# IoTOS

**Repository Path**: jiexunzh/IoTOS

## Basic Information

- **Project Name**: IoTOS
- **Description**: IoTOS 实践作业
- **Primary Language**: C
- **License**: Not specified
- **Default Branch**: master
- **Homepage**: None
- **GVP Project**: No

## Statistics

- **Stars**: 0
- **Forks**: 0
- **Created**: 2025-04-06
- **Last Updated**: 2025-04-07

## Categories & Tags

**Categories**: Uncategorized

**Tags**: None

## README

# IoTOS 实践作业

>使用华为物联网培训IoT实验箱BearPi作为课程实验硬件平台。

## 课前准备的开发环境

1. 下载安装 IDE 工具 [MDK-ARM](http://www2.keil.com/mdk5/)，课程中使用 ARM 的 Clang 编译器 [ArmClang](https://developer.arm.com/docs/100068/0614) ，配置工具[STM 的 CubeMX](https://www.st.com/content/st_com/en/products/development-tools/software-development-tools/stm32-software-development-tools/stm32-configurators-and-code-generators/stm32cubemx.html)。
2. 下载安装 [vscode](https://code.visualstudio.com/)，课程中的文档和代码都使用 vscode 编辑，熟练使用vscode 请阅读 [vscode 教程](https://geek-docs.com/vscode/vscode-tutorials/what-is-vscode.html)。为了获得所见即所得的 [Markdown](https://help.github.com/articles/github-flavored-markdown/) 语言编辑体验，可以使用 [Typora](http://typora.io/)。
3. 下载安装 git 客户端 [sourcetree](https://www.sourcetreeapp.com/)，课程使用 sourcetree 和 [gitee](https://gitee.com/) 作为项目管理和协作系统。
4. git 入门请读 [Git教程](https://www.liaoxuefeng.com/wiki/896043488029600)，进阶请阅读 [git 权威指南](https://gitee.com/progit/) 或其 [英文版](https://git-scm.com/book/en/v2)。
5. 在线教材[FreeRTOS 内核实现与应用开发实战—基于STM32](https://doc.embedfire.com/rtos/freertos/zh/latest/index.html)和教材配套的在线代码仓库基于野火的[拂晓开发板的基础freeRTOS](https://gitee.com/Embedfire-freertos/ebf_freertos_base_code_stm32f103_fuxiao)和[拂晓开发板的高级freeRTOS](https://gitee.com/Embedfire-freertos/ebf_freertos_peripheral_code_stm32f103_fuxiao)。
6. Fork 本作业仓库(hstc-cs-IoT/IoTOS)到自己的私有仓库，并在自己仓库创建 homeworks 分支，用于存放自己的代码与报告。每次作业完成后，用代码审核(pull request)给我，其中源分支是你的 homeworks，目标是仓库hstc-cs-IoT/IoTOS的 homeworks 分支。注意：master 分支用于发作业，homeworks 分支用于提交作业！
7. 仓库的目录说明：根目录下的README.md 文件用于发布实践作业要求，随课程进度会不断更新此文件。实验报告书模板目录存放教师发布的各类实验书模板(同学的实验报告书一定不要存放到此目录)。homeworks目录存放同学的实验代码和实验报告，一次实验存放于一个子目录。比如：homework1 目录用于存放实验1 的所有实验代码和文档。
8. 由RASheng编写的[移植手册](./实验报告书模板/移植手册.md)，手把手教你移植。
9. 结合 cubeMX 的 freeFTOS 自动生成框架参考[基于 cubeMX 的freeRTOS 指南](https://blog.csdn.net/qq_45396672/article/details/120877303)

## 作业内容

1. 实验一：移植教材[FreeRTOS 内核实现与应用开发实战—基于STM32](https://doc.embedfire.com/rtos/freertos/zh/latest/index.html)中的[任务管理章节的代码](https://gitee.com/Embedfire-freertos/ebf_freertos_base_code_stm32f103_fuxiao/tree/master/16%EF%BC%8C%E4%BB%BB%E5%8A%A1%E7%AE%A1%E7%90%86)到 BearPI 。

2. 实验二：基于消息队列的多任务间数据交换

   - [x] 创建三个任务：任务1，任务2，任务3。

   - [x] 任务1判断按键 1按下时，发送消息给任务3，任务 3读取消息发送到串口。

   - [x] 任务2判断按键 2按下时，发送消息给任务3，任务 3读取消息发送到串口。

   - [ ] 消息可以是字符串，最好支持中文字符串。

   - [x] 任务3 是LED 任务，基于消息发送的数字，控制灯的闪烁时间。消息1表示 1秒；2，3灯表示2秒，3秒。  

3. 实验三：多任务之间的信号量协作机制（同步）

   - [x] 二值信号量实验是在 freeRTOS 中创建了两个任务，一个是获取信号量任务，一个是释放信号量任务，两个任务独立运行，获取信号量任务一直等待另一个 任务释放信号量，其等待时间是 osWaitForever，当获取信号量成功后执行对应的同步操作，当处理完成就立即释放信号量。释放信号量任务利用延时模拟占用信号量，延时的这段时间，另一个任务无法获得信号量，延时结束后释放信号量。获取信号量任务开始运行，然后形成两个任务间的同步，若两个任务间同步成功，则在串口输出相应信息。

