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Rust嵌入式RTOS内核移植与任务调度实战

共计 30 章节

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RTOS基础概念

什么是RTOS · RTOS与裸机系统的区别 · RTOS的核心组件（任务

RTOS基础概念

Rust嵌入式开发环境搭建

安装Rust工具链 · 添加嵌入式目标（thumbv7em-… · 配置Cargo项目

Rust嵌入式开发环境搭…

Rust裸机编程基础

使用cortex-m-rt编写启动代… · 配置中断向量表 · 实现简单的LED闪烁程序

Rust裸机编程基础

Rust的no_std与alloc

理解#![no_std]的含义 · 实现全局分配器 · 使用alloc crate管理堆内存

任务控制块（TCB）设计

TCB的数据结构设计 · 任务状态定义（就绪 · 运行

TCB任务控制块

任务创建与初始化

实现任务创建API · 任务栈初始化 · 任务入口函数的调用约定

任务创建初始化

PendSV异常与上下文切换

理解PendSV异常的作用 · 触发PendSV的方式 · 保存和恢复寄存器上下文

SysTick定时器与时间片轮转

配置SysTick定时器 · 实现时间片轮转调度 · 处理SysTick中断

SysTick定时器

就绪队列与调度策略

就绪队列的数据结构设计（链表/位图） · 优先级位图算法实现 · O(1)调度器的核心思想

就绪队列调度策略

协作式调度与抢占式调度

两种调度模式的实现差异 · 协作式调度的yield实现 · 抢占式调度的中断驱动

协作式调度抢占式调度

临界区与关中断

临界区的概念与必要性 · 使用cortex-m的primask… · 实现临界区保护宏

临界区临界区的概念

空闲任务与功耗管理

空闲任务的实现 · WFI/WFE指令的使用 · 进入睡眠模式

空闲任务功耗管理

任务延时与定时器管理

实现vTaskDelay函数 · 使用SysTick作为时间基准 · 定时器列表的管理

任务延时定时器管理

信号量（Semaphore）实现

二值信号量与计数信号量 · 信号量的等待与释放操作 · 使用原子操作实现无锁信号量

Semaphore信号量

互斥量（Mutex）与优先级反转

互斥量的实现 · 优先级继承协议 · 优先级反转问题的演示与解决

消息队列（Message Queue）设计

消息队列的数据结构 · 发送与接收操作的阻塞语义 · 消息队列的同步与通信

事件标志组（Event Group）实现

事件标志位的设置与清除 · 等待多个事件 · 事件标志组的位操作实现

软件定时器（Software Timer）实现

软件定时器的数据结构 · 定时器的创建与删除 · 定时器回调函数的执行上下文

任务通知（Task Notification）机制

任务通知的轻量级设计 · 通知值的设置与获取 · 通知作为信号量/事件/消息的替代方案

TaskNotification

内存管理（Heap分配器）

固定大小块分配器（Buddy Sys… · SLAB分配器的实现 · 内存碎片问题的处理

Heap内存管理

中断管理（ISR与任务通信）

在中断服务函数中发送信号量/消息 · 中断嵌套与优先级管理 · 延迟中断处理（Deferred In…

多核调度基础（SMP）

对称多处理（SMP）的概念 · 多核启动流程 · 核间中断（IPI）

SMP多核调度基础

任务栈溢出检测

栈溢出检测的硬件方法（MPU） · 软件方法（栈填充标记） · Rust的栈保护机制

任务栈溢出检测MPU

系统Tick与时间管理

系统Tick的精度与粒度 · 时间戳的获取 · 时间转换函数（ms

任务挂起与恢复

任务挂起API的设计 · 挂起状态的管理 · 恢复任务的时机

任务挂起恢复

任务删除与资源回收

任务删除的流程 · 任务栈的释放 · TCB的回收

任务删除资源回收

系统启动流程与main函数

从复位到第一个任务执行的完整流程 · SystemInit · __main

main系统启动流程

RTOS性能测量与优化

上下文切换时间的测量 · 中断延迟的测量 · 任务响应时间的分析

RTOS性能测量

Rust安全特性在RTOS中的应用

借用检查器在任务间数据共享中的限制 · Send与Sync trait的正确… · 使用Mutex保护共享数据

构建一个完整的RTOS示例项目 · 按键中断处理 · 串口通信任务

综合实战RTOS