Opublikowany system operacyjny czasu rzeczywistego RT-Thread 5.1

Po roku rozwoju dostępna jest wersja RT-Thread 5.1, systemu operacyjnego czasu rzeczywistego (RTOS) dla urządzeń Internetu Rzeczy. System rozwijany jest od 2006 roku przez społeczność chińskich programistów i obecnie jest portowany na 154 platformy, chipy i mikrokontrolery oparte na architekturach x86, ARM, MIPS, C-SKY, Xtensa, ARC i RISC-V. Minimalistyczna wersja RT-Thread (Nano) wymaga do działania zaledwie 3 KB Flash i 1,2 KB RAM. Dla urządzeń IoT, które nie są znacznie ograniczone pod względem zasobów, dostępna jest pełna funkcjonalna wersja, obsługująca zarządzanie pakietami, konfiguratory, stos sieciowy, pakiety z implementacją interfejsu graficznego, systemy rozpoznawania głosu, bazy danych, usługi sieciowe oraz silniki do wykonywania skryptów. Kod napisany jest w języku C i rozpowszechniany na licencji Apache 2.0.

System operacyjny składa się z trzech podstawowych warstw:

• Jądro, zapewniające wykonywanie zadań w czasie rzeczywistym. Jądro dostarcza uniwersalne podstawowe prymitywy obejmujące obszary takie jak zarządzanie blokadami i synchronizacją danych, planowanie zadań, zarządzanie wątkami, obsługa sygnałów, kolejki wiadomości, zarządzanie czasomierzem oraz pamięcią. Specyficzne dla sprzętu cechy są realizowane na poziomie libcpu i BSP, które zawierają niezbędne sterowniki i kod do wsparcia CPU.
• Komponenty i usługi działające na poziomie jądra, oferujące takie abstrakcje jak wirtualny system plików, system obsługi wyjątków, pamięć w formacie klucz/wartość, interfejs wiersza poleceń FinSH, stos sieciowy (LwIP) oraz ramy sieciowe, biblioteki do wsparcia urządzeń, subsystem dźwiękowy, stos bezprzewodowy, komponenty wspierające Wi-Fi, LoRa, Bluetooth, 2G/4G. Modułowa architektura pozwala na podłączanie komponentów i usług w zależności od swoich zadań oraz dostępnych zasobów sprzętowych.
• Pakiety programowe. Ogólne komponenty oprogramowania i biblioteki funkcji są dystrybuowane i instalowane w formie pakietów. Obecnie repozytorium zawiera ponad 450 pakietów, oferujących od graficznych interfejsów użytkownika, aplikacji multimedialnych i aplikacji sieciowych do systemów zarządzania robotami i narzędzi opartych na uczeniu maszynowym. W pakietach dostarczane są również silniki do organizacji wykonania programów w językach Lua, JerryScript, MicroPython, PikaScript i Rust (rtt_rust).

Cechy platformy:

• Wsparcie dla architektur:
  • ARM Cortex-M0/M0+/M3/M4/M7/M23/M33 (obsługiwane mikrokontrolery producentów takich jak ST, Winner Micro, MindMotion, Realtek, Infineon, GigaDevice, Nordic, Nuvoton, NXP).
  • ARM Cortex-R4.
  • ARM Cortex-A8/A9 (NXP).
  • ARM7 (Samsung).
  • ARM9 (Allwinner, Xilinx, GOKE).
  • ARM11 (Fullhan).
  • MIPS32 (Loongson, Ingenic).
  • RISC-V RV32E/RV32I[F]/RV64[D] (sifive, Canaan Kendryt, bouffalo_lab, Nuclei, T-Head, HPMicro).
  • ARC (SYNOPSYS)
  • DSP (TI).
  • C-Sky.
  • x86.
• Rozszerzalna architektura modułowa, umożliwiająca utworzenie środowiska odpowiedniego dla systemów z ograniczonymi zasobami (minimalne wymagania — 3 KB Flash i 1,2 KB RAM).
• Wsparcie dla różnych standardowych interfejsów do programowania, takich jak POSIX, CMSIS, API C++. Osobno rozwijana jest warstwa RTduino dla zgodności z API i bibliotekami projektu Arduino.
• Możliwość rozszerzenia poprzez system pakietów i komponentów plug-in.
• Wsparcie dla tworzenia aplikacji do wysokowydajnego przetwarzania informacji.
• Elastyczny system zarządzania energią, pozwalający na automatyczne przeprowadzanie urządzenia w tryb uśpienia oraz dynamiczne zarządzanie napięciem i częstotliwością w zależności od obciążenia.
• Wsparcie dla sprzętowych rozwiązań do szyfrowania i deszyfrowania, oferujące biblioteki z różnymi algorytmami kryptograficznymi.
• Ujednolicony interfejs do dostępu do urządzeń peryferyjnych i dodatkowego sprzętu.
• Wirtualny system plików i dostępność sterowników dla takich systemów plików jak FAT, UFFS, NFSv3, ROMFS i RAMFS.
• Stos protokołów dla TCP/IP, Ethernet, Wi-Fi, Bluetooth, NB-IoT, 2G/3G/4G, HTTP, MQTT, LwM2M itd.
• System zdalnej dostawy i instalacji aktualizacji, wspierający szyfrowanie i weryfikację podpisem cyfrowym, wznowienie przerwanej instalacji, przywracanie po awarii, cofanie zmian itp.
• System dynamicznie ładowanych modułów jądra, który umożliwia osobne zbieranie i opracowywanie komponentów jądra oraz ich dynamiczne ładowanie w razie potrzeby.
• Wsparcie dla różnych zewnętrznych pakietów, takich jak Yaffs2, SQLite, FreeModbus, Canopen itp.
• Możliwość bezpośredniej kompilacji pakietu BSP (Board Support Package) z komponentami wspierającymi określoną platformę sprzętową oraz jego załadunku na płytkę.
• Obecność emulatora (BSP qemu-vexpress-a9), który umożliwia rozwijanie aplikacji bez użycia rzeczywistych płytek.
• Wsparcie dla standardowych kompilatorów i narzędzi do rozwoju, takich jak GCC, MDK Keil i IAR.
• Rozwój własnego zintegrowanego środowiska programistycznego RT-Thread Studio IDE, umożliwiającego tworzenie i debugowanie aplikacji, ładowanie ich na płytki oraz zarządzanie ustawieniami. Wtyczki do rozwoju oprogramowania dla RT-Thread są również dostępne dla Eclipse i VS Code.
• Obecność konsolowego interfejsu Env, który upraszcza tworzenie projektów i konfigurację środowiska.

