一、CMSIS 6 的主要更新特性及CMSIS-RTOS2简介

CMSIS 6已经发布一段时间了，但是目前绝大多数MDK应用还在使用CMSIS 5（对应ARM Compiler 5）。
CMSIS 6是ARM公司工具链和API的一次重大升级，其官方链接可参考：https://developer.arm.com/community/arm-community-blogs/b/tools-software-ides-blog/posts/cmsis-v6-is-here
安装方法见笔者历史帖子：
https://blog.csdn.net/NJPJI_Yang/article/details/156329889?spm=1011.2415.3001.5331

CMSIS 6 是面向 Cortex‑M/Armv8‑M 的新一代嵌入式标准，相比 CMSIS 5 做了架构重构、工具链升级、新增组件与安全 / AI 增强，核心是更现代、更模块化、更适配 CI/ML/ 安全。以下是最重要特性总结：

1、架构与仓库重构（基础变革）

单仓库统一管理：合并 Core (M) 与 Core (A)，废弃分散仓库，适配 GitHub 与 CMSIS‑Pack 工作流ARM。
组件独立化：DSP/NN/RTOS2 等拆分为独立 CMSIS‑Pack，按需加载、独立更新ARM。
移除废弃特性：清理 CMSIS 5 中已弃用 API，精简代码、减少冗余arm-software.github.io。

2、CMSIS‑Core 升级（内核层）

全新头文件设计：对齐 Cortex‑M 官方 TRM，统一内核寄存器与中断定义，兼容性更强arm-software.github.io。
全面支持新内核：原生支持 Cortex‑M52/M55/M85、Armv8.1‑M（含 MVE 向量扩展）、STAR‑MC3 等最新内核。
编译器适配升级：
移除 Arm Compiler 5 支持，仅支持 Arm Compiler 6、GCC 10+、IAR 8+、LLVM/Clang 17+ 现代工具链ARM。
新增 GCC 对 picolibc 启动机制支持，优化跨编译器兼容性arm-software.github.io。
MPU / 安全增强：修复 Armv8‑M MPU 内存属性定义，完善 TrustZone 与安全启动相关接口arm-software.github.io。

3、新增核心组件（能力扩展）

1）. CMSIS‑Toolbox（命令行工具链）
提供 pack 管理、项目创建、CMake 构建、CI 集成 全套命令行工具ARM。
支持 VS Code 等现代 IDE，打通 “命令行 + IDE” 混合开发流程。
2）. CMSIS‑View（调试与可视化）
把 MDK 专属的 Event Recorder、Component Viewer 开放为标准组件ARM。
支持事件日志、性能分析、组件状态可视化，跨工具链可用ARM。
3）. CMSIS‑Compiler（C 库重定向）
跨平台统一 printf/fopen/fwrite 等标准 C 函数重定向，可输出到串口、文件或 CMSIS‑View 事件记录器ARM。
解决不同编译器 C 库行为不一致问题，提升代码可移植性ARM。
4）. CMSIS‑Stream（数据流优化）
专为 DSP/ML 应用 设计，优化数据块在处理节点间的流式传输ARM。
减少内存拷贝、提升 AI / 信号处理效率，适配边缘推理场景ARM。

4、CMSIS‑RTOS2 增强（实时系统）

新增 进程隔离（Process Isolation）：支持内存 / 执行域隔离，保护关键任务免受其他模块故障影响（RTX 已实现）ARM。
兼容 6 种主流 RTOS 内核（FreeRTOS、RTX、Zephyr 等），API 统一、移植更简单ARM。

5、DSP/NN 与 AI 优化

CMSIS‑DSP：深度优化 MVE 向量指令，适配 Cortex‑M55/M85，算力提升显著。
CMSIS‑NN：强化边缘 AI 推理，与 CMSIS‑Stream 协同，低功耗下高效运行神经网络。

6、工具链与生态现代化

CMake 原生支持：构建系统标准化，适配 CI/CD 与自动化测试。
CMSIS‑Pack 增强：包管理更规范，支持快速部署、版本管理与依赖解析ARM。
跨工具链一致性：统一内核 API、启动代码与调试接口，降低厂商适配成本。

