第6章 LiteOS 操作系统及其移植

本章的核心是：LiteOS 是什么、它由哪些部分组成、LiteOS SDK 有什么作用，以及怎样把 LiteOS 移植到 STM32 工程中。

一、本章总体框架

这章可以分成四大块：

LiteOS 操作系统概述
- LiteOS 的来源；
- LiteOS 的特点；
- LiteOS 的 “1+N” 架构。
LiteOS 内核
- 基础内核；
- 扩展内核；
- 任务管理、内存管理、任务同步、任务通信、时间管理、中断管理。
LiteOS SDK
- Agent Lite SDK；
- Agent Tiny SDK；
- Huawei LiteOS SDK；
- OS 适配层 OSAL。
LiteOS 移植
- 下载源码；
- 添加内核文件；
- 配置头文件；
- 修改 target_config.h；
- 移除 SysTick 和 PendSV 中断；
- 创建任务测试。

考试重点通常是：

LiteOS 架构、LiteOS 内核组成、LiteOS SDK 分类、Agent Lite 与 Agent Tiny 区别、OSAL 作用、LiteOS 移植流程、target_config.h 配置项。

二、LiteOS 是什么？

LiteOS 是华为面向物联网领域推出的轻量级物联网操作系统。

2015 年 5 月 20 日，华为在网络大会上发布 Huawei LiteOS。它遵循 BSD-3 开源许可协议，主要面向资源受限、低功耗、联网需求强的物联网设备。

LiteOS 的主要特点包括：

轻量级
低功耗
互联互通
组件丰富
快速开发
可裁剪
快速启动

它可以应用在：

可穿戴设备；
智能家居；
车联网；
城市公共服务；
制造业；
工业网关；
智能传感器终端。

一句话理解：

LiteOS 是面向物联网终端设备的轻量级实时操作系统，它既提供 RTOS 内核能力，又提供物联网连接、安全、升级、传感器和端云协同能力。

三、LiteOS 的 “1+N” 架构

LiteOS 采用 “1+N” 架构。

1. “1” 是 LiteOS 内核

这个 “1” 指 LiteOS 内核。

LiteOS 内核包括：

基础内核；
扩展内核。

内核主要负责物联网设备端的系统资源管理，例如：

任务调度；
内存管理；
中断管理；
时间管理；
任务同步；
任务间通信。

也就是说，内核是 LiteOS 的核心。

2. “N” 是多个中间件和功能框架

“N” 指多个中间件，包括：

互联互通框架；
传感器框架；
安全框架；
JavaScript 框架；
运行引擎；
低功耗框架；
OpenCPU 架构；
SOTA 远程升级；
轻量级人工智能框架。