Wśród zmian w nowej wersji:

• W RT-Smart, hybrydowym systemie operacyjnym opartym na RT-Thread, oddzielającym aplikacje od jądra, domyślnie włączono wsparcie dla mechanizmów epoll, eventfd, signalfd, timerfd i select. Zaimplementowano podsystem emulatora terminala. Dodano wsparcie dla urządzeń DFZU2EG MPSoC oraz cv181x-riscv.
• W RTduino, warstwie zapewniającej zgodność z ekosystemem Arduino, dodano wsparcie dla płyt raspberry-pico, stm32h503-st-nucleo, stm32h563-st-nucleo, stm32f412-nucleo, stm32f407-rt-spark.
• Zaktualizowano zewnętrzne komponenty, takie jak ssh, sftp, weston i vim.
• Dodano wsparcie dla nowych płyt i chipów, takich jak HPMicro RISC-V, STM32 Nucleo, Adafruit Metro M4, Seeed Wio-Terminal, ST (stm32L431_tencentos, stm32h7s7-disco, stm32f407-lckfb-skystar, stm32h503-st-nucleo), Renesas (ek-ra8m1, ek-ra8d1, ra8d1-vision-board), AT32 (at32f402-start, at32f405-start), HT32 (ht32f52352, ht32f12366, AVR32 at32uc3a0256, at32uc3b0256), CVITEK (c906_little, cv18xx_risc-v), WCH (yd-ch32v307vct6), HC32 (ev_hc32f4a0_lqfp176, ev_hc32f460_lqfp100_v2), (ev_hc32f448_lqfp80, GD32 gd32407v-lckfb), NXP (frdm-mcxn947, frdm-mcxa153).
• Zoptymalizowano działanie planistów zadań i CPU. Dodano warstwę do abstrakcji planisty rt_sched.
• Przeprowadzono optymalizację pracy w systemach wielordzeniowych.
• Umożliwiono podpinanie obsługiwaczy do operacji alokacji pamięci malloc.
• Dla architektur ARM64 i RV64 zrealizowano wsparcie dla zwrotnego śledzenia (backtrace) rdzenia.
• Kontynuowane są prace nad nowym modelem sterowników urządzeń.
• W sterownikach virtio qemu-virt64-aarch64 i qemu-virt64-riscv dodano wsparcie dla SDL2.
• Dodano framework do tworzenia sterowników clk.
• W DFS dodano konfigurację exfat. Jądro domyślnie przeszło na użycie FS dfsv2.
• Ulepszono wsparcie dla terminali TTY.
• W systemie wejścia/wyjścia dodano wsparcie dla flag O_DIRECT i O_SYNC.
• W implementacji lekkich procesów lwP (Lightweight Process) funkcja wp_new została zastąpiona przez lwp_create. Dodano funkcję sys_setitimer.
• W menedżerze pamięci MM dodano wsparcie dla rezerwacji pamięci oraz zrealizowano funkcję rt_aspace_mremap_range.
• W Libcpu dodano wsparcie dla procesorów ARM Cortex-M85 i Cortex-R52.

Źródło: opennet.ru