嵌入式實時操作系統(tǒng)uCOS-II：第1章 嵌入式系統(tǒng)導論

1、嵌入式實時操作系統(tǒng)uC/OS-II課程安排第一章 4課時第二章 3課時第三章 5課時第四章 3課時第五章 2課時第六章 4課時第七章 4課時第九章 2課時第十章 4課時1.5 初識C/OS-操作系統(tǒng)1992年美國人Jean Labrosse編寫適合于小巧控制器的嵌入式實時操作系統(tǒng)，應用面覆蓋了諸多領域，如照相機、醫(yī)療器械、音響設備、發(fā)動機控制、航空器、高速公路電話系統(tǒng)、自動提款機等是指micro；C是指control2000年下半年，中國電力出版社購得C/OS-一書中譯本的版權，譯者是清華大學教授紹貝貝先生和他的研究生們。C/OS-一進入中國，就受到了中國嵌入式系統(tǒng)工程師、高校師生的極大關注。

2、C/OS-是專門為單片機嵌入式系統(tǒng)應用而設計的主體代碼用的是標準的ANSI C語言編成，十分易于移植。目前已經成功地移植到了四十多種CPU上了，涵蓋8位、16位、32位和64位等多種機型，其中還包括了部分DSP芯片。所有的移植范例都能從網(wǎng)站上下載，移植十分容易，有的廠商在推出嵌入式芯片的同時就提供了C/OS-的移植代碼，如Motorla的16位56800系列單片機。C/OS-有良好應用環(huán)境和相當大的應用群體。在現(xiàn)在中國的嵌入式領域，幾乎到處都可以見到C/OS-的影子。操作系統(tǒng)的選擇uC/OS：Vxworks：嵌入式linuxwince手機 操作系統(tǒng)Symbian（塞班）是一個實時性、多任務的純

3、16位操作系統(tǒng)，具有功耗低、內存占用少等特點，非常適合手機等移動設備使用，經過不斷完善，可以支持GPRS、藍牙、SyncML、以及3G技術。目前根據(jù)人機界面的不同，Symbian體系的UI（User Interface 用戶界面）平臺分為Series 60、Series 80、Series 90、UIQ等。 手機操作系統(tǒng)iOS是由蘋果公司為iPhone開發(fā)的操作系統(tǒng)。它主要是給iPhone、iPod touch以及iPad使用。就像其基于Mac OS X的操作系統(tǒng)一樣，它也是以Darwin為基礎的。原本這個系統(tǒng)名為iPhone OS，直到2010年6月7日WWDC大會上宣布改名為iOS。 iO

4、S的系統(tǒng)架構分為四個層次：核心操作系統(tǒng)層（the Core OS layer），核心服務層（the Core Services layer），媒體層（the Media layer），可輕觸層（the Cocoa Touch layer）。系統(tǒng)操作占用大概240MB的存儲器空間。 BrewCDMA之父高通公司開發(fā)的封閉式系統(tǒng) 安裝軟件極為艱難 常見在500元以下的CDMA手機 有QQ Windows PhoneWindows Mobile系統(tǒng)包括 Pocket PC和Smartphone以及Media Centers，Pocket PC針對無線PDA，Smartphone專為手機 Palm O

5、S這是一種32位的嵌入式操作系統(tǒng)，主要運用于移動終端上。此系統(tǒng)最初由3Com公司的Palm Computing部開發(fā)，目前Palm Computing已經獨立成一家公司。Palm OS與同步軟件HotSync結合可以使移動終端與電腦上的信息實現(xiàn)同步，把臺式機的功能擴展到了移動設備上。Android 最新android 4這是Google開發(fā)的基于Linux平臺的開源手機操作系統(tǒng)。它包括操作系統(tǒng)、用戶界面和應用程序 移動電話工作所需的全部軟件，而且不存在任何以往阻礙移動產業(yè)創(chuàng)新的專有權障礙。Google與開放手機聯(lián)盟合作開發(fā)了Android（安卓），這個聯(lián)盟由包括中國移動、摩托羅拉、高通、宏達電