可以这样理解：

LiteOS 的内核负责“设备怎么运行”，中间件负责“设备怎么联网、怎么安全、怎么升级、怎么开发、怎么智能化”。

四、互联互通框架

互联互通框架是 LiteOS 中非常重要的部分。

它主要提供：

IP；
TCP；
UDP；
CoAP；
MQTT；
LwM2M；
mbed TLS；
LwIP 等协议栈。

作用是：

帮助终端设备接入物联网云平台，实现端云通信。

例如，一个传感器设备使用 LiteOS 后，可以通过 MQTT 或 LwM2M 协议把数据上传到华为 OceanConnect IoT 平台。

互联互通框架的意义在于：

降低开发门槛；
减少开发者自己写协议栈的工作；
实现不同设备之间互通；
支持设备快速接入云平台。

五、传感器框架

传感器框架主要面向各种传感器设备。

物联网设备中经常会连接很多传感器，例如：

温度传感器；
湿度传感器；
加速度传感器；
陀螺仪；
光照传感器；
气体传感器。

不同传感器硬件接口和数据格式可能不同。如果每个传感器都单独开发，会非常麻烦。

LiteOS 传感器框架的作用是：

抽象不同类型传感器接口，屏蔽硬件细节，使应用层可以更方便地调用传感器能力。

传感器框架有三个主要特征：

实时传感器事件机制；
多传感器数据融合算法；
传感器管理。

1. 实时传感器事件机制

当传感器数据发生变化时，可以通过事件机制通知应用。

例如：

温度超过阈值；
姿态发生变化；
加速度异常；
光照强度变化。

这样应用不需要一直轮询传感器，可以提高效率。

2. 多传感器数据融合

有些应用需要多个传感器共同判断状态。

例如智能手环判断运动状态，可能需要：

加速度传感器；
陀螺仪；
心率传感器。

传感器框架可以提供数据融合算法，让系统获得更准确的判断结果。

3. 传感器管理

传感器管理包括：

传感器注册；
传感器初始化；
传感器数据读取；
传感器状态维护；
传感器事件处理。

六、安全框架

物联网设备通常连接云平台，并且可能部署在开放环境中，所以安全非常重要。

LiteOS 安全框架从三个方面覆盖物联网安全需求：

终端安全；
传输安全；
端云安全。

1. 终端安全

主要保证设备本身可信。

例如：

防止非法固件运行；
防止设备被恶意篡改；
保护设备中的密钥和敏感数据。

2. 传输安全

主要保证数据在传输过程中不被窃听、篡改。

例如：

TLS；
DTLS；
mbed TLS；
加密通信；
身份认证。

3. 端云安全

主要保证终端和云平台之间的身份可信、通信可信。

例如：

设备认证；
云端认证；
安全接入；
访问控制；
端云协同安全。

一句话总结：

LiteOS 安全框架要保证设备安全、通信安全和云端接入安全。

七、JavaScript 框架与运行引擎

LiteOS 支持 JavaScript 开发框架和轻量级 JavaScript 运行引擎。

这部分的意义是：

让物联网开发者可以使用更高级、更容易上手的语言开发应用，而不完全依赖 C 语言。

JavaScript 框架的优势包括：

简化跨硬件平台和中间件的系统集成；
用高级语言抽象隐藏底层编程细节；
可以兼容大量第三方库；
JS 虚拟机提供基于语言的安全性；
常与运行引擎结合使用。

运行引擎则构建在 LiteOS 内核之上，为 JavaScript 提供运行时环境。

八、LiteOS Studio

LiteOS Studio 是 LiteOS 的集成开发环境。

它属于一站式开发工具，支持：

C；
C++；
汇编等语言。

作用类似于 Keil、IAR 或其他嵌入式 IDE，但它更面向 LiteOS 和物联网应用开发。

九、低功耗框架

LiteOS 是轻量级物联网操作系统，最小内核尺寸仅为 6KB，具备快速启动和低功耗优势。

低功耗对物联网设备非常重要。

例如：

智能水表；
烟雾报警器；
可穿戴设备；
农业传感器；
环境监测节点。

这些设备可能依靠电池供电，需要运行数月甚至数年。

LiteOS 低功耗框架可以配合：

Tickless；
睡眠模式；
外设关闭；
动态时钟管理；
低功耗调度。

十、OpenCPU 架构

OpenCPU 架构是为 LiteOS 小内核设计的，主要用于硬件资源受限的设备。

简单理解：

OpenCPU 让通信模组本身承担一部分主控功能，减少外部 MCU 的需求，从而降低成本和功耗。

它适合一些小型物联网终端，例如：

NB-IoT 模组设备；
小型传感器；
远程监测终端。

十一、SOTA 远程升级

PPT 中提到 SOTA 远程升级。

SOTA 可以理解为软件远程升级，类似 OTA。

它的特点是：

通过差分方式降低升级包大小；
适合低带宽网络；
适合电池供电设备；
差分合并算法对 RAM 要求较少；
满足海量低资源终端升级需求。

为什么差分升级重要？

因为物联网终端通常带宽低、功耗低、内存小。如果每次升级都传完整固件，代价很高。差分升级只传变化部分，可以显著减少升级数据量。

十二、轻量级人工智能框架

PPT 中提到：

LiteOS + MindSpore Lite 面向物联网端侧提供轻量级 AI 解决方案。

它主要解决的问题是：

物联网端侧设备资源受限、算力低，但又需要部署 AI 推理能力。

例如：

智能摄像头本地识别；
可穿戴设备健康状态判断；
工业传感器异常检测；
智能家居语音或行为识别。

MindSpore Lite 可以帮助开发者把 AI 模型部署到端侧设备，实现轻量级推理。

十三、LiteOS 内核是什么？

PPT 中对内核的解释是：

内核是提供硬件抽象层、磁盘及文件系统控制、多任务等功能的系统软件，为系统其他部分提供系统服务。

在 LiteOS 中，内核是最核心的部分。

建立在 LiteOS 内核之上的完整系统，还包括：

扩展中间件；
安全框架；
SDK。

所以要区分：

名称	含义
LiteOS 内核	操作系统最核心部分，负责调度、内存、中断等
