嵌入式操作系統(tǒng)復(fù)習(xí)

1、yC/OS-II口Micrium公司產(chǎn)品口公開源碼（教育免費(fèi)，商業(yè)收費(fèi)）口實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)口基于優(yōu)先級(jí)搶占式多任務(wù)調(diào)度口功能不完善：多任務(wù)管理和簡單內(nèi)存管理口內(nèi)核精簡：幾KB幾十KB口可裁減性好、可移植性好口最新版本2.86口工具鏈：GCC,KeilMDK-ARM,IAREWARM等第一章操作系統(tǒng)：一組控制和管理計(jì)算機(jī)軟、硬件資源，為用戶提供便捷使用計(jì)算機(jī)的程序的集合是連接硬件和軟件的橋梁作用：OS作為用戶與計(jì)算機(jī)之間的接口；OS作為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源的管理者；對(duì)資源的管理體現(xiàn)在：（1）處理機(jī)管理用于分配和控制處理機(jī)（2）存儲(chǔ)器管理主要負(fù)責(zé)內(nèi)存的分配和回收（3）I/O設(shè)備管理一一負(fù)責(zé)I/O設(shè)備的分配與

2、操縱（4）文件管理負(fù)責(zé)文件的存取、共享和保護(hù)。特點(diǎn)：并發(fā)性、共享性、虛擬性和不確定性（異步）；構(gòu)成：任務(wù)管理、存儲(chǔ)器管理、設(shè)備管理、文件管理、用戶接口1、什么是嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng)（EOS）一種支持嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的操作系統(tǒng)軟件，是嵌入式系統(tǒng)極為重要的組成部分通常包括與硬件相關(guān)的底層驅(qū)動(dòng)軟件、系統(tǒng)內(nèi)核、設(shè)備驅(qū)動(dòng)接口、通信協(xié)議、圖形界面等具有通用操作系統(tǒng)的基本特點(diǎn)能夠有效管理越來越復(fù)雜的系統(tǒng)資源能夠把硬件虛擬化，簡化的驅(qū)動(dòng)程序移植和維護(hù)能夠提供庫函數(shù)、驅(qū)動(dòng)程序、工具集以及應(yīng)用程序2、嵌入式操作系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)口優(yōu)點(diǎn)（利大于弊）程序的設(shè)計(jì)和擴(kuò)展變得容易，移植性好任務(wù)分析成模塊，簡化應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)

3、：對(duì)實(shí)時(shí)性要求苛刻的事件得到了快速、可靠的處理通過有效的系統(tǒng)服務(wù)，使得系統(tǒng)資源得到更好的利用口缺點(diǎn)：額外的存儲(chǔ)開銷25%的CPU額外負(fù)荷內(nèi)核的費(fèi)用3、嵌入式操作系統(tǒng)的構(gòu)成1）初始化工作應(yīng)用初始化：初始化任務(wù)的運(yùn)行環(huán)境請(qǐng)求分配內(nèi)存c)創(chuàng)建任務(wù)d)創(chuàng)建隊(duì)列e)創(chuàng)建管道f)創(chuàng)建事件組g)創(chuàng)建信號(hào)量h)注冊(cè)中斷處理程序2)多任務(wù)管理任務(wù)管理是嵌入式操作系統(tǒng)的核心a)任務(wù)控制例程b)任務(wù)調(diào)度任務(wù)調(diào)度策略任務(wù)狀態(tài)設(shè)置e)任務(wù)通信Ifll.dJll.即血1巾中斷IKIiudincnlpC曲制Df川iiilfijll畑耀jlhnriVilBT.誡加巒nJ1ii汗訕I(yè)冊(cè)貿(mào)QCtfilnriflnSIntEcii

4、O隨網(wǎng)a誦驗(yàn)畑tQ假r訓(xùn)fifubiFj：mII電陸n険11)i.hIrHklr*II花liiidjl如欣IulMim-ictl)3)內(nèi)存管理I/O管理5)文件系統(tǒng)圖形用戶接口備注：操作系統(tǒng)內(nèi)核包括：任務(wù)管理、內(nèi)存管理4、嵌入式系統(tǒng)的組成口嵌入式系統(tǒng)一般由嵌入式硬件和軟件組成口硬件以微處理器為核心集成存儲(chǔ)器和系統(tǒng)專用的輸入/輸出設(shè)備口軟件包括：初始化代碼及驅(qū)動(dòng)、嵌入式操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序等，這些軟件有機(jī)地結(jié)合在一起，形成系統(tǒng)特定的一體化軟件。5、嵌入式操作系統(tǒng)與通用操作系統(tǒng)的區(qū)別口嵌入式系統(tǒng)是不同于通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的一種專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)口不以獨(dú)立的物理設(shè)備的形態(tài)出現(xiàn)，即：它沒有一個(gè)統(tǒng)一的外觀，它的部

