以前用過Vxworks, 由于工作需要，接觸到Nucleus, 隨手寫的一個讀書筆記，主要注重Nucleus Plus (NP)和其他Embedded OS 的差別。

1.1 About Nucleus Plus
　　實時、搶占、多任務內核，用于時間要求嚴格的嵌入式應用；95%的Nuclear PLUS用ANSI C寫成；便于移植，能用于絕大多數微處理器架構。
片上RTOS！
　Nuclear PLUS常作為C庫來使用。其發布形式為源碼方式。

1.2 實時應用
不用多說了，J

1.3 Why Nucleus PLUS
　　提供任務管理（調度），任務間通信，任務同步，時鐘，內存管理。

1.4 How to use Nucleus PLUS
　　將Nuclear PLUS當成一個C庫來用。應用軟件中用到的服務從Nuclear PLUS庫中獲取，和應用目標組合得到完整的映像（可執行代碼）。映像被下載到目標機系統或ROM中。

使用Nuclear PLUS的一般步驟：
　　1） 如果必要，可以修改地及初始化文件，INT.*
注意：該文件常為匯編語言形式，其擴展名根據開發工具指定；
　　2） 定義Application_Initialize函數，其在Nuclear PLUS引導系統前執行。注意：為了進行NP的系統調用，文件NUCLEUS.H必須被包含；
　　3） 定義應用任務。如果使用了NP服務，NULCEUS.H必須包含；
　　4） 編譯/匯編所有的應用軟件，包括底層的系統初始化文件INT.*；
　　5） 連接INT，所有的應用目標文件以及NP庫，以及任何必要的開發庫；
　　6） 下載完整的應用映像到目標系統，Run it！

1.4.1 Application Initialization
　　典型結構：
#include
void Application_Initialize(void *first_available_memory)
{
/* Application-specific initialization of Nucleus PLUS
objects, including the creation of tasks,mailboxes,
queues, pipes, event groups, and memory pools. */
}

1.4.2 目標系統要求
　　NP大小：CISC系統上20Kb，RISC系統上40Kb；需要1.5Kb RAM。以上不包括應用程序，隊列，管道或其他NP對象用到的內存。
　　NP不試圖改變任何存在的數據元素，其容易被放在ROM中。對每個開發環境來說，NP都存在ROM可用的屬性。
目標包括TRM（Target-Resident Monitor）的情況....

1.4.3 配置選項
1.4.4 系統初始化
　　INT_INITIALIZE例程一般為NP中個執行的。對大部分目標環境，INT_INITIALIZE包含硬件復位向量，其負責所有目標相關的初始化，如建立不同的處理器控制寄存器，中斷向量表，全局C數據變量，幾個NP變量，系統堆棧指針。

　　系統初始化完成后，控制流進入NP初始化INC_INITIALIZE。注意，不會在返回系統初始化。

　　INC_INITIALIZE調用用戶初始化例程，Application_Initialize() （簡稱AI）。AI負責初始化應用環境，如初始化應用任務，郵箱（mailboxes），隊列，管道，信號燈，事件組，內存池，其他NP變量。

　　AI完成后，INC_Initialize()初始化任務調度。

1.4.5 內存的使用
　　NP提供給應用定制每個系統對象使用內存的能力。系統對象包括：任務，HISRs（硬件中斷？？），隊列，管道，郵箱，信號燈，事件標志組，內存分區池，動態內存池，I/O驅動。每個系統對象需要一個控制結構（變量），某些對象需要附加的內存。

　　分配系統對象內存的幾種方法：1) 簡單的辦法，用C的全局數據結構來分配；2) 動態分配內存，可以從動態內存池，或分區內存池；3) 從目標系統的物理地址分配內存。

1.4.6 執行的線程
　　NP有8種線程執行模式：初始化，系統錯誤，調度循環，任務，信號處理，用戶ISR，LISR（Low-Level ISR）, HISR(High-Level ISR)。

1.5 任務控制
　　任務是一個有特定目的的半獨立程序。現代實時應用常為多任務，而且任務的重要性常發生變化。
　　任務狀態：執行，準備，懸掛，終止，完成
　　搶占、放棄（同優先級輪轉），時間片，動態創建（任務數量也許沒限制，每個任務需要控制塊和堆棧），確定性，堆棧檢測，任務信息，優先級（0~255，0）
　　"饑餓"，高優先級總"Ready"，則低優先級任務沒機會執行。