LiteOS 操作系统	内核 + 中间件 + 安全框架 + SDK 等完整系统

十四、LiteOS 内核的两个层次

PPT 中说 Huawei LiteOS 内核分为两个层次：

基础内核；
扩展内核。

1. 基础内核

基础内核提供 RTOS 特性。

主要能力包括：

任务调度；
内存管理；
中断机制；
队列管理；
事件管理；
IPC 机制；
时间管理；
软定时器；
双向链表等常用数据结构。

基础内核是考试重点。

2. 扩展内核

扩展内核提供更高级的能力。

PPT 中提到主要包括：

运行-暂停机制；
动态框架。

扩展内核可以理解为在基础 RTOS 能力之上增加的增强功能。

十五、LiteOS 基础内核的主要子系统

PPT 中说 LiteOS 基础内核具有 6 个主要子系统：

任务管理；
内存管理；
任务同步；
任务间通信；
时间管理；
中断和硬件定时器管理。

十六、任务管理

LiteOS 认为：

一个任务就是一个线程。

任务管理模块负责管理 CPU 资源调度，让多个任务能够合理使用 CPU。

任务管理模块提供的功能包括：

任务创建；
任务删除；
任务延迟；
任务挂起；
任务恢复；
锁定任务调度；
解锁任务调度。

LiteOS 支持：

按优先级高低进行抢占调度；
同优先级任务采用时间片轮转调度。

1. 抢占调度

优先级高的任务可以抢占优先级低的任务。

例如：

报警任务优先级高；
数据上传任务优先级低。

当报警事件发生时，报警任务可以立即抢占 CPU 执行。

2. 时间片轮转

如果多个任务优先级相同，系统可以让它们轮流执行。

例如：

任务 A 执行一个时间片；
任务 B 执行一个时间片；
任务 C 执行一个时间片。

这样可以保证同优先级任务公平运行。

十七、内存管理

LiteOS 在有限资源上提供静态内存和动态内存管理。

PPT 中提到支持的内存管理算法包括：

固定大小 BOX 算法；
动态申请 SLAB；
DLINK 算法。

还提供：

内存统计；
内存越界检测。

1. 静态内存管理

静态内存管理通常在系统初始化或编译阶段确定内存分配。

特点：

分配速度快；
确定性强；
不容易产生碎片；
灵活性较差。

适合实时性要求高、内存大小固定的场景。

2. 动态内存管理

动态内存管理允许程序运行时申请和释放内存。

特点：

灵活；
适合复杂应用；
可能产生内存碎片；
分配时间可能不如静态方式确定。

3. BOX、SLAB、DLINK

BOX 算法

固定大小内存块管理。

适合频繁申请固定大小内存的场景。

SLAB 算法

动态内存分配方法，适合管理固定类型对象，效率较高。

DLINK 算法

基于双向链表的动态内存管理方法，适合动态申请和释放内存。

十八、任务同步

任务同步是指：

多个任务通过特定机制控制执行顺序。

LiteOS 支持的同步机制包括：

互斥锁；
信号量。

如果没有同步，多个任务之间执行顺序可能混乱。

举例

假设任务 A 和任务 B 都要访问同一个串口。

如果没有同步机制，两个任务可能同时发送数据，导致串口输出混乱。

使用互斥锁后：

任务 A 先获得锁；
任务 B 等待；
任务 A 使用完串口后释放锁；
任务 B 再使用串口。

这就是任务同步。

十九、任务间通信 IPC

IPC 全称是：

Inter Process Communication，进程间通信。

在 LiteOS 中，IPC 用于任务之间交换信息。

PPT 中提到 LiteOS 支持 POSIX 规范中的标准 IPC 机制，也支持其他常用 IPC 机制。

常见 IPC 包括：

队列；
事件；
信号量；
互斥锁；
消息队列。

任务间通信的作用是：

让不同任务之间可以传递数据、通知事件、协同工作。

二十、时间管理

LiteOS 时间管理包括：

系统时间；
Tick 时间；
软件定时器。

1. 系统时间

系统时间由定时器或计数器产生的输出脉冲触发中断而产生。

简单理解：

硬件定时器周期性地产生中断，操作系统根据这些中断维护时间。

2. Tick

Tick 是操作系统调度的基本时间单位。

Tick 时长由：

系统主频；
每秒 Tick 数。

共同决定。

例如每秒 1000 个 Tick，则一个 Tick 是 1ms。

任务延时、时间片轮转、软件定时器都依赖 Tick。

3. 软件定时器

软件定时器是以 Tick 为单位的定时器功能。

当软件定时器超时时，会调用对应的超时处理函数。

PPT 中提到，软件定时器的超时处理函数在系统创建的 tick 软中断中被调用。

二十一、中断和硬件定时器管理

LiteOS 基础内核中硬件相关部分主要是：

中断管理；
硬件定时器管理。

中断用于响应外部事件，例如：

串口接收；
按键触发；
定时器溢出；
传感器报警。

硬件定时器用于产生系统节拍、计时、定时任务等。

二十二、LiteOS SDK 是什么？

SDK 是 Software Development Kit，软件开发工具包。

LiteOS SDK 的作用是：

帮助设备快速接入物联网平台，实现数据上报、命令接收、端云协同等功能。

PPT 中提到：

支持 TCP/IP 协议栈的设备，可以集成 Agent Lite SDK 或 Agent Tiny SDK，直接与物联网平台通信；
不支持 TCP/IP 协议栈的设备，例如蓝牙设备、ZigBee 设备，需要通过网关转发数据；
智能设备可以集成 LiteOS 操作系统，并利用 LiteOS SDK 与平台通信。

二十三、Agent Lite SDK 与 Agent Tiny SDK（🌟）

这是考试重点。

PPT 中给出了二者区别。

SDK 类型	面向设备	支持协议
Agent Lite SDK	运算、存储能力较强的嵌入式设备，例如工业网关、采集器	HTTPS + MQTTS
Agent Tiny SDK	功耗、存储、计算资源受限的终端设备，例如单片机、芯片、模组	LwM2M over CoAP、MQTT

