线程生命周期 (k_thread_create)
线程创建
在Zephyr OS中，线程通过k_thread_create()函数创建。线程创建时需要指定以下关键参数：
k_tid_t k_thread_create(struct k_thread *new_thread,
k_thread_stack_t *stack,
size_t stack_size,
k_thread_entry_t entry,
void *p1, void *p2, void *p3,
int prio, uint32_t options, k_timeout_t delay);
- new_thread: 线程控制块指针
- stack: 线程栈空间
- stack_size: 栈大小（字节）
- entry: 线程入口函数
- p1, p2, p3: 传递给线程的参数
- prio: 线程优先级
- options: 线程选项（如K_FP_REGS）
- delay: 延迟启动时间
线程状态转换
Zephyr线程在其生命周期中会经历多种状态：
初始状态 → 就绪状态 → 运行状态 → 等待状态 → 终止状态
关键状态转换API：
k_thread_start()- 启动已创建的线程k_thread_suspend()/k_thread_resume()- 挂起/恢复线程k_thread_abort()- 终止线程k_thread_join()- 等待线程结束
注意事项
- 确保栈大小足够，避免栈溢出
- 高优先级线程会抢占低优先级线程
- 线程函数不应返回，除非设置了K_ESSENTIAL选项
- 合理设置优先级以避免优先级反转问题
协作式 vs 抢占式调度实验
实验目标
通过实际代码演示Zephyr OS中协作式调度与抢占式调度的区别，理解调度策略对系统行为的影响。
协作式调度
在协作式调度下，线程必须主动让出CPU控制权，其他线程才能运行。
void worker_thread(void *p1, void *p2, void *p3)
{
while (1) {
printk("协作式线程运行中...\n");
// 必须主动让出CPU
k_yield();
k_sleep(K_MSEC(100));
}
}
K_THREAD_DEFINE(worker, 1024, worker_thread, NULL, NULL, NULL,
5, 0, 0);
特点：
- 线程控制权转移明确
- 不会发生不可预期的上下文切换
- 需要线程主动协作
抢占式调度
在抢占式调度下，高优先级线程可以抢占低优先级线程的执行。
void high_prio_thread(void *p1, void *p2, void *p3)
{
while (1) {
printk("高优先级线程抢占执行!\n");
k_sleep(K_MSEC(500));
}
}
void low_prio_thread(void *p1, void *p2, void *p3)
{
while (1) {
printk("低优先级线程运行...\n");
k_busy_wait(1000000); // 模拟长时间工作
}
}
K_THREAD_DEFINE(high_prio, 1024, high_prio_thread, NULL, NULL, NULL,
1, 0, 0);
K_THREAD_DEFINE(low_prio, 1024, low_prio_thread, NULL, NULL, NULL,
5, 0, 0);
特点：
- 高优先级线程可以立即抢占
- 系统响应性更好
- 需要更谨慎地设计优先级
实验步骤
- 创建两个不同优先级的线程
- 观察协作式调度下的线程行为
- 切换到抢占式调度，观察行为变化
- 调整线程优先级，观察调度顺序变化
- 分析不同调度策略的适用场景
预期结果
在协作式调度下，低优先级线程会持续运行直到主动让出CPU；而在抢占式调度下，高优先级线程会立即抢占低优先级线程的执行。
调度策略配置
Zephyr的调度策略可以通过Kconfig配置：
# 启用抢占式调度
CONFIG_PREEMPT_ENABLED=y
# 启用协作式调度
CONFIG_COOP_ENABLED=y
# 时间片配置（仅限同优先级线程）
CONFIG_TIMESLICE_SIZE=10
CONFIG_TIMESLICE_PRIORITY=0
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