ISR超时
ISR执行时间过长导致中断丢失 · 通过硬件计数器验证中断响应
ISR断丢失
17
资源竞争与数据一致性
使用原子操作 · 锁机制 · 无锁编程(lock-free)在嵌入…
资源竞争数据一致性
18
非确定性行为排查
Cache命中率影响 · 分支预测 · DMA竞争导致的时间抖动
非确定性行为排查Cache
19
硬件Fault异常处理
HardFault · MemManage · BusFault
Fault硬件
20
RTOS内核调试技巧
任务列表打印 · 内核对象查看 · 钩子函数(Hook)的使用
RTOS内核调试技巧
21
Trace工具深度应用
使用SEGGER SystemVie… · Tracealyzer进行时间线分析
Trace工具深度应用
22
实战案例一
多任务调度抖动优化——从50us抖动…
实战案例一us
23
实战案例二
中断延迟从10us降低到1us——中…
实战案例二us
24
实战案例三
死锁故障定位——一个经典的A等待B · B等待A案例
实战案例三死锁故障定位
25
实战案例四
堆栈溢出导致系统随机重启——通过栈填…
实战案例四堆栈溢出导致系统…
26
实战案例五
DMA与CPU竞争总线导致数据错误—…
实战案例五DMA
27
高级话题
多核系统中的调度与中断延迟 · Cache一致性对实时性的影响
高级话题多核系统
28
高级话题
虚拟化与混合关键性系统 · 时间触发架构(TTA)与事件触发架构…
高级话题虚拟化
29
自动化测试与CI/CD
单元测试框架(Ceedling/Un… · 自动化性能回归测试
CI/CD自动化测试
30
课程总结与未来展望
Rust在嵌入式实时系统中的应用 · AI辅助调试 · 形式化验证入门
课程总结未来展望