1.6 動態內存分配
　　用戶指定內存池大小；吃的內存為只有應用程序決定；支持變長度分配和釋放。
分配規則：First Fit
支持"延遲"分配，FIFO或優先級確定順序。
內存池可以動態創建。
確定性問題：分配~不確定，釋放~確定

1.7 分區內存
　　分區內存池包含用戶指定固定大小的內存區。其位置、大小有應用程序決定。在分區池中進行單個的分區的分配和釋放。需要一些附加工作！
　　延遲（懸掛）：無條件，超時，無懸掛
可以動態創建和消除
　　確定性：無需搜索，分配和釋放分區的過程快速且固定（時間一定）。但其處理時間，受懸掛任務的優先級順序等影響。

1.8 Mailboxes
　　"郵箱"提供了低代價的簡單信息傳遞機制。每個Mailbox能夠儲存4個32位的字(WORDS)。消息的發送和接收為值。發送消息時，需要將消息Copy到"郵箱"，接受消息需要將消息Copy出郵箱。
　　延遲：無條件延遲，超時，無延遲
　　廣播：Mailbox消息可以是廣播的。
　動態創建和刪除
　　確定性：發送和接收消息的處理時間是常值的。但受懸掛任務的優先級影響。

1.9 隊列
　　提供傳送多消息的機制。消息的發送和接收為值。。。。
　　消息可以放隊列頭或尾。
　　消息大小：包括1個或多個32位字；支持固定或變長度的消息，隊列創建時定義消息格式，變長度需要附加1個字。

1.10 管道
　　提供多消息傳遞機制；值；Copy入，Copy出；消息可以放在管道前或后。
　　消息大小：1個或多字節；固定或變長的消息被支持；創建時定義。

1.11 信號燈
　　信號燈提供應用程序關鍵部分的控制執行機制；NP提供的計數信號燈（可用信號燈）范圍為0~4,294,967,294.
　　信號燈兩個基本操作：獲取、釋放。
　　信號燈創建時指定初始值用于指示事件。

　　延遲：無條件，超時，無延遲
　　死鎖：指當兩個或更多的任務由于企圖獲取兩個或更多信號燈而永遠死鎖。"阻止"（Prevention）是解決這個問題的好辦法，具體依賴于應用，如每個任務不能占用1個以上的信號燈，或所有任務按相同順序去獲取多個信號燈，可選的"超時"設定等。
　　優先級反轉：當高優先級的任務懸掛在低優先級擁有的信號燈上。該情況在不同優先級共享相同的保護資源時是客觀存在的。此時，反轉的時間有限或可估計時，是可接受的。然而，如果在優先級反轉期間，低優先級任務被中等優先級任務搶占，則反轉的時間則是不確定，該種情況應該避免，可以通過使得所有使用相同信號燈的任務具有相同的優先級。
（？？？這個和Vxworks有點不一樣？？）

1.12 事件組（Event Group）
　　指示某確定系統事件發生。一個事件由事件組中的單個位表示，該位叫事件標志位。每個事件組有個32個事件標志位。
　　用AND/OR去設置或清除事件標志。此外，當事件被接收后，事件標志可能被自動復位。

1.13 信號（Signals）
　　信號在某些方面和事件類似，然而，在操作上大不相同。時間標志的使用天生是同步的，任務指導指定的服務需要被給定后，才會去存取事件標志，判斷其是否存在。信號操作為異步的，當信號存在時，任務預先指定的信號處理例程被執行，而任務被懸掛。每個任務可以處理32個信號。每個信號由單個位表示。
　　信號處理例程：必須在任何信號被處理前，指定信號處理例程。在信號處理例程內部遵守的約束和終端服務差不多。基本上，大部分NP服務都是可用的，但自身懸掛需要避免。
　　使能信號處理：缺省信號處理是Diable的。
　　信號清除：當引用信號處理例程后，信號自動被清除。信號處理例程不會被新的信號例程中斷。此外，對信號進行懇求（solicited）請求，信號被清除。注意！！任務不能在信號懇求時懸掛。
　　多個信號：一旦信號例程開始，該任務的信號就被清除。信號處理不會被新的信號請求終止，在當前信號處理完成后處理新的信號。先前發送的相同信號被拋棄。