1. Agent Lite SDK

Agent Lite SDK 面向资源较强的设备。

例如：

工业网关；
数据采集器；
边缘网关；
具备较强计算和存储能力的嵌入式设备。

它支持 HTTPS + MQTTS，适合更复杂、更安全、更稳定的联网场景。

2. Agent Tiny SDK

Agent Tiny SDK 面向资源受限设备。

例如：

MCU；
单片机；
小型通信模组；
电池供电终端；
简单传感器节点。

它支持：

LwM2M over CoAP；
MQTT。

适合低功耗、小资源、轻量级通信场景。

二十四、Agent Tiny SDK 软件结构

PPT 中列出 Agent Tiny SDK 的软件结构，包括：

应用编程接口；
端云互通组件；
物联组件；
基础组件；
OS 适配层；
硬件平台抽象层 HAL。

可以这样理解：

层次	作用
应用编程接口	给应用程序调用
端云互通组件	负责设备接入云平台
物联组件	提供物联网协议和功能
基础组件	提供基础功能支撑
OS 适配层	适配不同操作系统
HAL	屏蔽不同硬件差异

二十五、Agent Lite SDK 软件结构

Agent Lite SDK 架构包括：

应用编程接口；
数据上报；
命令接收；
回调监听；
端云互通；
日志收集；
子设备管理；
硬件平台抽象层 HAL。

它比 Agent Tiny 更适合网关类设备，因为网关可能需要管理多个子设备。

例如一个 ZigBee 网关可以接入多个 ZigBee 传感器，Agent Lite SDK 就可以帮助网关管理这些子设备并上报到云平台。

二十六、Huawei LiteOS SDK

Huawei LiteOS SDK 是部署在资源受限终端设备上的轻量级互联互通中间件。

用户只需要调用 API，就可以实现：

设备快速接入物联网平台；
数据上报；
命令接收；
端云协同。

它集成了：

MQTT；
LwM2M；
CoAP；
mbedtls；
LwIP。

并在这些协议栈之上提供开放 API。

二十七、LiteOS SDK 的结构

PPT 中说 LiteOS SDK 主要由三部分组成：

端云组件；
LPWA 增强；
IDE 集成开发环境。

其中端云组件又分为几个层次：

1. 开放 API 层

为应用程序定义通用接口。

开发者可以通过 API 快速完成：

接入 OceanConnect IoT 平台；
业务数据上报；
下发命令处理。

2. 协议层

集成多种协议：

LwM2M；
CoAP；
DTLS；
TLS；
UDP。

3. 适配层

用于适配具体硬件平台。

包括：

硬件随机数；
内存管理；
日志；
数据存储；
网络 Socket；
AT 命令适配。

二十八、两种应用场景

LiteOS SDK 针对两种场景提供不同软件架构：

单模组、单 MCU；
外置 MCU + 模组。

1. 单模组、单 MCU

这种场景下，设备本身具备主控和联网能力。

例如某些 NB-IoT 模组内部已经有 MCU，可以直接运行应用。

2. 外置 MCU + 模组

这种场景下，外置 MCU 是主控制器，负责连接传感器和执行业务逻辑；模组负责联网。

例如：

STM32 负责采集温度；
NB-IoT 模组负责上传云平台。

这时 LiteOS SDK 端云互通组件提供 AT 命令适配层，用于解析和发送 AT 命令。

二十九、SDK 源代码目录

PPT 中介绍了一些源码目录：

目录	作用
Doc	存放使用文档和 API 说明
Drivers	存放第三方 MCU 厂商 BSP 库
Iot_link	SDK 重要目录，包含丰富组件
Compression_algo	存放 LZMA 压缩算法
Driver	存放驱动框架
Fs	存放文件系统
Inc	存放内核内部头文件
Network	存放网络适配和协议实现代码

其中最重要的是：

Iot_link 目录。

因为它包含了 SDK 中很多核心物联网组件。

三十、OSAL 操作系统抽象层

OSAL 全称是：

Operating System Abstract Layer，操作系统抽象层。

PPT 中专门问：为什么需要 OSAL？

原因是：

SDK 可能运行在不同操作系统上，例如 LiteOS、Linux、MacOS。为了让 SDK 不依赖某一个具体操作系统，需要把操作系统相关功能抽象出来。

OSAL 需要抽象的功能包括：

任务创建；
任务删除；
互斥锁；
信号量；
内存管理；
操作系统服务注册。

这样 SDK 的上层代码不用关心底层到底是 LiteOS 还是 Linux。

OSAL 的适配方法

PPT 中提到通过 osal_install 函数注册操作系统服务。

结构大意是：

typedef struct
{
    const char *name;       // 操作系统名，如 linux、macos
    const tag_os_ops *ops;  // 系统功能接口
} tag_os;

int osal_install(const tag_os *os);