   - [x] 以上二值信号实验中的任务一改为**多次获取二值信号**，模拟**死锁**。

   - [x] 计数信号量实验是模拟停车场运行：在创建信号量的时候初始化5个可用信号量，系统中创建了两个任务。一个是获取信号量任务， 一个是释放信号量任务，两个任务独立运行，获取信号量任务通过按下KEY1进行信号量的获取，模拟停车场停车操作，其等待时 间是0，在串口输出相应信息。释放信号量任务通过按下KEY2进行信号量的释放，模拟停车场取车操作，在串口输出相应信息。

4. 实验四：多任务之间的互斥锁协作机制（互斥）

   - [x] 模拟优先级翻转实验:在 freeRTOS 中创建了三个任务与一个二值信号量，任务分别是高优先级任务，中优先级任务，低优先级任务，用于模拟产生优先级翻转。低优先级任务在获取信号量的时候，被中优先级打断，中优先级的任务执行时间较长，因为低优先级还未释放信号量，那么高优先级任务就无法获得信号量而进入阻塞态，此时就发生了优先级翻转，任务在运行中通过串口输出相关信息。
   
   - [x] 基于以上优先级翻转实验进行修改，将二值信号替换为互斥锁，目的是为了测试互斥锁的优先级继承机制是否有效？任务在运行中通过串口输出相关信息。
  
5. 实验五：多事件的综合

   - [x]  在 freeRTOS 中创建了两个任务，一个是按键写事件任务，一个是LED读事件任务，两个任务独立运行，写事件任务通过检测两个不同按键的按下情况写入不同的事件，读事件任务则读取这两个事件标志位，并且判断两个事件是否都发生，如果是则LED灯亮并且输出相应信息。等待事件任务的等待时间是LOS_WAIT_FOREVER， 一直在等待事件的发生，等待到事件之后清除对应的事件标记位。此为组合逻辑事件模式。

   - [x]  在 freeRTOS 中创建了两个任务，一个是按键写事件任务，一个是LED读事件任务，两个任务独立运行，写事件任务通过检测两个不同按键的按下情况写入不同的事件，读事件任务则读取这两个事件标志位，并且判断两个事件是否先后发生，如果是按键1先按再按按键2则LED灯闪烁并且输出相应信息。如果是按键2先按再按按键1则忽略。此为时序逻辑事件模式。

6. 实验六：软件定时器

   - [x] 软件定时器实验是在 freeRTOS 中创建了二个软件定时器，第一个软件定时器是单次模式，2000ms调用一次回调函数，第二个软件定时器是周期模式， 每1000ms调用一次回调函数，在回调函数中输出相关信息。

   - [x] 通过获取两个回调函数运行的任务ID和优先级，验证软件定时器的回调函数会在同一个高优先级任务（定时任务）中运行。      ==两个回调函数运行的“任务ID和优先级”应该是一样的？==

   - [x] 增加第三个周期模式软件定时器，每4ms调用一次回调函数。第二个软件定时器回调函数触发的业务代码运行时长为 10ms。合理安排此业务的任务程序结构。
  
7. 实验七：freeRTOS 中的中断处理

   - [x] freeRTOS 中断非接管模式实现：Key1 和 Key2 分别表示停车入库和停车出库。初始车库有空位 5个。Key1 按下表示一车辆需要进库停车，Key2 按下表示一车辆出库。如果车库停车位满，LED灯快闪。如果停车库有车位，LED灯常亮。
   
   - [ ] freeRTOS 中断接管模式实现：Key1 和 Key2 分别表示停车入库和停车出库。初始车库有空位 5个。Key1 按下表示一车辆需要进库停车，Key2 按下表示一车辆（随机选择某辆车）出库。如果车库停车位满，LED灯快闪。如果停车库有车位，LED灯常亮。

   - [ ] 自主选做题：停车计时计费，每个车辆**每秒钟**计费 1分，车辆出库时，输出此车辆停车时间和总计费信息。

   - [ ] 比较两种中断方式的差异和优缺点。

## 课程拓展

>请课程的使用者特别关注以下几点

1. 基于Git 分布式版本管理系统的协作能力。
2. MarKDown 文档的写作能力，请阅读 [MarkDown 写作指南](https://shd101wyy.github.io/markdown-preview-enhanced/#/zh-cn/)。
3. 形成自己的编程风格和规范，课程中会给出一种风格规范。
4. 多个物联网操作系统[freeRTOS](https://gitee.com/freeRTOS/freeRTOS)、[TencentOS-tiny](https://gitee.com/Tencent/TencentOS-tiny)在BearPI或其他MCU上的移植能力。
5. 嵌入式常规仪器（万用表，[逻辑分析仪](https://support.saleae.com/user-guide)，[示波器](https://www.tek.com.cn/oscilloscope/tbs1000b-edu-digital-storage-oscilloscope-manual/tbs1000b-and-tbs1000b-edu-series-oscil)等）的使用能力训练。
6. 产品创新和规划能力，培养工程师的商业敏锐度。

> 使用课程时有任何问题和建议，请及时与我们联系，请 pull request 。



HW1-移植、任务管理

HW2-消息队列

HW3-信号量（同步）

HW4-信号量（互斥）

HW5-事件

HW6-软件定时器