Technology / Embedded OS Collection 06

RTOS System Atlas

整理任务调度、中断、上下文切换与同步机制，对照 FreeRTOS 和 Zephyr 的实现，并记录 RVKernel 的启动、抢占、管道与多核实验。

4大核心篇章 32篇技术笔记 4个动手实战实验 3个调试案例

System Core / 01

实时系统的确定性执行主线

硬件中断 ISR→ PendSV / 现场保存→ 任务选择→ IPC 解锁 / 唤醒→ 目标任务恢复

实时性的核心不是“运行得最快”，而是“在严格限定的时限（Deadline）内确定性完成”。

Four Steps / 02

调度、内核实现与系统选型

Step 01

RTOS 通用核心机制

调度理论 RMS/EDF、TCB 控制块、上下文切换、SysTick 节拍、中断延迟与内存堆保护。

Step 02

FreeRTOS 源码分析

极简微内核哲学、pxReadyTasksLists 双向链表与硬件前导零位图、PendSV 汇编现场切换、Queue 底层实现。

Step 03

Zephyr 现代全栈 OS

DeviceTree 硬件抽象、Kconfig 编译配置、统一驱动模型 DEVICE_DT_DEFINE、MPU 用户空间隔离与子系统。

Step 04

系统对比与场景选型

对照实时性、资源占用、驱动生态与内存隔离，明确不同系统的适用范围。

Modules / 03

四大核心模块与工程专题

01RTOS 通用核心机制Real-Time · Scheduler · Context · IPC 02FreeRTOS 内核实现Microkernel · PendSV · Queue · Heap 03Zephyr 现代化架构DeviceTree · Kconfig · Drivers · Userspace 04系统对比与选型Footprint · Latency · MPU · Decision Tree

Practice / 04

故障分析与调试

My Project / RVKernel LabRVKernel 内核实验

QEMU RV32：Sv32 页表、SBI 定时抢占、具名管道与 4 核 SMP。

Case 01火星探路者优先级反转

从信息总线死锁现场看互斥锁优先级继承与天花板协议的作用。

Case 02任务栈溢出与内存破坏

MPU 硬件 Guard 保护、Canary 水位线探测与中断现场排查定位。

Case 03异构多核 AMP RPMsg 协同

Linux (A核) 与 FreeRTOS/Zephyr (M核) 之间的共享内存环形缓冲与核间中断。

工程说明

代码分析涉及 ARM Cortex-M 与 RISC-V。寄存器和上下文帧布局需结合具体处理器及内核移植版本阅读。