osal_install 的作用是：

向抽象层注册具体操作系统的服务接口。

如果系统还没有注册，就把当前操作系统接口保存下来。

三十一、什么是 LiteOS 移植？

移植就是：

把 LiteOS 内核和相关配置适配到某一个具体硬件平台和工程环境中，使它能够在该硬件上正常运行。

例如把 LiteOS 移植到 STM32F103C8T6 开发板上，就是让 LiteOS 能够管理 STM32 上的任务、中断、内存、时间等资源。

三十二、为什么要移植？

因为 LiteOS 虽然提供了通用内核代码，但不同硬件平台有差异：

CPU 架构不同；
中断向量不同；
时钟配置不同；
RAM 大小不同；
启动文件不同；
外设驱动不同；
编译器不同。

所以必须根据目标板进行适配。

一句话：

移植的目的，是让通用操作系统内核能够在具体硬件平台上正确运行。

三十三、移植前准备

PPT 中提到移植前需要下载 LiteOS 源码。

LiteOS 源码有两个版本：

develop 版本；
master 版本。

其中：

master 版本是最稳定的发布版本，官方建议使用 master 版本。

实际移植时，不需要把整个 LiteOS 源码都放进工程，否则工程代码量会太大。

只需要提取核心文件夹。

三十四、LiteOS 核心源码目录

PPT 中列出了几个核心目录。

1. arch

arch 是 CPU 架构相关代码。

例如 ARM Cortex-M 的：

中断；
调度；
Tick；
上下文切换。

对于 STM32F103 这类 Cortex-M3 芯片，需要选择对应 cortex-m3 的架构代码。

2. kernel

kernel 是 LiteOS 内核代码。

包括：

任务调度；
队列；
软件定时器；
时间片；
错误处理；
IPC；
内存管理；
Tickless 等。

这是 LiteOS 移植的核心代码。

3. OS_CONFIG

OS_CONFIG 是内核配置文件目录。

里面的 target_config.h 非常重要。

它用于配置：

MCU 头文件；
系统时钟；
Tick 数；
任务数量；
栈大小；
信号量；
互斥锁；
队列；
软件定时器；
内存大小；
是否启用某些内核功能。

三十五、LiteOS 移植主要步骤

PPT 中总结了基于 STM32F103C8T6 的 LiteOS 移植过程，开发工具是 MDK5。

主要步骤如下：

创建裸机工程；
添加 LiteOS 内核文件；
配置头文件路径；
添加 OS_CONFIG；
移除 SysTick 和 PendSV 中断；
修改 target_config.h；
重定向 printf；
创建任务测试；
编译下载验证。

三十六、第一步：创建裸机工程

PPT 示例使用 STM32F103C8T6 最小系统板。

板载资源包括：

三个 LED；
一个串口。

LED 引脚：

PB5；
PB6；
PB7。

串口：

USART1；
PA9；
PA10。

可以用 STM32CubeMX 创建工程。

STM32Cube 包含两个部分：

STM32CubeMX 图形配置工具；
STM32Cube HAL 库和中间件。

三十七、引脚配置

PPT 中的引脚配置包括：

PB5、PB6、PB7 配置为推挽输出；
PA9、PA10 配置为 USART1 复用功能；
PA13 配置为 SWDIO；
PA14 配置为 SWCLK；
使能串行调试功能。

其中 PA13 和 PA14 用于下载和调试。

三十八、验证裸机工程

在移植 LiteOS 前，先验证裸机工程是否正常。

PPT 中通过 LED 闪烁和串口输出测试。

逻辑是：

点亮 LED1、LED2、LED3；
延时 300ms；
熄灭 LED；
延时 300ms；
串口输出测试信息；
如果串口收到数据，则回显。

这样做的目的是：

先确保硬件、时钟、GPIO、串口和下载调试都正常，再开始移植 LiteOS。

如果裸机工程本身不正常，后面移植 LiteOS 时很难判断问题出在哪里。

三十九、第二步：添加 LiteOS 源码

需要把 LiteOS 核心源码复制到裸机工程中。

主要复制：

arch；
kernel；
OS_CONFIG。

其中：

arch 是 CPU 架构相关代码；
kernel 是 LiteOS 内核代码；
OS_CONFIG 是内核配置文件。

四十、第三步：向 MDK 工程添加内核文件

在 Keil MDK 中需要新建分组，例如：

LiteOS/Arch
LiteOS/Kernel
LiteOS/CMSIS
LiteOS/Config

然后把对应 .c 文件和汇编文件添加进去。

PPT 中特别提醒：

添加 los_dispatch_keil.S 汇编文件时，需要选择文件类型为 All files。

因为 .S 文件默认可能不会显示。

四十一、需要添加的主要源码

根据 PPT，主要包括：

LiteOS/cmsis

cmsis_liteos.c

LiteOS/kernel

包括多个目录下的 .c 文件，例如：

kernel/base/core
kernel/base/ipc
kernel/base/mem
kernel/base/misc
kernel/base/om
kernel/extended/tickless
kernel/los_init.c

LiteOS/arch

包括：

arch/arm/arm-m/src 下的 .c 文件；
los_dispatch_keil.S。

LiteOS/config

包括：

target_config.h
los_builddef.h
los_printf.h

其中最关键的是 target_config.h。

四十二、第四步：配置头文件路径

如果只添加源码文件，但没有配置头文件路径，编译会报错。

PPT 中提到需要添加的头文件路径包括：

arch/arm/arm-m/include
kernel/include
kernel/base/include
kernel/extended/include
OS_CONFIG
Libraries/CMSIS/Include

这一步非常重要。

考试如果问移植流程，必须提到：

添加源码后，需要在工程配置中添加 LiteOS 相关头文件路径。

四十三、第五步：移除 SysTick 和 PendSV 中断

PPT 中要求打开 stm32f1xx_it.c，找到：

SysTick_Handler
PendSV_Handler

然后屏蔽掉这两个中断处理函数。

原因是：

LiteOS 内核会使用 SysTick 作为系统节拍，并使用 PendSV 进行任务切换。如果裸机工程中已经定义了这些中断函数，就可能与 LiteOS 的实现冲突，导致编译错误或运行异常（避免与原工程中断处理函数冲突）。

