RT-Thread 系统稳定性与可靠性设计 · 课程目录

01 RT-Thread系统概述

RTOS核心概念
架构与特点
内核对象模型
启动流程分析

02 线程管理与调度

线程创建与删除
优先级与时间片
调度器工作原理
线程状态迁移
空闲线程与钩子

03 线程间同步机制

信号量原理与使用
互斥量与优先级继承
事件集机制
邮箱与消息队列
同步机制选型对比

04 内存管理

静态内存池
动态内存堆管理
内存碎片问题
内存泄漏检测
MPU配置

05 时钟与定时器管理

系统时钟节拍
软件定时器原理
高精度定时器
时间管理API
定时器回调注意事项

06 中断管理

中断嵌套与优先级
中断延迟优化
中断与线程数据交换
临界区保护
中断栈配置

07 设备驱动框架

I/O设备模型
驱动注册与访问
串口设备驱动
SPI/I2C驱动
驱动调试技巧

08 文件系统

虚拟文件系统层
底层驱动适配
文件操作API
掉电保护与日志
性能优化

09 网络协议栈

LwIP移植与配置
Socket编程接口
网络缓冲区管理
TCP/UDP可靠性
断线重连策略

10 电源管理

功耗模式与切换
动态调频调压
外设电源管理
休眠唤醒机制
低功耗定时器

11 系统启动与初始化

板级初始化流程
组件初始化顺序
自动初始化机制
启动时间优化
Bootloader设计

12 软件定时器深入

定时器控制块结构
定时器链表管理
精度与抖动
一次性与周期性
资源规划

13 信号与异常处理

信号机制原理
信号发送与处理
硬件异常处理
断言与错误处理
系统恢复策略

14 多核与SMP支持

SMP架构概述
CPU亲和性设置
核间中断与通信
共享资源保护
SMP调试方法

15 实时性分析与优化

任务响应时间分析
优先级反转处理
调度延迟优化
中断延迟测量
实时性测试工具

16 内存保护与安全

MPU区域配置
特权级与非特权级
系统调用接口
内存隔离策略
安全启动流程

17 日志与调试系统

日志级别与输出控制
动态打印与过滤
断言与故障注入
系统状态转储
远程调试方案

18 软件看门狗与系统监控

硬件看门狗配置
软件看门狗实现
系统健康检查
任务超时监控
自动复位与恢复

19 固件升级与OTA

分区表设计
固件签名与校验
差分升级算法
升级失败回滚
断点续传策略

20 可靠性设计模式

状态机模式
超时重试模式
冗余设计模式
看门狗模式
心跳检测模式

21 错误处理与容错机制

错误码体系设计
异常路径处理
资源泄漏防护
数据一致性保证
故障隔离与降级

22 系统性能基准测试

CPU占用率测量
内存使用分析
任务切换时间
中断响应时间
吞吐量测试

23 代码规范与静态分析

编码规范制定
MISRA-C规则应用
静态分析工具使用
代码审查要点
技术债务管理

24 单元测试与集成测试

测试框架选择
桩函数与模拟
覆盖率分析
自动化测试流程
持续集成配置

25 硬件抽象层设计

HAL层接口规范
外设寄存器抽象
板级支持包结构
驱动分层设计
跨平台移植策略

26 系统安全设计

安全威胁建模
安全通信协议
加密算法集成
安全存储方案
安全更新机制

27 实时数据库与日志

环形缓冲区实现
日志落盘策略
日志压缩与归档
日志查询接口
故障回放功能

28 系统监控与遥测

遥测数据采集
性能计数器
系统状态上报
远程监控协议
告警与通知机制

29 认证与合规性

IEC 61508功能安全
MISRA合规
安全关键系统设计
认证文档准备
第三方测试要点

30 综合案例实战

智能家居网关
工业控制器实现
车载信息娱乐系统
医疗设备监控
物联网边缘节点