cmc-labo/tinyos-rtosRTOS ultra-léger pour l'Internet des objets avec ordonnancement préemptif, TLS/DTLS, MQTT, CoAP, compatibilité POSIX et protection mémoire basée sur MPU. Noyau de moins de 10 Ko.
Un système d'exploitation temps réel ultra-léger pour les dispositifs IdO et embarqués contraints en ressources.
Empreinte du noyau sous 10 Ko, 2 Ko de RAM minimale, ordonnancement préemptif basé sur les priorités.
| Catégorie | Détails |
|---|---|
| Noyau | Ordonnancement préemptif basé sur les priorités (256 niveaux), tourniquet au sein d'une même priorité, recherche de priorité O(1) via bitmap, héritage de priorité |
| Synchronisation | Mutex (avec héritage de priorité), sémaphore, variable condition, groupes d'événements, files de messages |
| Minuteries logicielles | Un coup et auto-rechargement, précision milliseconde, changement de période en cours d'exécution |
| Mémoire | Allocateur first-fit avec coalescence immédiate (tas 8 Ko, aligné sur 8 octets), détection de débordement de pile, marqueur de niveau d'eau par tâche |
| Shell | Shell interactif VT100 — 23 commandes intégrées, historique des commandes (↑↓), complétion par tabulation, éditeur de ligne complet |
| Compatibilité POSIX | pthreads (create/join/detach/exit, mutex, cond var) · API socket BSD (socket/bind/listen/accept/connect/send/recv, inet_pton/ntop, htons/htonl) |
| Système de fichiers | FS à journalisation sur périphérique bloc (WAL, récupération après panne), partage de blocs COW, instantanés atomiques, API de type POSIX |
| Réseau | Ethernet, IPv4, ICMP, UDP, TCP, client/serveur HTTP, DNS |
| TLS / DTLS | TLS 1.2/1.3 sur TCP, DTLS 1.2 sur UDP (backend mbedTLS) |
| MQTT | MQTT 3.1.1 complet — QoS 0/1/2 avec table de retransmission en vol, file d'attente hors ligne, reconnexion automatique avec back-off exponentiel |
| CoAP | Client/serveur conforme RFC 7252, motif observe |
| OTA | Mises à jour du firmware par partition A/B, vérification CRC32, retour arrière |
| Watchdog | Chien de garde matériel et logiciel, surveillance de délai par tâche |
| Alimentation | Modes Inactif / Veille / Veille profonde, idle sans tick, variation de fréquence CPU |
| Sécurité | Protection mémoire basée sur MPU, support de démarrage sécurisé |
| HAL | Couche d'abstraction matérielle générique — ARM Cortex-M / RISC-V / AVR ; sélection d'architecture à la compilation, tables d'opérations périphériques |
| Architecture | Exemples |
|---|---|
| ARM Cortex-M (M0/M0+/M3/M4/M7) | STM32, nRF52, Raspberry Pi Pico |
| RISC-V (RV32I) | ESP32-C3 |
| AVR (expérimental) | ATmega |
sudo apt-get install -y gcc-arm-none-eabi binutils-arm-none-eabi
sudo apt-get install -y qemu-system
Vérifiez l'installation:```bash
arm-none-eabi-gcc --version # 10.x or later
qemu-system-arm --version # 6.x or later
make
make ARCH=cortex-m0 # Cortex-M0/M0+ make ARCH=cortex-m7 # Cortex-M7 make ARCH=riscv32 # RISC-V RV32I (uses riscv32-unknown-elf-gcc) make ARCH=avr5 # AVR ATmega (uses avr-gcc)
make EXAMPLE=blink_led # LED blink + task scheduler demo make EXAMPLE=event_groups # Event group AND/OR/NOT/SYNC demo make EXAMPLE=iot_sensor # Multi-sensor IoT node make EXAMPLE=shell_demo # Interactive UART shell make EXAMPLE=mqtt_demo # MQTT publish/subscribe make EXAMPLE=condition_variable # Producer/consumer
make example-blink make example-events make example-shell make example-mqtt make example-iot
make size # Print ROM/RAM usage
Les artefacts de construction sont placés dans `build/` :
| Fichier | Description |
|---|---|
| `build/tinyos.elf` | Image ELF avec symboles de débogage |
| `build/tinyos.bin` | Binaire brut pour le flash |
| `build/tinyos.map` | Carte de l'éditeur de liens (tailles des symboles) |
### Exécution sur QEMU
TinyOS s'exécute sur la cible QEMU `mps2-an385` (ARM Cortex-M3, 4 Mo de flash, 4 Mo de RAM) :```bash
# Run indefinitely (Ctrl-A X to quit)
qemu-system-arm \
-machine mps2-an385 \
-cpu cortex-m3 \
-nographic \
-kernel build/tinyos.elf
# Run for a fixed duration (e.g. 10 seconds)
timeout 10 qemu-system-arm \
-machine mps2-an385 \
-cpu cortex-m3 \
-nographic \
-kernel build/tinyos.elf
# Debug: trace interrupts
qemu-system-arm \
-machine mps2-an385 \
-cpu cortex-m3 \
-nographic \
-d int \
-kernel build/tinyos.elf
Résultat attendu de la trace d'interruption : des lignes successful exception return répétées confirment que le planificateur est en cours d'exécution, que SysTick émet des ticks et que les changements de contexte PendSV se terminent correctement.
