c - 从 freeRTOS 运行应用程序

Question

我目前正在为我公司正在开发的消费电子产品开发操作系统。我已经决定将 freeRTOS 作为我们操作系统的主干，并且正在努力在操作系统中实现硬件功能。但是，我遇到了一个关于在 freeRTOS 中运行 3rd-party 应用程序的问题。

最初我认为一个任务是一个应用程序，基本上你有“myapplication.c”和“myapplication.h”包含你所有的应用程序必要的功能，代码将驻留在任务内的for（;;）循环中（充当一个主while循环）。然后，当用户决定运行该应用程序时，函数指针将传递给队列，然后我的 app_launcher 任务使用该队列使用 3rd 方任务或应用程序创建新任务。

然而，这种方法的问题是操作系统已经被编译并驻留在微控制器上，并且应用程序可以根据用户认为合适的方式安装和删除......所以显然应用程序需要从操作系统编译和执行。在标准的 unix 机器上，我会使用 fork 之类的东西来选择可执行文件并为其提供自己的进程。但是我在 freeRTOS 中找不到类似的功能。我的另一个想法是使用脚本语言进行应用程序开发，但我再次不确定如何启动这些应用程序...

所以问题是，我如何让 freeRTOS 运行来自 3rd 方开发人员的尚未融入操作系统的应用程序？

Answer 1

FreeRTOS（以及与此相关的大多数 RTOS）不像通用操作系统 (GPOS) 那样工作，它们通常不是为动态加载和执行任意用户提供的应用程序而设计的。在大多数情况下，您使用 RTOS 是因为您需要硬实时响应，而第三方代码的执行可能会损害这一点。

大多数 RTOS（包括 FreeRTOS）不再是静态链接库，您的整个嵌入式应用程序都与 RTOS 静态链接并作为单个多线程程序执行。

同样，许多 RTOS（如 FreeRTOS）并不是与 GPOS（如 Linux）具有相同意义的操作系统。通常，可用的 RTOS 服务是实时调度程序、进程间通信 (IPC)、线程同步和计时器。诸如文件系统和网络堆栈之类的中间件要么是可选扩展，要么必须从第三方代码集成。

FreeRTOS 试图实现您的目标时遇到的一个问题是，“任务”类似于“线程”，而不是 GPOS 进程模型意义上的“进程”。一个任务通常与其他任务在相同的内存空间中运行，任务之间没有内存保护。任务不是单独的程序，而是单个应用程序中的线程。

如果您的目标没有 MMU，那么内存保护在任何情况下都可能受到限制，但您可能仍希望第三方应用程序在概念上独立于操作系统。如果您的处理器没有 MMU，那么运行任意第三方动态加载的代码可能会影响系统完整性、安全性和安全性。即使使用 MMU，FreeRTOS 等简单的 RTOS 内核也不会使用它。

具有实时调度功能的操作系统可以作为单独的进程动态加载和运行应用程序代码，包括：

• Windows Embedded Compact（以前称为 Windows CE）
• QNX中微子
• 操作系统-9

VxWorks还能够加载部分链接的目标代码并将其动态链接到已加载的代码。这在流程模型中不一样，但更类似于动态链接库。在这种情况下值得一提的是，VxWorks shell 可以通过名称调用任何具有外部链接的函数。因此，您可以加载实现函数的目标文件，然后运行该函数。原则上，您可以在 FreeRTOS 上实现相同的功能，但这并非易事。shell 是一回事，但动态加载和链接要求应用程序符号表是目标驻留的。

如果您不需要硬实时（或者您的实时要求是“软”）并且您的目标有足够的资源，那么部署Linux或uClinux可能会更好地服务于嵌入式系统中越来越多的应用。

如果您的最终用户需要运行的代码与您的设备的用途密切相关，而不是本质上的“通用”，那么允许最终用户运行代码的另一种可能性是集成脚本语言解释器，例如Lua。在这种情况下，您只需从文件系统加载脚本并将其传递给脚本解释器。对于更通用的要求，Java VM可能是一种可能性。

Answer 2

由于要求，这是我发现的问题的解决方法。问题是从 freeRTOS 启动其他应用程序。这是通过利用 newlib 库中的“System()”函数完成的。因此，我可以将应用程序放在闪存中，直到需要它，然后使用提供的 newlib 函数启动它。这也允许我动态启动程序，而无需对应用程序的代码或名称进行硬编码，我只需要向 System() 提供一个字符串，指向应用程序在内存中的位置。