5、件根據(jù)主體設(shè)備以及應(yīng)用的需要，嵌入在該設(shè)備的內(nèi)部，發(fā)揮著運(yùn)算、處理、存儲(chǔ)以及控制等作用。書本P7區(qū)別體現(xiàn)在：地址空間內(nèi)存管理應(yīng)用方式課件：通用計(jì)算機(jī)與嵌入式系統(tǒng)對(duì)比嵌入述系統(tǒng)通用I：卜那機(jī)棗銃外觀迪特，面向隔用.各不相同具有臺(tái)式機(jī)、筆記豐尊標(biāo)準(zhǔn)外觀組腔面向應(yīng)式越處浬器總踐和件部擺1多集咸在處理器內(nèi)部，戟件與謹(jǐn)件修密集成在一起通用處理蠟、標(biāo)準(zhǔn)總線利外設(shè)軟科和硬杵相對(duì)獨(dú)立安轅押載話行方式基于固定謹(jǐn)件”口動(dòng)話行.不可慨及用戶可艮任意選擇運(yùn)行或慘改生成啟再運(yùn)廳卄屋平合采用交叉開雄方式開境平白一股采用通用計(jì)燈桝幵發(fā)平白足通用計(jì)萍機(jī)二執(zhí)開發(fā)性一般不能再啟編捏開發(fā)應(yīng)用程序可亜新編制應(yīng)用稈序網(wǎng)定.碗用軟件與操

6、作至城建合悴在累軌中運(yùn)行爭種爭樣與彗系統(tǒng)柑互獨(dú)6、嵌入式系統(tǒng)的一些特點(diǎn)嵌入式操作系統(tǒng)在嵌入式系統(tǒng)中并不是必須的1、嵌入式系統(tǒng)通常是形式多樣、面向特定應(yīng)用的一般用于特定的任務(wù)，其硬件和軟件都必須高效率地設(shè)計(jì)，量體裁衣、去除冗余，而通用計(jì)算機(jī)則是一個(gè)通用的計(jì)算平臺(tái)。它通常都具有低功耗、體積小、集成度高等特點(diǎn)，能夠把通用微處理器中許多由板卡完成的任務(wù)集成在芯片內(nèi)部。嵌入式軟件是應(yīng)用程序和操作系統(tǒng)兩種軟件的一體化程序。2、嵌入式系統(tǒng)得到多種類型的處理器和處理器體系結(jié)構(gòu)的支持通用計(jì)算機(jī)采用少數(shù)的處理器類型和體系結(jié)構(gòu)，而且主要掌握在少數(shù)大公司手里。嵌入式系統(tǒng)可采用多種類型的處理器和處理器體系結(jié)構(gòu)。在嵌入式

7、微處理器產(chǎn)業(yè)鏈上，IP設(shè)計(jì)、面向應(yīng)用的特定嵌入式微處理器的設(shè)計(jì)、芯片的制造已相成巨大的產(chǎn)業(yè)。大家分工協(xié)作，形成多贏模式。有上千種的嵌入式微處理器和幾十種嵌入式微處理器體系結(jié)構(gòu)可以選擇。3、嵌入式系統(tǒng)通常極其關(guān)注成本4、嵌入式系統(tǒng)有實(shí)時(shí)性和可靠性的要求一方面大多數(shù)實(shí)時(shí)系統(tǒng)都是嵌入式系統(tǒng)另一方面嵌入式系統(tǒng)多數(shù)有實(shí)時(shí)性的要求，軟件一般是固化運(yùn)行或直接加載到內(nèi)存中運(yùn)行，具有快速啟動(dòng)的功能。并對(duì)實(shí)時(shí)的強(qiáng)度要求各不一樣，可分為硬實(shí)時(shí)和軟實(shí)時(shí)。嵌入式系統(tǒng)一般要求具有出錯(cuò)處理和自動(dòng)復(fù)位功能，特別是對(duì)于一些在極端環(huán)境下運(yùn)行的嵌入式系統(tǒng)而言，其可靠性設(shè)計(jì)尤其重要。在大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)的軟件中一般都包括一些機(jī)制，比如

