• 在 RT-Thread 中，与上述小任务对应的程序实体就叫做“线程”（或任务）， RT-Thread就是一个能对这些**小“线程”进行管理和调度的多“线程”**操作系统。

• 线程是实现任务的载体，它是RT-Thread 中最基本的调度单位，它描述了一个任务执行的运行环境， 也描述了这个任务所处的优先等级。

• RT-Thread 中，线程由三部分组成：线程代码（入口函数）、线程控制块、线程堆栈

• 无限循环结构

  void thread_entry(void *parameter){             
  		while(1) {               
  				/* 等待事件的发生*/                                   
  				...                     
  				...             
  				/* 处理事件*/          
  		}    
  }
  

• 顺序执行结构

  void thread_entry(void *parameter){                     
  		/* 事务1处理*/                 
  		/* 事务2处理*/                                   
  		...                     
  		...               
  		/* 事务N处理*/ 
  }
  

• 线程控制块

  • 线程控制块是操作系统用于管理线程的一个数据结构， 它会存放线程的一些信息，例如 优先级、 线程名称、 线程状态 等
  • 也包含线程与线程之间连接用的链表结构， 线程等待事件集合等
  • rtos\rt-thread\include\rtdef.h
  • rtos\rt-thread\src\thread.c

• 线程栈

  • RT-Thread 每个线程都具有独立的栈空间
  • 当进行线程切换时， 系统会将当前线程的上下文保存在线程栈中，当线程要恢复运行时， 再从线程栈中读取上下文信息， 恢复线程的运行。
  • 线程上下文是指线程执行时的环境，具体来说就是各个变量和数据包括所有寄存器变量、堆栈信息、内存信息等。
  • 线程栈在形式上是一段连续的内存空间 ，我们可以通过定义一个数组或者申请一段动态内存来作为线程的栈。

• 线程时间片

  • 如果有相同优先级的线程，那么这个时候 “时间片” 就有肩负重任了

  • 在 RT-Thread 操作系统中，线程时间片（Thread Time Slice）是多任务调度中的一个关键概念，它决定了同一优先级线程之间共享 CPU 时间的策略

  • 定义

    • 时间片 是 操作系统 分配给 一个线程 的 连续运行时间长度（以 Tick (时钟滴嗒) 为 单位）
    • 当 线程 占用 CPU 的时间 达到其 时间片 后，系统会 强制切换 到 同一优先级 的 其他 就绪线程

  • 作用

    • 实现 时间片 轮转调度（Round-Robin Scheduling），确保 同一优先级 的 多个线程 公平 共享 CPU，避免 单个线程 长期独占资源

  • 时间片的配置

    • 在RT-Thread系统中 创建线程时 进行配置

  • 时间片的默认值

    • 若未显式指定，时间片默认为 RT_THREAD_TIME_SLICE_DEFAULT

  • 调整规则

    • 时间片越大，线程单次占用 CPU 的时间越长
    • 时间片为 0 时，表示 禁止时间片轮转，线程 会 一直运行 直至 结束，该线程 进入“挂起状态” 的时候，操作系统 才会去 寻找 下一个 最高优先级 的 就绪线程，让这一个线程进入运行态
    • while(1){……} 中就是 一直在运行，除非 主动让出 CPU（如 调用延时函数 rt_thread_delay()），也就是 该线程 进入“挂起状态” 的时候

  • 时间片的工作原理

    • 调度场景
      • 仅当存在 多个 相同 优先级 的 就绪线程 时，时间片 机制 才会 生效。高优先级 就绪线程 始终优先于 低优先级 就绪线程 运行
    • 运行流程
      1. 线程 A（优先级 P，时间片 N）开始运行
      2. 每发生一次 SysTick 中断（1 Tick），时间片计数器减 1 （1滴嗒 减1）
      3. 当 时间片 计数器 归零 时：
         • 若存在 其他相同优先级 的 就绪线程（如线程 B），触发 线程 切换
         • 若无线程 B，线程 A 的 时间片 会 被重置 为 初始值，继续运行
           • 在 无 相同优先级 的 就绪线程 的情况下，只有该线程运行完毕 或 主动让出 CPU（如 调用延时函数 rt_thread_delay()）的情况下，才会运行下一个最高优先级的 就绪线程

