背景

C2000——让人又爱又恨

数字电源为什么一般用DSP控制，而不能用普通的单片机？

https://www.zhihu.com/question/29029006/answer/2222306067

裸机开发实在是太慢

图解系统：互斥与同步

https://zhuanlan.zhihu.com/p/161936748

如何告别以上这些痛苦呢？让RTOS来拯救你。

实时操作系统

什么是实时操作系统

实时操作系统（Real-time operating system, RTOS），又称即时操作系统，它会按照排序运行、管理系统资源，并为开发应用程序提供一致的基础。实时操作系统与一般的操作系统相比，最大的特色就是“实时性”，如果有一个任务需要执行，实时操作系统会马上（在较短时间内）执行该任务，不会有较长的延时。

以上只是概念，大家可能看得似懂非懂，没关系，咱们掰开了来看RTOS凭啥能解决前面提到的痛点问题？

开发速度快

保证系统实时性

保证内存安全性

尴尬的现状

说完这么多优点，但现状却是让人非常尴尬。

缺乏基于C2000的靠谱好用的RTOS

RTOS在嵌入式领域发展的比较好，比如著名的freeRTOS，以及国内自主开发的RT-Thread。但是由于搞嵌入式的人往往很少搞电力电子，这就导致嵌入式的操作系统很少有专门给C2000芯片做移植的，同时设计的时候也没有考虑电力电子应用的特殊性。目前有一些非官方的移植，但是功能有限，年久失修，开发者已经跑路。有兴趣的童鞋可以尝试。

https://github.com/IvanZuy/freertos_c28x

缺乏针对C2000的定制化设备框架

在电力电子领域，外设硬件的操作有自身独特的复杂性。比如PWM不可能仅仅满足于配置周期、占空比这种常规配置。还需要相位、死区、影子装载、外部ADC采样触发等等灵活配置，而这却是目前主流RTOS所空缺的。

TI开发的RTOS

作为C2000的亲妈，TI自然是老早就基于C2000实现了自己的一套RTOS，然而这套工具可谓是非常难用以至于到现在都没有被市场所接受，主要原因是

RT-Thread

目前已实现的效果

• 兼容控制台使用命令行控制

通过串口，我们可以实现类似命令行的工具，可以非常方便监控系统状态并且操纵外设，启动任务

比如输入如下指令就可以设置pwm占空比、相位、死区等等

pwm probe      <device name>               - probe pwm by name
pwm enable     <channel>                   - enable pwm channel
pwm disable    <channel>                   - disable pwm channel
pwm get        <channel>                   - get pwm channel info
pwm set        <channel> <period> <pulse>  - set pwm channel info
pwm phase      <channel> <phase>           - set pwm phase
pwm dead_time  <channel> <dead_time>       - set pwm dead time

• 对硬件层做了充分的抽象

以GPIO为例，在此对比了传统的写寄存器的方式和采用封装后的程序调用方式。

// 操作寄存器版本的代码实现
EALLOW;
GpioCtrlRegs.GPAPUD.bit.GPIO0 = 0;   // Enable pullup on GPIO0
GpioCtrlRegs.GPAMUX1.bit.GPIO0 = 0;  
GpioCtrlRegs.GPADIR.bit.GPIO0 = 1;
GpioDataRegs.GPADAT.bit.GPIO0 = 1;
EDIS;
// 封装之后的代码实现
#define LED0_PIN    GET_PIN(A, 0)
rt_pin_mode(LED0_PIN, PIN_MODE_OUTPUT);
rt_pin_write(LED0_PIN, PIN_HIGH);

从可读性来看，标准化的函数接口看起来一目了然。

再比如ePWM模块，ePWM可谓是C2000的一大法宝，优化设计的驱动也将发挥ePWM的全部实力，为此，我们针对C2000平台定制了专门的设备框架，可以灵活控制周期、占空比、相位、死区等等。比如设置pwm的周期和占空比可以通过如下代码，代码将变得清晰易读，并且可以快速移植。

rt_device_control(&pwm1,PWM_CMD_SET_PERIOD, 10000);//设置周期为10us
rt_device_control(&pwm1,PWM_CMD_SET_DUTY, 0.5);//设置占空比为50%

• 结合Kconfig实现高度灵活配置

抢占式任务调度

我们用一种非常巧妙的机制在C2000中实现了在中断环境下的上下文切换，实现了真正意义上的抢占式多任务调度，解决了TI-RTOS悬而未决的一个重大难题。

几乎无开销的中断响应

熟悉RTOS的小伙伴可能会觉得在电源系统这种实时性要求这么高的场合是否使用RTOS会影响系统中断的延迟。这是由于RTOS的某些关键操作需要关闭全局中断，这可能影响关键中断的响应速度。目前测试结果显示rt-thread关闭全局中断的时间最长不超过1us（测试条件：5个线程，100Hz SYSTICK，CPU 200MHz，TMS320F28379），几乎不会对关键中断（比如PWM）响应造成影响。后续我们会进一步对内核进行改进，使得系统关键操作只关闭部分而非全局中断，确保部分重要中断可以获得**0延迟（与裸机完全相同）**的响应速度。所以这一点大家不必担心，使用我们开发的系统可以做到几乎或者是零延迟！

未来工作

目前已经完成了内核移植（针对C2000的特殊架构定制化了部分内核代码），完成了GPIO、UART、ePWM驱动，未来在持续更新ADC、Timer等外设的驱动。更进一步，我们将会把RTOS进程到Simulink的代码生成工具里面，实现图形化编程和一键代码生成。与Simulink自带的C2000支持包不同，我们的代码生成工具基于RTOS的框架，生成的是人类可以阅读和调试的代码，从样机到产品，代码一步到位，无需手动移植！我们还会针对C2000芯片移植各种自动化工具，比如自动生成cmd文件，自动生成CCS工程文件，让各种重复劳动都成为历史。

欢迎各位加入一起开发

GitHub - OpenPowerware/rt-thread: RT-Thread is an open source IoT operating system.github.com/OpenPowerware/rt-thread

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