8、硬件的看門狗定時(shí)器，軟件的內(nèi)存保護(hù)和重啟動(dòng)機(jī)制。5、嵌入式系統(tǒng)使用的操作系統(tǒng)一般是適應(yīng)多種處理器、可剪裁、輕量型、實(shí)時(shí)可靠、可固化的嵌入式操作系統(tǒng)由于嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的特點(diǎn)，像嵌入式微處理器一樣，嵌入式操作系統(tǒng)也是多姿多彩的。大多數(shù)商業(yè)嵌入式操作系統(tǒng)可同時(shí)支持不同種類的嵌入式微處理器。可根據(jù)應(yīng)用的情況進(jìn)行剪裁、配置。嵌入式操作系統(tǒng)規(guī)模小，所需的資源有限如內(nèi)核規(guī)模在幾十KB。一般包括一個(gè)實(shí)時(shí)內(nèi)核，其調(diào)度算法一般采用基于優(yōu)先級(jí)的可搶占的調(diào)度算法。目前一些操作系統(tǒng)還提供了HA(HighAvailable)機(jī)制。嵌入式操作系統(tǒng)能與應(yīng)用軟件一樣固化運(yùn)行。6、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)需要專門工具和特殊方法a)多數(shù)嵌入

9、式系統(tǒng)開發(fā)意味著軟件與硬件的并行設(shè)計(jì)和開發(fā)，其開發(fā)過程一般分為幾個(gè)階段：1)產(chǎn)品定義2)軟件與硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)3)軟件與硬件集成產(chǎn)品測(cè)試與發(fā)布5)維護(hù)與升級(jí)口由于嵌入式系統(tǒng)資源有限，一般不具備自主開發(fā)能力，產(chǎn)品發(fā)布后用戶通常也不能對(duì)其中的軟件進(jìn)行修改，必須有一套專門的開發(fā)環(huán)境。口該開發(fā)環(huán)境包括專門的開發(fā)工具(包括設(shè)計(jì)、編譯、調(diào)試、測(cè)試等工具)，采用交叉開發(fā)的方式進(jìn)行7、嵌入式操作系統(tǒng)的特點(diǎn)P61)可裁剪性2)強(qiáng)實(shí)時(shí)性3)可移植性4)可擴(kuò)展性8、“C/OS-II的特點(diǎn)有源代碼源代碼公開的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)可移植性MC/OS-II的源代碼使用一致性很強(qiáng)的ANSIC編寫,與微處理器相關(guān)的代碼使用匯編語言編寫

10、的。3)可固化只要是具備合適的系列軟件工具，就可以將MC/OS-II嵌入到產(chǎn)品中作為產(chǎn)品的一部分可裁剪用戶可以在應(yīng)用程序中通過語句#defineconstants來定義所需的pC/OS-II功能模塊，以減少不必要的存儲(chǔ)空間的開支可剝奪性pC/OS-II是完全可剝奪的實(shí)時(shí)型內(nèi)核，即pC/OS-II總是運(yùn)行就緒條件下優(yōu)先級(jí)最高的任務(wù)多任務(wù)pC/OS-II可以管理64個(gè)任務(wù)，支持56個(gè)用戶任務(wù)，8個(gè)系統(tǒng)保留任務(wù)。賦予每個(gè)任務(wù)的優(yōu)先級(jí)必須是不同的，這意味著pC/OS-II不支持時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法可確定性絕大多數(shù)pC/OS-II的函數(shù)調(diào)用和服務(wù)執(zhí)行時(shí)間具有可確定性。用戶可以知道執(zhí)行了多長時(shí)間任務(wù)棧pC/

