物联网操作系统原理

第 1章　物联网操作系统概述　1

1.1　操作系统概述　1

1.2　实时操作系统　3

1.3　嵌入式操作系统　4

1.4　物联网操作系统　5

1.4.1　物联网操作系统需求　5

1.4.2　物联网操作系统发展　6

1.4.3　物联网操作系统基本组成及特点　7

1.5　物联网操作系统架构　9

1.5.1　Huawei LiteOS简介　10

1.5.2　Huawei LiteOS架构　10

1.6　小结　11

第　2章 任务管理　12

2.1　任务管理基本概念　12

2.1.1　进程与线程　12

2.1.2　任务　13

2.2　任务管理原理　13

2.2.1　任务控制块　13

2.2.2　任务状态　14

2.2.3　任务栈　15

2.2.4　任务优先级　15

2.3　任务调度　15

2.3.1　任务上下文　16

2.3.2　任务切换　16

2.3.3　调度算法　16

2.4　任务运行　16

2.4.1　任务创建　16

2.4.2　任务终止　17

2.5　任务间通信　17

2.5.1　消息队列　17

2.5.2　运作原理　18

2.6　小结　19

第3章　任务同步　20

3.1　任务同步背景　20

3.2　临界区问题　21

3.3　同步方案　22

3.3.1　软件同步　22

3.3.2　硬件同步　23

3.4　信号量　24

3.4.1　信号量实现原理　25

3.4.2　互斥锁实现原理　26

3.4.3　优先级翻转与优先级继承　27

3.5　事件　28

3.5.1　事件内部结构　28

3.5.2　事件唤醒任务　29

3.6　死锁　30

3.6.1　死锁原理　30

3.6.2　死锁预防　30

3.6.3　死锁避免　31

3.6.4　死锁检测　31

3.7　原子操作　32

3.8　小结　32

第4章　中断、异常与时间　34

4.1　中断　34

4.1.1　中断的基本概念　34

4.1.2　中断向量表　35

4.1.3　中断请求与处理　36

4.1.4　多个中断　37

4.2　异常接管　38

4.2.1　异常接管基本概念　38

4.2.2　运作机制　39

4.3　时间管理　40

4.3.1　系统时钟　40

4.3.2　软件定时器　40

4.4　小结　42

第5章　内存管理　43

5.1　内存管理概述　43

5.1.1　地址映射管理　43

5.1.2　动态内存管理　44

5.2　动态内存　44

5.2.1　内存块　44

5.2.2　空闲内存块的管理　45

5.2.3　空闲内存块的分配策略　45

5.2.4　内存块的基本维护　45

5.3　内存管理的实现方法　46

5.3.1　基于双向链表的best-fit　46

5.3.2　两级分级匹配　48

5.3.3　slab　49

5.3.4　内存池　51

5.3.5　内存初始化　51

5.4　小结　52

第6章　存储管理　53

6.1　文件概念　53

6.1.1　文件属性　54

6.1.2　文件操作　54

6.1.3　文件类型　55

6.2　目录结构　56

6.2.1　目录概述　56

6.2.2　树形目录　57

6.2.3　无环图目录　59

6.3　物联网的文件系统　60

6.4　文件系统支持　61

6.4.1　VFS　62

6.4.2　NFS　63

6.4.3　FAT　63

6.5　小结　64

第7章　能耗管理　65

7.1　能耗　65

7.2　CPU占有率　66

7.2.1　基本概念　66

7.2.2　运作原理　67

7.2.3　应用场景　67

7.3　休眠唤醒　67

7.3.1　休眠唤醒的基本概念　67

7.3.2　休眠唤醒的运作流程　68

7.3.3　休眠唤醒的使用场景　68

7.4　Tickless　69

7.5　小结　71

第8章　LiteOS扩展组件　72

8.1　端云互通组件　72

8.1.1　LwM2M协议　72

8.1.2　MQTT协议　75

8.1.3　端云系统方案　77

8.2　OTA升级组件　78

8.2.1　OTA升级的价值　78

8.2.2　OTA升级流程　79

8.3　Huawei MapleJS　83

8.3.1　MapleJS特点　83

8.3.2　MapleJS支持的语法规格　83

8.3.3　模块系统　84

8.3.4　周边支持　84

8.4　小结　85

第9章　LiteOS双端优化　86

9.1　云管端　86

9.1.1　OceanConnect物联网平台　86

9.1.2　OceanConnect的功能　87

9.1.3　OceanConnect的优势　88

9.1.4　Huawei LiteOS快速适配　89

9.2　OpenCPU方案　89

9.2.1　方案思路　89

9.2.2　开发优势　90

9.3　小结　90

第　10章 LiteOS应用　92

10.1　智能手机和可穿戴应用　92

10.2　智能家居应用　93

10.3　其他　93

10.3.1　MobileCam　93

10.3.2　智能水表　94

10.3.3　智能照明　94

10.3.4　智能停车　95

10.4　小结　96

第　11章 LiteOS实验环境配置　97

11.1　硬件环境　97

11.1.1　野火STM32F429IG开发板　98

11.1.2　小熊派开发板　99

11.2　常用集成开发工具　100

11.3　LiteOS Studio　101

11.4　实验环境准备　102

11.4.1　ST-Link驱动安装与开发板连接　102

11.4.2　LiteOS工程导入　102

11.5　小结　106

第　12章 LiteOS内核实验一　107

12.1　任务创建　107

12.1.1　任务入口函数　107

12.1.2　任务参数设置　109

12.2　任务优先级抢占与延时　112

12.2.1　任务优先级抢占　112

12.2.2　任务延时　114

12.2.3　高优先级任务打断　116

12.2.4　优先级动态调整　117

12.3　任务中创建与删除　120

12.4　小结　122

第　13章 LiteOS内核实验二　123

13.1　队列　123

13.1.1　队列写入简单类型的数据　123

13.1.2　队列写入复杂类型的数据　127

13.2　定时器　130

13.2.1　定时器基本应用　131

13.2.2　定时器综合应用　133

13.3　信号量　136

13.3.1　信号量同步功能　136

13.3.2　信号量互斥功能　138

13.4　互斥锁　141

13.5　综合实验　142

13.6　小结　146

第　14章 LiteOS实战实验　147

14.1　IoT平台配置　147

14.1.1　平台登录与项目创建　147

14.1.2　Profile定义　150

14.1.3　编解码插件开发　152

14.1.4　设备连接准备　154

14.2　工程代码　155

14.2.1　AT命令框架　155

14.2.2　通信模组配置　155

14.2.3　驱动代码　156

14.2.4　业务代码　156

14.3　OTA升级　159

14.3.1　环境准备　159

14.3.2　生成升级包　160

14.3.3　上传及升级　162

14.4　小结　164

第　15章 LiteOS创新设计　165

15.1　LiteOS内核升级　165

15.2　物联网创新应用　166

15.2.1　基础要求　166

15.2.2　创新应用参考案例——智能门锁　166

15.2.3　创新应用参考案例——智能购物车　167

15.3　小结　168