可以这样背：

SysTick 负责系统 Tick，PendSV 负责任务切换，移植 LiteOS 时需要避免与原工程中断处理函数冲突。

四十四、第六步：修改 target_config.h

target_config.h 是 LiteOS 移植中最重要的配置文件。

它主要配置：

MCU 驱动头文件；
系统时钟；
Tick；
中断；
任务；
信号量；
互斥锁；
队列；
软件定时器；
内存；
CMSIS；
异常；
Tickless；
Runstop；
Track。

1. 修改 MCU 头文件

例如 STM32F103 需要包含对应头文件：

#include "stm32f10x.h"

如果使用 STM32F4，可能需要：

#include "stm32f4xx.h"

这一项必须和具体芯片型号匹配。

2. 修改 SRAM 大小

PPT 中示例：

#define BOARD_SRAM_START_ADDR    0x20000000
#define BOARD_SRAM_SIZE_KB       40
#define BOARD_SRAM_END_ADDR      (BOARD_SRAM_START_ADDR + 1024 * BOARD_SRAM_SIZE_KB)

这里要根据芯片实际 SRAM 大小修改。

例如 STM32F103C8T6 常见 SRAM 是 20KB，而 PPT 中某些例子可能是 40KB，所以实际移植时要看具体芯片。

如果 SRAM 配置错误，可能导致：

内存越界；
系统启动失败；
任务创建失败；
程序异常跑飞。

四十五、target_config.h 中的重要配置

下面按模块讲解。

1. 系统时钟配置

主要宏包括：

#define OS_SYS_CLOCK (SystemCoreClock)
#define LOSCFG_BASE_CORE_TICK_PER_SECOND (1000UL)

含义：

OS_SYS_CLOCK：系统时钟；
LOSCFG_BASE_CORE_TICK_PER_SECOND：每秒 Tick 数。

如果每秒 1000 个 Tick，则 1 个 Tick 是 1ms。

2. Tickless （低功耗功能）配置

#define LOSCFG_KERNEL_TICKLESS NO

Tickless 是低功耗功能。

开启后，系统空闲时可以关闭 SysTick 并进入睡眠状态，以降低功耗。

初学者移植时一般先设为 NO，保证系统稳定运行。

3. 硬件中断配置

#define LOSCFG_PLATFORM_HWI NO
#define LOSCFG_PLATFORM_HWI_LIMIT 96

其中：

LOSCFG_PLATFORM_HWI 表示 LiteOS 是否接管外部硬件中断；
一般建议设置为 NO，也就是非接管中断方式；
LOSCFG_PLATFORM_HWI_LIMIT 表示支持的最大外部中断数。

PPT 中也提到：

非接管中断方式更简单，更适合初学者学习。

4. 任务模块配置

任务模块配置包括：

默认任务优先级；
最大任务数量；
空闲任务栈大小；
默认任务栈大小；
最小任务栈大小；
是否开启时间片；
同优先级任务时间片长度；
最高优先级；
最低优先级。

重点：

#define LOSCFG_BASE_CORE_TSK_DEFAULT_PRIO 10
#define LOSCFG_BASE_CORE_TSK_LIMIT 15
#define LOSCFG_BASE_CORE_TIMESLICE YES
#define LOS_TASK_PRIORITY_HIGHEST 0
#define LOS_TASK_PRIORITY_LOWEST 31