openocd -f interface/stlink.cfg -f target/stm32f4x.cfg
-c "program build/tinyos.bin verify reset exit 0x08000000"
pyocd flash --target cortex_m build/tinyos.bin
### Build with TLS (mbedTLS)
Le support TLS est activé automatiquement lorsque mbedTLS est présent dans `~/mbedtls`. Pour utiliser un autre chemin :```bash
# Clone and build mbedTLS
git clone https://github.com/Mbed-TLS/mbedtls ~/mbedtls
make -C ~/mbedtls
# Build TinyOS with TLS
make MBEDTLS_DIR=~/mbedtls
Exemple de tâche minimale:```c #include "tinyos.h"
void my_task(void param) { while (1) { / work */ os_task_delay_ms(100); } }
int main(void) { tcb_t task; os_init(); os_task_create(&task, "my_task", my_task, NULL, PRIORITY_NORMAL); os_start(); }
---
## Aperçu de l'API
### Gestion des tâches```c
os_task_create(tcb, name, entry, param, priority)
os_task_delete(task)
os_task_suspend(task) / os_task_resume(task)
os_task_delay(ticks) / os_task_delay_ms(ms)
os_task_set_priority(task, priority)
os_task_get_stats(task, stats)
os_task_get_stats_by_index(index, stats) /* iterate all tasks by index */
os_task_find_by_name(name) /* returns tcb_t*, NULL if not found */
os_get_system_stats(stats)
os_get_memory_stats(&free, &used, &allocs, &frees)
os_mutex_init(mutex) / os_mutex_lock(mutex, timeout) / os_mutex_unlock(mutex) os_semaphore_init(sem, count) / os_semaphore_wait(sem, timeout) / os_semaphore_post(sem) os_cond_init(cond) / os_cond_wait(cond, mutex, timeout) os_cond_signal(cond) / os_cond_broadcast(cond) os_event_group_set_bits(eg, bits) / os_event_group_wait_bits(eg, bits, opts, out, timeout) os_queue_init(q, buf, item_size, max) / os_queue_send(q, item, timeout) os_queue_receive(q, item, timeout) / os_queue_peek(q, item, timeout)
### Minuteries```c
os_timer_create(timer, name, type, period_ms, callback, param)
os_timer_start(timer) / os_timer_stop(timer) / os_timer_reset(timer)
os_timer_change_period(timer, ms) / os_timer_get_remaining_ms(timer)
/* Register custom commands before calling shell_start() */ shell_register_cmd(name, handler_fn, help_text)
/* Provide UART I/O callbacks and start the shell task */ shell_io_t io = { .getc = uart_getc, .puts = uart_puts }; shell_start(&io)
/* Change the prompt at any time */ shell_set_prompt("mydevice> ")
/* Execute a single line programmatically */ shell_exec(line)
**Exemple de commande personnalisée**:```c
static int cmd_led(int argc, char *argv[]) {
if (argc < 2) return 1; /* non-zero → prints usage */
bool on = (strcmp(argv[1], "on") == 0);
gpio_write(LED_PIN, on);
return 0;
}
/* In main(), before shell_start(): */
shell_register_cmd("led", cmd_led, "led <on|off> Toggle LED");