7、安全与可靠性提升

完善 Armv8‑M TrustZone、MPU、安全启动 接口，满足工业 / 车规 / 医疗安全要求。
强化内存保护、错误检测与故障分析能力，提升系统鲁棒性

8、CMSIS-RTOS2简介

CMSIS RTOS2的官网：
https://arm-software.github.io/CMSIS_6/latest/RTOS2/index.html
CMSIS-RTOS2 规定了在基于 Arm® Cortex® 处理器的设备上运行的实时操作系统内核上的通用 RTOS 接口。应用程序和中间件组件可以使用 CMSIS_RTOS2 API，以实现更好的代码复用，并在各种软件生态系统中更轻松地集成。
CMSIS-RTOS2 还为 RTOS 内核指定了一个标准的 操作系统节拍接口。它提供了多种操作系统节拍实现，以便将简单内核移植到不同的 Cortex-M 和 Cortex-A 处理器上。

二、安装Keil MDK最新版

安装盘见笔者的文章：https://blog.csdn.net/NJPJI_Yang/article/details/156329889?spm=1011.2415.3001.5331

三、创建及配置工程

**1.工程初始化 **
安装好最新的Keil MDK后，新建一个工程（新建工程的目录最好为全英文，且不超过128字符），按照如下配置输入Device 配置

2. 设置运行环境

在随后弹出的Manage Run-Time Environment窗口中选择如下几个选项：
在CMSIS下，选择CORE，以及RTOS2 (API) > Keil RTX5，注意格式必须为Source，不能是Library，否则无法调整代码。您还需要选择CMSIS > OS Tick (API) > SysTick。在Device下，选择Startup（C Startup）。
事件记录器和半主机（semihosting）也要打开，这样就可以无需屏幕，无需串口，。直接在PC上看到你要打印的信息。
必须严格按下图配置，否则程序无法正常运行。

这里面要注意，RTOS2本身并不是一个完整的操作系统，只是一个抽象，其底层是内核是Keil RTX5，也是ARM官方的唯一内核。
如果第一次没有选择正确，也可以通过选择如下菜单项重新调整

3. 设置编译选项
为完整使用CMSIS 6和ARM Compiler6 的特性，要打开如下开关：

4. 改名（可选）

然后给Target1换一个名字，Source Group1改为Source（可选）

5. 选择调试器

6. 定义内存映射
导航至Linker选项卡，然后取消选中Use Memory Layout from Target Dialog（因为您将创建自己的内存布局）。

创建内存散点分布文件RTOS.sct，定义内存的散点分布文件，这个文件来源于

LOAD 0x0 0x400000 {
	ROOT 0x0 0x400000 {
		*.o (RESET, +First)
		*(InRoot$$Sections)
		.ANY (+RO)   }

	RAM 0x20000000 0x40000 {
		.ANY (+RW +ZI)     }

	ARM_LIB_HEAP  0x20040000 EMPTY 0x10000 {}

	ARM_LIB_STACK 0x20050000 EMPTY 0x10000 {}
}

该文件解释如下：

• ROOT（运行地址 = 加载地址）
  LOAD：定义一个加载区域（程序下载到 Flash/ROM 的位置）
  加载基地址：0x0
  最大大小：0x400000 = 4MB
  ROOT：运行地址 = 下载地址，一般放中断向量、启动代码、只读代码
  地址：0x0，最大 4MB
  RESET +First：复位向量放在最开头（必须在 0x0）
  InRoot$$Sections：编译器自动放的根段
  +RO：所有只读数据 / 代码（code、const）都放这里 → 对应 Flash

• RAM（读写变量区）
  运行地址：0x20000000（典型 Cortex‑M RAM 起始）
  大小：0x40000 = 256KB
  +RW：已初始化全局 / 静态变量
  +ZI：未初始化变量（BSS 段，上电清 0）
  → 这一段是真正的内存变量区

• ARM_LIB_HEAP ：定义堆
  起始：0x20040000
  大小：0x10000 = 64KB
  EMPTY：只占地址空间，不烧录内容
  → 给 malloc/free 使用