LiteOS 中：

优先级数值越小，优先级越高。

也就是说：

0 是最高优先级；
31 是较低优先级。

5. 信号量配置

#define LOSCFG_BASE_IPC_SEM YES
#define LOSCFG_BASE_IPC_SEM_LIMIT 20

信号量可以用于：

任务间同步；
任务与中断间同步；
资源计数。

6. 互斥锁配置

#define LOSCFG_BASE_IPC_MUX YES
#define LOSCFG_BASE_IPC_MUX_LIMIT 15

互斥锁用于保护临界资源。

PPT 中提到，LiteOS 互斥锁具有优先级继承机制。

优先级继承可以缓解优先级反转问题。

7. 队列配置

#define LOSCFG_BASE_IPC_QUEUE YES
#define LOSCFG_BASE_IPC_QUEUE_LIMIT 10

消息队列用于任务之间或任务与中断之间传递数据。

特点：

可以存储有限数量的数据；
数据大小固定；
适合异步通信。

8. 软件定时器配置

软件定时器依赖消息队列。

常见配置包括：

#define LOSCFG_BASE_CORE_SWTMR YES
#define LOSCFG_BASE_CORE_SWTMR_LIMIT 16

含义：

是否启用软件定时器；
最大支持的软件定时器数量。

软件定时器用于定时执行某些回调函数。

9. 内存模块配置

内存配置包括：

系统内存起始地址；
系统内存结束地址；
系统内存大小；
内存节点完整性检查；
内存节点大小检查；
bestfit 算法；
多内存池检查；
SLAB 分配机制。

重点理解：

LiteOS 需要知道自己可以管理哪一段 RAM，所以必须正确配置内存起始地址和大小。

10. CMSIS 配置

#define LOSCFG_COMPAT_CMSIS_FW YES
#define CMSIS_OS_VER 2

表示 LiteOS 对 CMSIS OS 接口的兼容配置。

如果 CMSIS_OS_VER 是 2，则使用 CMSIS-RTOS2 相关接口。

11. 异常配置、Runstop、Track

这些属于扩展或调试相关功能。

例如：

异常模块；
运行停止机制；
跟踪模块。

初学移植时通常可以关闭，减少复杂度。

四十六、第七步：创建任务测试

PPT 中示例是创建两个任务：

一个任务每 2 秒控制 LED1；
另一个任务每 400ms 控制 LED2。

这样可以验证 LiteOS 的任务调度是否正常。

如果两个 LED 按不同周期闪烁，就说明：

LiteOS 内核启动成功；
任务创建成功；
调度器运行正常；
Tick 正常；
延时函数正常。

这一步非常关键。

四十七、LiteOS 启动流程

PPT 习题中问到 “LiteOS 是如何启动的”。

可以按嵌入式 RTOS 的一般流程回答：

芯片上电复位；
执行启动文件；
初始化堆栈和中断向量表；
调用系统初始化函数，例如 SystemInit；
进入 main 函数；
初始化硬件外设；
调用 LiteOS 内核初始化函数；
创建用户任务；
调用 LOS_Start() 启动调度；
系统进入多任务运行状态。

可以简化背成：

上电复位 → 硬件初始化 → 内核初始化 → 创建任务 → 启动调度器 → 多任务运行。

四十八、LiteOS 任务切换

PPT 习题中还问到 “LiteOS 的任务是如何切换的”。

LiteOS 任务切换主要依赖：

SysTick；
PendSV；
调度器；
上下文保存和恢复。

简单过程：

SysTick 周期性产生系统节拍；
调度器判断是否需要任务切换；
如果需要切换，触发 PendSV；
PendSV 保存当前任务上下文；
选择下一个任务；
恢复下一个任务上下文；
CPU 开始执行新任务。

可以背成：

SysTick 触发调度时机，PendSV 完成上下文切换。

四十九、LiteOS 任务状态

虽然 PPT 当前内容没有详细展开任务状态图，但复习时建议掌握常见 RTOS 任务状态：

就绪态；
运行态；
阻塞态；
挂起态；
退出态或删除态。

1. 就绪态

任务已经具备运行条件，等待 CPU 调度。

2. 运行态

任务正在占用 CPU 执行。

3. 阻塞态

任务等待某个事件，例如：

等待信号量；
等待消息队列；
延时未到；
等待互斥锁。

4. 挂起态

任务被主动挂起，暂时不参与调度。

5. 删除态

任务被删除，资源被释放。

五十、本章重点背诵版

下面这部分适合考前直接背。

1. LiteOS 简介

Huawei LiteOS 是华为面向物联网领域推出的轻量级物联网操作系统，具有轻量级、低功耗、互联互通、组件丰富、快速开发、可裁剪、快速启动等特点，可应用于可穿戴设备、智能家居、车联网、智慧城市和制造业等领域。

2. LiteOS 的 “1+N” 架构

LiteOS 采用 “1+N” 架构。“1” 指 LiteOS 内核，包括基础内核和扩展内核，负责系统资源管理；“N” 指多个中间件和功能框架，包括互联互通框架、传感器框架、安全框架、JavaScript 框架、运行引擎、低功耗框架、SOTA 远程升级和轻量级 AI 框架等。

3. LiteOS 内核层次

LiteOS 内核分为基础内核和扩展内核。基础内核提供 RTOS 特性，包括任务调度、内存管理、中断机制、队列管理、事件管理、IPC 机制、时间管理、软件定时器和双向链表等；扩展内核提供运行-暂停机制和动态框架等能力。

4. LiteOS 基础内核子系统

LiteOS 基础内核主要包括：

任务管理；
内存管理；
任务同步；
任务间通信；
时间管理；
中断和硬件定时器管理。

5. 任务管理模块功能

任务管理模块负责 CPU 资源调度，提供任务创建、删除、延迟、挂起、恢复、锁定调度和解锁调度等功能。LiteOS 认为一个任务就是一个线程，支持优先级抢占调度和同优先级时间片轮转调度。

6. 静态内存与动态内存区别

静态内存管理在系统运行前或初始化时确定内存分配，分配速度快、确定性强、不易产生碎片，但灵活性较差；动态内存管理允许程序运行时申请和释放内存，灵活性高，但可能产生内存碎片。LiteOS 支持 BOX、SLAB、DLINK 等内存管理算法。

7. LiteOS SDK 作用

LiteOS SDK 是部署在物联网终端设备上的轻量级互联互通中间件，集成 MQTT、LwM2M、CoAP、mbedtls、LwIP 等协议栈，提供开放 API，帮助设备快速接入物联网平台，实现数据上报和命令接收。