11、OS-II的每個(gè)任務(wù)都有自己的任務(wù)棧，它允許每個(gè)任務(wù)有不同的?？臻g系統(tǒng)服務(wù)pC/OS-II提供很多系統(tǒng)服務(wù)，如信號(hào)量、事件標(biāo)志、消息郵箱、消息隊(duì)列、塊兒大小固定的內(nèi)存申請(qǐng)與釋放及時(shí)間管理函數(shù)等。中斷管理中斷可以使正在執(zhí)行的任務(wù)暫時(shí)掛起。如果pC/OS-II優(yōu)先級(jí)更高的任務(wù)被該中斷喚醒，則高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)在中斷嵌套全部退出后立即執(zhí)行，中斷嵌套的數(shù)量可以達(dá)到255層。9、嵌入式系統(tǒng)、嵌入式操作系統(tǒng)的區(qū)別第二章1、嵌入式軟件的交叉開發(fā)環(huán)境口交叉開發(fā)環(huán)境是指用于嵌入式軟件開發(fā)的所有工具軟件的集合，一般包括文本編輯器、交叉編譯器、交叉調(diào)試器、仿真器、下載器等工具?？诮徊骈_發(fā)環(huán)境由宿主機(jī)和目標(biāo)機(jī)組成，宿主機(jī)

12、與目標(biāo)機(jī)之間在物理連接的基礎(chǔ)上建立起邏輯連接。宿主機(jī)(Host):是用于開發(fā)嵌入式系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)。一般為PC機(jī)(或者工作站)，具備豐富的軟硬件資源，為嵌入式軟件的開發(fā)提供全過程支持。目標(biāo)機(jī)(Target)：即所開發(fā)的嵌入式系統(tǒng)，是嵌入式軟件的運(yùn)行環(huán)境，其硬件軟件是為特定應(yīng)用定制的。在開發(fā)過程中，目標(biāo)機(jī)端需接收和執(zhí)行宿主機(jī)發(fā)出的各種命令如設(shè)置斷點(diǎn)、讀內(nèi)存、寫內(nèi)存等，將結(jié)果返回給宿主機(jī)，配合宿主機(jī)各方面的工作?？谖锢磉B接和邏輯連接:物理連接是指宿主機(jī)與目標(biāo)機(jī)通過物理線路連接在一起，連接方式主要有三種：串口、以太口和OCD（OnChipDebug）方式如JTAG、BDM等。物理連接是邏輯連接的基礎(chǔ)。邏

13、輯連接指宿主機(jī)與目標(biāo)機(jī)間按某種通信協(xié)議建立起來的通信連接，目前逐步形成了一些通信協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)。2、交叉編譯技術(shù)把在宿主機(jī)上編寫的高級(jí)語言程序編譯成可以運(yùn)行在目標(biāo)機(jī)上的代碼，即在宿主機(jī)上能夠編譯生成另一種CPU（嵌入式微處理器）上的二進(jìn)制程序。3、具體有哪些調(diào)試技術(shù)，有哪些特征、區(qū)別口交叉調(diào)試器：是指調(diào)試程序和被調(diào)試程序運(yùn)行在不同機(jī)器上的調(diào)試器,調(diào)試器通過某種方式能控制目標(biāo)機(jī)上被調(diào)試程序的運(yùn)行方式，并且通過調(diào)試器能查看和修改目標(biāo)機(jī)上的內(nèi)存、寄存器以及被調(diào)試程序中的變量等。口非交叉調(diào)試：是指仿真開發(fā)方式，用軟件模擬目標(biāo)機(jī)硬件資源環(huán)境來進(jìn)行調(diào)試軟件。交叉調(diào)試非交叉調(diào)就調(diào)試誰和被調(diào)試稈序運(yùn)疔在不同的計(jì)算

14、機(jī)上調(diào)試器和被調(diào)試程序運(yùn)行在同-臺(tái)計(jì)算機(jī)上可獨(dú)立運(yùn)行，無需操作系統(tǒng)支持需要操柞系統(tǒng)的支持被調(diào)試程序的裝載由調(diào)試器完成被調(diào)試程序的裝載由專門的Loader程序完成需妾通過外部通信的方式來控制被調(diào)試程序不需要通過外部通信的方式來控制被調(diào)試程序可以直接調(diào)試不同指令集的稈序只能頁接闔試相同指令樂的程怦交叉調(diào)試方式CrashandBurnRomMonitorSimulator方式（非交叉）交叉開發(fā)的缺點(diǎn)：硬件支持必須有目標(biāo)機(jī)或評(píng)估板易使用性普通編程人員不熟悉廉價(jià)性成本高可移植性、可擴(kuò)展性不高團(tuán)隊(duì)開發(fā)較難開發(fā)周期較長第三章1、任務(wù)指擁有所有CPU資源的簡單程序。實(shí)時(shí)應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)過程，主要包括如何把

