PX5实时操作系统

PX5 是一款工业级超小型第5代RTOS，适用于存储受限的设备。PX5是业界最小的RTOS之一，在典型的32位微控制器上只需要不到1KB Flash和1KB RAM。

PX5有着极高的性能和确定性，在大多数32位处理器上上下文切换和API调用的速度都是亚微秒级，能够满足任何实时环境的要求。

PX5 RTOS有着业界顶尖的安全性，其C代码经过严格的100%语句和分支覆盖测试。PX5还包含独有的指针/数据验证（PDV）技术，提供前所未有的运行时验证。

PX5 RTOS非常精简，其API提供对POSIX pthreads标准的原生支持。PX5应用可以移植到任何兼容POSIX pthreads的系统上，例如Linux和其他RTOS。PX5还提供针对深度嵌入式实时系统的pthreads可选扩展。PX5的数据封装技术帮助编译器产生最优的代码，并同时降低命名冲突。

PX5 RTOS几乎全部用ANSI C编写（99%），这让处理器移植变得非常简单。PX5支持常见的嵌入式MCU和MPU架构，包括Arm Cortex-M、Cortex-R、Cortex-A和RISC-V。PX5支持常用的嵌入式开发工具，例如IAR、Arm和GCC。

PX5 RTOS产品包括全部源代码，包括结合层（Binding Layer）。源代码的架构易于理解，严格的测试保证其质量。

PX5架构

PX5 RTOS的优势：

PX5 RTOS能够从多方面助力嵌入式开发：

1. 加快产品上市的速度

2. 增强产品质量

3. 提高产品安全性

4. 业界标准的pthreads API能够提高应用程序的可移植性和代码的可重用性

5. 对pthreads API的支持帮助降低工程师的培训时间

为什么要在嵌入式系统中使用pthreads？

调研表明，嵌入式Linux占嵌入式开发的70%。嵌入式Linux是基于POSIX pthreads API的，这意味着pthreads是嵌入式系统业界最著名和最常用的API。业界有许多著名的RTOS使用私有API，培养开发者需要较长的培训时间，这让这些RTOS难以普及。私有的API也意味着应用代码难以移植。另外，许多设备厂商同时销售基于Linux和RTOS的设备，目标场景和定价各不相同。使用pthreads API的一款RTOS能够解决上面这些问题，降低培训时间，并让应用程序代码能在不同平台上运行。

PX5指针/数据验证（PDV）技术

PX5的PDV软件技术帮助检测重要数据是否损坏，例如函数指针、系统内部对象和分配的内存区域等。PDV在每个重要的数据元素进行初始化时，会将指针/数据值、存储验证码的位置和一个独特的识别码提供给px5_pthread_start函数，进而生成一个验证码（指纹）。使用数据时系统会运用这一验证码进行验证，如果检测到数据损坏，PX5会通过它的中心错误处理机制告知应用程序。PDV帮助及早检测到数据损坏，大幅降低不相关的代码执行的可能性（由损坏的函数指针值导致。

PDV可以保护：

1. RTOS中所有函数指针

2. RTOS的全局数据

3. RTOS的内部系统数据：线程、队列等

4. RTOS内部函数的返回地址

5. 内存管理使用的元数据指针

6. 应用程序通过API指定PDV保护的数据

PDV的开销取决于所用的编译器，一般开销都比较小。默认的验证码生成过程在典型的Arm Cortex-M架构上只需要6个指令左右。验证数据时需要先计算数据的验证码，然后和之前存储的验证码进行比较。

运行时栈检查

PX5 RTOS的另一项软件安全功能是运行时栈检查。只要在编译时使用PX5_STACK_CHECKING_ENABLE选项，PX5在执行时就会检查每个线程的栈。应用程序也可以通过调用px5_pthread_stack_check API进行栈检查。

如果发现栈损坏或是溢出，检查会触发一个严重错误，并调用PX5的中心错误处理机制进行处理。如果检测到栈有溢出的风险，检查会触发一个提示。