📘 实时操作系统·保护装置
30章 · 从入门到综合
⚡ 电力 · 嵌入式 · 安全
第1章
RTOS概述
🔹
什么是实时操作系统、RTOS与裸机系统的区别、RTOS在电力保护装置中的重要性。
第2章
任务管理基础
🧩
任务的概念、任务状态（就绪、运行、阻塞、挂起）、任务优先级。
第3章
任务创建与删除
⚙️
任务创建API（如xTaskCreate）、任务删除API、任务参数传递。
第4章
任务调度机制
⏳
抢占式调度、时间片轮转调度、协作式调度。
第5章
任务同步与通信
📬
信号量（二值/计数）、互斥量、消息队列。
第6章
中断管理
⚡
中断服务程序(ISR)设计原则、在RTOS中处理中断、中断与任务同步。
第7章
时钟与定时器
⏰
系统滴答时钟(SysTick)、软件定时器、定时器回调函数。
第8章
内存管理
💾
静态/动态内存分配、内存碎片问题、堆栈溢出检测。
第9章
临界区与资源保护
🛡️
临界区概念、关中断保护、互斥量与死锁预防。
第10章
任务间数据共享
🔗
全局变量问题、队列传递数据、邮箱机制。
第11章
RTOS启动流程
🚀
硬件初始化、内核初始化、创建启动任务、启动调度器。
第12章
低功耗设计
🔋
RTOS空闲任务、Tickless模式、功耗管理策略。
第13章
实时性分析
📊
任务响应时间、最坏情况执行时间(WCET)、调度延迟。
第14章
常见RTOS对比
⚖️
FreeRTOS、uC/OS-III、RT-Thread、VxWorks特点与选型。
第15章
保护装置软件架构
🏗️
分层架构（驱动层、OS层、应用层）、模块划分原则。
第16章
数据采集任务设计
📡
ADC采样任务、采样率控制、数据缓冲机制。
第17章
保护算法任务设计
🧮
傅里叶变换(FFT)计算任务、启动元件与测量元件。
第18章
通信协议栈集成
🌐
IEC 61850、Modbus、GOOSE报文处理任务。
第19章
人机界面(HMI)任务
🖥️
LCD刷新、按键扫描、菜单逻辑。
第20章
故障录波任务
📉
触发条件、数据存储、文件系统操作。
第21章
看门狗与系统监控
🐕
硬件看门狗、任务级看门狗、系统健康检查。
第22章
任务优先级分配策略
📌
速率单调调度(RMS)、截止时间单调调度(DMS)、优先级反转问题。
第23章
堆栈深度优化
📏
任务堆栈大小估算、堆栈使用率检测、堆栈溢出处理。
第24章
RTOS调试技巧
🔍
任务状态监控、CPU负载统计、Trace工具使用。
第25章
多核与SMP
🧠
对称多处理(SMP)在保护装置中的应用、核间通信。
第26章
安全完整性等级(SIL)
🛡️
IEC 61508标准、RTOS在SIL3系统中的应用要求。
第27章
代码规范与MISRA-C
📄
RTOS编程中的MISRA-C合规性、静态代码分析。
第28章
单元测试与集成测试
🧪
RTOS任务测试框架、桩函数与模拟器。
第29章
固件升级与OTA
📲
Bootloader设计、双备份机制、升级失败回滚。
第30章
综合案例
🏁
基于FreeRTOS的微机保护装置完整实现（从需求到部署）。