8. Agent Lite SDK 与 Agent Tiny SDK 区别

Agent Lite SDK 面向计算和存储能力较强的嵌入式设备，如工业网关、采集器，支持 HTTPS 和 MQTTS；Agent Tiny SDK 面向功耗、存储、计算资源受限的终端设备，如单片机、芯片和模组，支持 LwM2M over CoAP 和 MQTT。

9. OSAL 作用

OSAL 是操作系统抽象层，用于屏蔽不同操作系统之间的差异。它将任务创建、任务删除、互斥锁、信号量、内存管理等操作系统相关接口抽象出来，使 SDK 可以运行在 LiteOS、Linux、MacOS 等不同系统上。

10. LiteOS 移植流程

LiteOS 移植到 STM32 的主要流程包括：

创建并验证 STM32 裸机工程；
下载 LiteOS 源码；
提取并复制 arch、kernel、OS_CONFIG 等核心目录；
在 MDK 中添加 LiteOS 源码文件；
配置头文件路径；
屏蔽原工程中的 SysTick 和 PendSV 中断处理函数；
修改 target_config.h，配置 MCU 头文件、系统时钟、RAM 大小和内核功能；
重定向 printf；
创建任务进行测试；
编译下载并验证运行结果。

五十一、考试可能这样问

题目1：LiteOS 内核可分为哪些层次？

答：

LiteOS 内核可分为基础内核和扩展内核两个层次。基础内核为终端设备提供 RTOS 特性，包括任务调度、内存管理、中断机制、队列管理、事件管理、IPC 机制、时间管理、软件定时器等功能；扩展内核提供运行-暂停机制和动态框架等扩展能力。

题目2：LiteOS 与 LiteOS SDK 有何关系？

答：

LiteOS 是面向物联网设备的轻量级操作系统，主要提供内核调度、内存管理、中断管理、时间管理等系统能力。LiteOS SDK 是运行在设备端的轻量级互联互通中间件，集成 MQTT、LwM2M、CoAP、mbedtls、LwIP 等协议栈，并提供开放 API，用于设备快速接入物联网平台、数据上报和命令接收。二者关系是：LiteOS 提供系统运行基础，LiteOS SDK 提供端云通信和物联网业务接入能力。

题目3：LiteOS 是如何启动的？

答：

LiteOS 启动一般包括上电复位、启动文件初始化、系统时钟和硬件初始化、进入 main 函数、LiteOS 内核初始化、创建用户任务、调用调度启动函数、进入多任务调度运行状态。可以概括为：上电复位 → 硬件初始化 → 内核初始化 → 创建任务 → 启动调度器 → 多任务运行。

题目4：Huawei LiteOS SDK 是如何分类的？

答：

Huawei LiteOS SDK 主要包括 Agent Lite SDK 和 Agent Tiny SDK。Agent Lite SDK 面向运算和存储能力较强的嵌入式设备，如工业网关、采集器等，支持 HTTPS 和 MQTTS；Agent Tiny SDK 面向功耗、存储和计算资源受限的终端设备，如单片机、芯片和模组，支持 LwM2M over CoAP 和 MQTT。

题目5：LiteOS 的任务是如何切换的？

答：

LiteOS 支持基于优先级的抢占调度和同优先级时间片轮转调度。系统通过 SysTick 产生周期性节拍，调度器根据任务优先级和状态判断是否需要切换任务。当需要任务切换时，通常通过 PendSV 异常完成上下文保存和恢复，从而从当前任务切换到下一个任务。

题目6：任务管理模块主要具有哪些功能？

答：

LiteOS 任务管理模块主要负责 CPU 资源调度，提供任务创建、删除、延迟、挂起、恢复、锁定调度和解锁调度等功能。LiteOS 中一个任务就是一个线程，系统支持优先级抢占调度和同优先级时间片轮转调度。

题目7：静态内存管理和动态内存管理有何区别？LiteOS 各自采用哪些算法？

答：

静态内存管理是在系统初始化或运行前确定内存分配，具有分配速度快、确定性强、不易产生碎片等特点，但灵活性较差；动态内存管理是在程序运行过程中按需申请和释放内存，灵活性较高，但可能产生内存碎片。LiteOS 支持固定大小 BOX 算法、动态申请 SLAB 算法和 DLINK 算法，并提供内存统计和越界检测功能。

题目8：LiteOS 移植需要哪些软硬件条件？

答：

LiteOS 移植一般需要具备目标硬件平台，例如 STM32 开发板；开发工具，例如 Keil MDK5 或 STM32CubeMX；LiteOS 源码；目标芯片对应的启动文件、CMSIS 文件和 HAL 或标准外设库；串口调试工具；下载调试器，如 ST-Link。软件上需要配置 LiteOS 内核源码、头文件路径、target_config.h、中断函数和任务测试程序。

五十二、本章一句话总结

这一章可以这样总结：

LiteOS 是华为面向物联网设备推出的轻量级操作系统，采用“1+N”架构，以基础内核和扩展内核提供任务调度、内存管理、中断和时间管理等 RTOS 能力，并通过 SDK、互联互通、安全、传感器、低功耗和远程升级等组件支持物联网端云协同；LiteOS 移植的关键在于添加内核源码、配置头文件和 target_config.h，并让系统正确接管 Tick、调度和任务运行。