15、問題分割成多個(gè)任務(wù)，每個(gè)任務(wù)都是整個(gè)應(yīng)用的某一部分，每個(gè)任務(wù)被賦予一定的優(yōu)先級(jí)，有一套CPU寄存器和?？臻g2、任務(wù)的管理典型的實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，每個(gè)任務(wù)都是一個(gè)無限的循環(huán)。每時(shí)每刻每個(gè)任務(wù)都處在以下5種狀態(tài)之一，這5種狀態(tài)是休眠態(tài)，就緒態(tài)、運(yùn)行態(tài)、掛起態(tài)和被中斷態(tài)。任務(wù)的五個(gè)狀態(tài)睡眠態(tài)、就緒態(tài)、運(yùn)行態(tài)、等待態(tài)、中斷服務(wù)狀態(tài)。任務(wù)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。口任務(wù)控制塊OS_tcb，主要包括：任務(wù)堆棧指針狀態(tài):優(yōu)先級(jí)任務(wù)表位置任務(wù)鏈表指針等口所有的任務(wù)控制塊分為兩條鏈表空閑鏈表使用鏈表任務(wù)切換及上下文切換的區(qū)別，任務(wù)切換是否包含上下文切換任務(wù)調(diào)度的方式剝奪和非剝奪什么是剝奪什么是非剝奪什么是可重入代碼模塊與模塊是否共

16、享，如果有共享則要考慮執(zhí)行順序優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)是什么，如何解決優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)同步、互斥（消息郵箱、信號(hào)量之類的，在后面章節(jié)）第四章MC/OS-II的優(yōu)缺點(diǎn)，如何運(yùn)行，有哪些特點(diǎn)、實(shí)時(shí)性強(qiáng)強(qiáng)在哪里MC/OS-II的結(jié)構(gòu)分成幾塊（書中有圖）具體函數(shù)的調(diào)用與應(yīng)用相關(guān)的（配置文件、？）整個(gè)內(nèi)核結(jié)構(gòu)要清楚重點(diǎn)：MC/OS-II里面的任務(wù)隊(duì)列如何刮泥、如何調(diào)度、就緒如何實(shí)現(xiàn)，如何查找優(yōu)先級(jí)，如何刪除行、列入隊(duì)、出隊(duì)、選擇最高優(yōu)先級(jí)具體任務(wù)切換的工作流程中斷，具體函數(shù)的使用嵌套中斷如何實(shí)現(xiàn)中斷服務(wù)程序中斷處理的流程MC/OS-II的初始化過程，必須做哪些工作（任務(wù)控制塊、存儲(chǔ)管理模塊等、還有變量等的初始化任務(wù)的建立、

17、空閑任務(wù)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中的任務(wù)調(diào)度算法圖、誰先執(zhí)行誰后執(zhí)行（執(zhí)行時(shí)間/周期時(shí)間）W1則說明是可調(diào)度的第五章有關(guān)任務(wù)管理所涉及到的接口，基本的應(yīng)用創(chuàng)建一個(gè)任務(wù)首先要MC/OS-II有哪些狀態(tài)任務(wù)間的通信問題，所有的同步以事件為基礎(chǔ)如何從郵箱中如何建立消息隊(duì)列、如何生成消息隊(duì)列互斥信號(hào)量如何解決優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)如何解決優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)第七章內(nèi)存管理采用什么方式具體的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時(shí)鐘的延時(shí)操作第二次課：重點(diǎn)：作業(yè)：1、畫出uC/OS-II中的中斷處理過程圖。2、簡述uC/OS-II中的中斷服務(wù)子程序的功能。3、列舉5項(xiàng)可以提高嵌入式系統(tǒng)實(shí)時(shí)效果的內(nèi)核技術(shù)。4、簡述運(yùn)用查表法將某就緒的任務(wù)插入就緒任務(wù)表。比如任務(wù)優(yōu)先級(jí)為295、簡述運(yùn)用查表法選出優(yōu)先級(jí)最高的任務(wù)的步驟。6、簡述將某就緒的任務(wù)移出就緒任務(wù)表。比如任務(wù)優(yōu)先級(jí)為37。習(xí)題：口請(qǐng)運(yùn)用相關(guān)算法，實(shí)現(xiàn)以下操作：1、從等待任務(wù)列表中刪除一個(gè)優(yōu)先級(jí)為26任務(wù)2、在等待任務(wù)列表中査找最高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)（假定當(dāng)前OSEventGrp的值是112）3、將一個(gè)任務(wù)插入到事件的等待任務(wù)列表中