1.14 時鐘
　絕大部分實時系統需要周期時間間隔的處理。每個NP任務有一個內建的時鐘，該時鐘用于提供任務睡眠或系統調用懸掛超時。
　　Ticks（嘀嗒）：時間的基本單位。每個Tick對應單個硬件時鐘中斷。每個Tick表示的實際時間量有用戶編程設定。
錯誤邊界：時鐘請求可能比實際的時間早一個Tick，這是因為在時鐘請求后，Tick可以馬上發生。
　　硬件需求：NP需要周來自迎接的周期時鐘中斷。如果沒有這個中斷，時鐘工具將不可用。然而，其他的NP工具不會因為缺少時鐘工具而被影響（！！強，J）
　　連續時鐘：NP維護一個連續技術Tick時鐘，其值為4,294,967,294 (232），達到值后，自動復位。該連續時鐘被保留，不用于其他應用使用，可以被應用在任何時候讀或寫。
任務時鐘：每個任務有一個內建時鐘能夠。用于任務睡眠或懸掛超時，此外，對需要時間片的任務，有個時間片時鐘可用。
　　應用時鐘：NP提供給應用可編程時鐘。當該時鐘到時，執行用戶指定的例程。該例程作為中斷服務例程執行。因此，自懸掛請求是不允許的。此外，處理時間應該盡可能的短。
　　重新調度：當時鐘過期，預先指定例程被執行。執行結束后，時鐘可以消失或重新調度。如果重新調度值為零，則初次過期后，時鐘消失。如果不為零，則重新調度時鐘，設定為這個調度值。

　　Enable/Disable：在創建期間時鐘被自動使能。可以被動態的使能或Diable。

1.15 中斷
　　中斷是提供隊內部或外部事件立刻反應的機制。當中斷發生時，處理器懸掛當前執行路徑，把控制流轉移到中斷服務程序（ISR）。一個中斷的精確操作是跟處理器相關。
　　NP支持可管理或不可管理的ISRs。可管理ISR是指那些不需要保存和恢復上下文的情況，而不可管理是指其負責保存和恢復所用泳道的寄存器。可管理的ISR可以用C或匯編寫成；而不可管理的ISR幾乎都是匯編寫成。
　　保護：對于所有的實時內核，中斷總是產生一些感興趣的問題。NP當然也不例外。主要問題來自于ISRs需要存取的NP的服務。表面上，這個看起來不是個問題，然而，其需要在系統服務代用期間，防止同時被ISR存取。簡單的方法是在終端服務期間鎖住中斷。
　　對中斷響應快速實時系統的基礎。因此，鎖住中斷來保護內部數據是不被希望的。NP處理這個問題是通過把應用ISR分為和低級部分。

　　低級ISR（LISR）：LISR和正常ISR一樣，使用當前的堆棧。NP在調用LISR前保存上下文，執行LISR后恢復上下文。因此，LISR可用C寫，而且可以調用其他C例程。然而，僅有少量的NP服務對LISR可用。如果中斷處理例程需要其他的NP服務，則ISR（HISR）被激活。NP支持多LISR嵌套。

　　ISR（HISR）：HISR被動態創建或刪除。每個HISR擁有自己的堆棧和自己的控制塊，其內存有應用提供。當然，在LISR激活前，HISR必須被創建。
　　由于HISR有自己的堆棧和控制塊，當其存取正在被存取的NP數據結構時，可以被臨時阻塞。
　　HISR可以存取絕大部分NP服務，除了自懸掛服務。此外，由于HISR不能懸掛NP服務，其懸掛參數必須總是被設定為NU_NO_SUSPEND。
　　HISR有3個優先級可用，如果在處理低優先級的HISR時，高優先級的HISRj激活，則低優先級的被"搶占"，這個任務搶占是一樣的。相同優先級的HISR根據激活順序，依次執行（注意!不是輪轉哦！！）在正常的任務調度以前，所有激活的HISR被執行。
　　每個HISR有個激活計數器。該計數器用于保證每個激活都被執行一次。