Zephyr RTOS 是一个模块化、可配置的实时操作系统，适用于资源受限的嵌入式设备。线程是 Zephyr 中的基本执行单元，使用线程可以实现并发任务处理。以下是关于 Zephyr 中线程使用的详细介绍，包括线程创建、管理和同步等方面。

prj.conf

CONFIG_DEBUG_THREAD_INFO=y
CONFIG_DEBUG_OPTIMIZATIONS=y

1. 线程的创建

在 Zephyr 中创建线程需要使用 k_thread_create 函数。线程需要堆栈空间、入口函数、优先级等参数。以下是创建线程的基本步骤：

#include <zephyr.h>
#include <sys/printk.h>

#define STACK_SIZE 1024
#define PRIORITY 5

K_THREAD_STACK_DEFINE(my_stack_area, STACK_SIZE);
struct k_thread my_thread_data;

void my_thread_function(void *arg1, void *arg2, void *arg3) {
    while (1) {
        printk("Hello from my_thread_function\n");
        k_sleep(K_SECONDS(1));
    }
}

void main(void) {
    k_thread_create(&my_thread_data, my_stack_area, STACK_SIZE,
                    my_thread_function, NULL, NULL, NULL,
                    PRIORITY, 0, K_NO_WAIT);
}

• K_THREAD_STACK_DEFINE: 定义线程堆栈。
• k_thread_create: 创建线程，参数包括线程数据结构、堆栈空间、堆栈大小、线程函数、线程函数参数、优先级、线程选项和启动延迟。

2. 线程优先级

Zephyr 支持多级优先级调度，每个线程都可以有不同的优先级，数值越小优先级越高。创建线程时，通过 PRIORITY 参数设置优先级。

3. 线程同步

线程同步是多线程编程中的关键，Zephyr 提供了多种同步机制，包括信号量、互斥锁和条件变量。

信号量 (Semaphore)

信号量用于线程间的简单同步，典型应用包括资源计数和事件通知。

#include <zephyr.h>

struct k_sem my_sem;

void producer_thread(void *arg1, void *arg2, void *arg3) {
    while (1) {
        k_sem_give(&my_sem);
        k_sleep(K_SECONDS(1));
    }
}

void consumer_thread(void *arg1, void *arg2, void *arg3) {
    while (1) {
        k_sem_take(&my_sem, K_FOREVER);
        printk("Consumed an item\n");
    }
}

void main(void) {
    k_sem_init(&my_sem, 0, 1);

    k_thread_create(&my_thread_data, my_stack_area, STACK_SIZE,
                    producer_thread, NULL, NULL, NULL,
                    PRIORITY, 0, K_NO_WAIT);
    k_thread_create(&my_thread_data, my_stack_area, STACK_SIZE,
                    consumer_thread, NULL, NULL, NULL,
                    PRIORITY, 0, K_NO_WAIT);
}

互斥锁 (Mutex)

互斥锁用于保护共享资源，确保同一时间只有一个线程可以访问该资源。

#include <zephyr.h>

struct k_mutex my_mutex;

void thread1(void *arg1, void *arg2, void *arg3) {
    k_mutex_lock(&my_mutex, K_FOREVER);
    printk("Thread 1 accessing shared resource\n");
    k_sleep(K_SECONDS(1));
    k_mutex_unlock(&my_mutex);
}

void thread2(void *arg1, void *arg2, void *arg3) {
    k_mutex_lock(&my_mutex, K_FOREVER);
    printk("Thread 2 accessing shared resource\n");
    k_sleep(K_SECONDS(1));
    k_mutex_unlock(&my_mutex);
}

void main(void) {
    k_mutex_init(&my_mutex);

    k_thread_create(&my_thread_data, my_stack_area, STACK_SIZE,
                    thread1, NULL, NULL, NULL,
                    PRIORITY, 0, K_NO_WAIT);
    k_thread_create(&my_thread_data, my_stack_area, STACK_SIZE,
                    thread2, NULL, NULL, NULL,
                    PRIORITY, 0, K_NO_WAIT);
}

4. 线程通信

Zephyr 提供消息队列和管道，用于线程间通信和数据传递。

消息队列 (Message Queue)

消息队列允许线程发送和接收消息，适用于数据缓冲和任务队列。

#include <zephyr.h>

#define MSGQ_SIZE 10
#define MSG_SIZE sizeof(int)

K_MSGQ_DEFINE(my_msgq, MSG_SIZE, MSGQ_SIZE, 4);

void producer_thread(void *arg1, void *arg2, void *arg3) {
    int data = 0;
    while (1) {
        k_msgq_put(&my_msgq, &data, K_NO_WAIT);
        data++;
        k_sleep(K_SECONDS(1));
    }
}

void consumer_thread(void *arg1, void *arg2, void *arg3) {
    int data;
    while (1) {
        k_msgq_get(&my_msgq, &data, K_FOREVER);
        printk("Received: %d\n", data);
    }
}

void main(void) {
    k_thread_create(&my_thread_data, my_stack_area, STACK_SIZE,
                    producer_thread, NULL, NULL, NULL,
                    PRIORITY, 0, K_NO_WAIT);
    k_thread_create(&my_thread_data, my_stack_area, STACK_SIZE,
                    consumer_thread, NULL, NULL, NULL,
                    PRIORITY, 0, K_NO_WAIT);
}

5. 线程生命周期管理

Zephyr 支持线程的暂停、恢复和终止，提供了灵活的线程控制。

#include <zephyr.h>

struct k_thread my_thread_data;
k_tid_t my_thread_id;

void my_thread_function(void *arg1, void *arg2, void *arg3) {
    while (1) {
        printk("Thread running\n");
        k_sleep(K_SECONDS(1));
    }
}

void main(void) {
    my_thread_id = k_thread_create(&my_thread_data, my_stack_area, STACK_SIZE,
                                   my_thread_function, NULL, NULL, NULL,
                                   PRIORITY, 0, K_NO_WAIT);
    
    k_sleep(K_SECONDS(5));
    k_thread_suspend(my_thread_id);
    printk("Thread suspended\n");
    
    k_sleep(K_SECONDS(5));
    k_thread_resume(my_thread_id);
    printk("Thread resumed\n");
    
    k_sleep(K_SECONDS(5));
    k_thread_abort(my_thread_id);
    printk("Thread aborted\n");
}