• ARM_LIB_STACK ：定义堆栈
  起始：0x20050000
  大小：0x10000 = 64KB
  → 函数调用、局部变量、中断现场保存

四、输入源码

- 1.创建main.c

如果要运行RTOS，必须提供main()的入口

// 包含RTE（Run-Time Environment）组件相关头文件
// RTE是MDK-ARM提供的运行时环境配置文件，自动生成，不能修改
#include "RTE_Components.h"

// 包含CMSIS标准设备头文件（由CMSIS自动根据芯片型号选择对应MCU头文件）
#include  CMSIS_device_header

// 包含CMSIS-RTOS2实时操作系统核心API头文件
#include "cmsis_os2.h"

// 包含事件记录器（Event Recorder）头文件，用于调试、日志输出
#include "EventRecorder.h"

// 声明应用程序入口线程函数 app_main
// 该函数将作为RTOS的主线程被创建和执行
void app_main(void *);

// 主函数，__attribute__((noreturn)) 告诉编译器此函数不会返回
int __attribute__((noreturn)) main (void) {
    // 更新系统核心时钟配置
    // 完成系统时钟、总线时钟等初始化，确保系统时钟配置正确
    SystemCoreClockUpdate();

    // 初始化事件记录器（EventRecorder）
    // EventRecordAll：开启所有级别的事件记录
    // 1：表示立即启动事件记录器
    EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1);

    // 初始化CMSIS-RTOS2操作系统内核
    // 完成RTOS内核数据结构、内存、调度器等基础初始化
    osKernelInitialize();

    // 创建应用程序主线程 app_main
    // 参数1：线程入口函数 app_main
    // 参数2：传递给线程的参数（这里为NULL，无参数）
    // 参数3：线程属性（NULL表示使用RTOS默认属性）
    osThreadNew(app_main, NULL, NULL);

    // 判断内核状态是否为已就绪（osKernelReady）
    // 只有内核初始化成功、线程创建成功后才会进入就绪态
    if (osKernelGetState() == osKernelReady) {
        // 启动RTOS内核调度器
        // 开始线程调度，系统从此由RTOS接管，不再返回main函数
        osKernelStart();
    }

    // 无限循环
    // 正常情况下内核启动后不会执行到这里
    // 若执行到此处，说明RTOS启动失败、系统出现异常
    while(1);
}

- 2. 创建app_main.c
这是真正的进程入口，程序如下：

创建3个线程

#include "cmsis_os2.h"

void thread1(void *);
void thread2(void *);
void thread3(void *);

void app_main (void *argument) {
	(void)argument;  // 告诉编译器：我知道没用，别警告
	osThreadNew(thread1, NULL, NULL);	// Create thread1
	osThreadNew(thread2, NULL, NULL);	// Create thread2
	osThreadNew(thread3, NULL, NULL);	// Create thread3
}

- 3.创建threads.c

这是每个线程的入口函数

#include "cmsis_os2.h"
#include <stdio.h>

void __attribute__((noreturn)) thread1(void *argument){
	(void)argument; // 告诉编译器：我知道没用，别警告
	for(;;){
		printf("hello from thread 1\n");
		osDelay(1000);
	}
}

void __attribute__((noreturn)) thread2(void *argument){
	(void)argument;
	for(;;){
		printf("hello from thread 2\n");
		osDelay(1000);
	}
}

void __attribute__((noreturn)) thread3(void *argument){
	(void)argument;
	for(;;){
		printf("hello from thread 3\n");
		osDelay(1000);
	}
}

创建完程序后，工程结构如下：

- 4.设置EventRecorder的来源
这个非常有趣，保证绝大多数用过Keil的人都不知道的隐藏功能，可以直接用下拉框选择宏定义参数。

5.编译
这时候就可以用Keil MDK的最新ARM编译器进行编译了，应该没有warning和error，可能编译的时候会出现找不到.h文件的问题，只要增加编译头文件路径即可

编译输出如下：

五、调试和运行程序

- 1.用EventRecorder查看系统事件

按ctrl+F5进入调试模式
选择EventRecorder窗口

不断按F5或者按下运行按钮
就会在Event Recorder窗口不断地看到有各种事件发生

- 2.用semihosting直接看printf的输出
打开debug-printf的输出窗口

不断按F5或者按下运行按钮
就会看到各个线程的printf输出信息

六、总结