  • 时间片的实际应用

    • 示例场景

      • 假设系统 Tick 频率为 1000 Hz（1 Tick = 1ms），创建两个相同优先级的线程
        • 线程 1：时间片 = 20 → 单次运行 20ms
        • 线程 2：时间片 = 10 → 单次运行 10ms

    • 运行过程

      线程1运行20ms → 线程2运行10ms → 线程1运行20ms → 线程2运行10ms → ...
      

  • 关键注意事项

    1. 优先级高于时间片
       • 高优先级线程 会 立即抢占 低优先级线程，无论 低优先级线程 的 时间片 是否用完
       • 时间片 仅在 相同优先级线程 之间生效
    2. 时间片与系统负载
       • 时间片过小：频繁线程切换增加系统开销，降低效率
       • 时间片过大：可能导致 线程响应延迟，降低实时性
       • 建议：根据任务实时性需求调整，典型值为 1~100 Tick
    3. 主动让出 CPU
       • 线程可通过调用 rt_thread_delay(), rt_thread_yield() 等函数主动释放 CPU，无需等待 时间片 耗尽

  • 调试与观察

    • **查看线程状态：**使用 list_thread 命令（FinSH 控制台）查看 线程的 剩余时间片

                                               Stack Pointer                           线程运行过程中      
      线程名称   线程的优先级     线程的当前状态   线程的堆栈指针        线程的堆栈总大小    堆栈历史最大使用率      线程的剩余时间片              线程的错误码
      thread       pri           status          sp                  stack size        max used               left tick                    error
      ------       ---           -------        ----------           ----------         ------                ----------                    ---
      thread1      10            running        0x00000060           0x00000400           80%                      5                         0
      thread2      10            ready          0x00000060           0x00000400           75%                      10                        0
              数值越小优先级越高           指向当前线程栈顶的内存地址      单位为字节                              以 Tick 为单位                 通常为 0
              例如 0 为最高优先级            用于调试堆栈溢出问题      示例中为1024字节  用于评估堆栈是否足够    归零时触发同优先级线程切换  若线程发生异常会记录错误类型
      

      • 关键字段详解
      • 线程优先级
      • 运行状态
      • 剩余时间片
      • 堆栈状态
      • 调试技巧

    • 代码中获取时间片

      rt_thread_t thread     = rt_thread_self();       // 获取当前线程句柄
      rt_uint32_t time_slice = thread->remaining_tick; // 剩余时间片
      

  • 总结

    • 时间片是 RT-Thread 实现公平调度的核心机制，适用于 多线程协作 场景
    • 合理配置 时间片 可 平衡 实时性 与 系统效率，需结合 实际任务特性 调整
    • 在 实时性 要求 严格 的 场景 中，建议使用 不同优先级 区分任务，而非 依赖 时间片 轮转

• 创建线程

• 创建静态线程 （线程控制块 和 线程栈 以 静态 的形式 定义出来）

• 线程栈大小的设置技巧

• 资源形式

• 运行效率

• 在 选择 使用 静态线程 还是 动态线程 的时候，我们可以从 芯片 使用的是 片外RAM 还是 片内RAM 还有 运行效率 这几个 角度 来 考量

• 启动线程

• 高优先级的线程先被运行，低优先级的线程后被运行

动态线程 vs 静态线程

动态线程

• rt_thread_create 用于动态创建线程（自动分配内存和栈），需配套使用rt_thread_delete销毁。

静态线程

• 若需静态线程（手动分配资源），应使用rt_thread_init + rt_thread_startup。