6、子和 T-Mobile 在內的 30 多家技術和無線應用的領軍企業(yè)組成。BlackBerry OSBlackBerry OS是Research In Motion專用的操作系統(tǒng)，第三方開發(fā) 。 第三方軟件開發(fā)商可以利用APIs以及專有的BlackBerry APIs寫軟件,但任何應用程式，如需使它限制使用某些功能，必須附有數(shù)碼簽署(digitally signed)，以便用戶能夠聯(lián)系到RIM公司的開發(fā)者的帳戶。這次簽署的程序能保障作者的申請，但并不能保證它的質量或安全代碼。 目前用戶首選的嵌入式操作系統(tǒng)Vxworks用于海陸空Vxworks用于航天 推薦讀物與網(wǎng)址嵌入式系統(tǒng)固件揭密，電子工業(yè)出

7、版社操作系統(tǒng)原理. 國防科技大學出版社,1995計算機體系結構. 高等教育出版社，2000老古開發(fā)網(wǎng)周立功單片機華恒網(wǎng)絡,嵌入式系統(tǒng)綜述嵌入式開發(fā)網(wǎng) E: /課程安排第 一 章 嵌入式系統(tǒng)導論第 二 章 嵌入式操作系統(tǒng)中的基本概念第 三 章 任務管理第 四 章 中斷與時間管理第 五 章 事件控制塊第 六 章 消息第 七 章 信號量與互斥型號量第 八 章 事件標志組第 九 章 內存管理第 十 章 移植與應用第十一 章 幾個版本的區(qū)別第一章 嵌入式系統(tǒng)導論1.1 嵌入式系統(tǒng)的基本概念1.2 嵌入式系統(tǒng)的組成結構1.3 嵌入式系統(tǒng)的基本設計方法1.4 嵌入式操作系統(tǒng)的基本概念1.5 初識C/OS-I

8、I1.1嵌入式系統(tǒng)的基本概念1.1.1 嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展概況 嵌入式應用的起源 計算機技術的分化 兩大分支的發(fā)展方向1.1.2 嵌入式系統(tǒng)的定義1.1.3 嵌入式系統(tǒng)的特點1.1嵌入式系統(tǒng)的基本概念1.1.1 嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展概況嵌入式應用的起源1946.2.15 ENIAC （Electronic Numerical Integrator And Computer）長30.48米，寬1米，占地面積170平方米，30個操作臺，約相當于10間普通房間的大小重達30噸耗電量150千瓦造價48萬美元。它包含了17,468 真空管，7,200水晶 二極管， 1,500 中轉, 70,000 電阻器,

9、10,000 電容器，1500繼電器，6000多個開關每秒執(zhí)行5000次加法或400次乘法，是繼電器計算機的1000倍、手工計算的20萬倍。承擔開發(fā)任務的“莫爾小組”由四位科學家和工程師?？颂亍⒛死?、戈爾斯坦、博克斯組成，總工程師?？颂禺敃r年僅24歲。 嵌入式應用的起源ENIAC 誕生的起因二戰(zhàn)需要研制新的大炮和導彈要求“彈道試驗研究室”提供6張火力表對導彈進行技術鑒定火力表的數(shù)學模型是非常復雜的非線性方程組，沒有準確的解，只能用數(shù)值方法近似求解計算量：每張表需要200計算員計算2個月了改變這種不利的狀況，賓夕法尼亞大學莫爾電機工程學院的莫希利（John Mauchly）于 1942年提出了

10、試制第一臺電子計算機的初始設想“高速電子管計算裝置的使用”，期望用電子管代替繼電器以提高機器的計算速度。美國軍方提供經費15萬美元 馮諾依曼（vn weumann，美籍匈牙利人）對計算機的關鍵問題作出了重要貢獻，保證了它的順利誕生。 ENIAC的意義：宣告了一個新時代的開始。從此科學計算的大門也被打開了。嵌入式應用的起源此后的近30年里：長期供養(yǎng)在機房里為少數(shù)精英所掌握用于數(shù)值求解1971.11 intel公司推出第一顆商用集成電路微處理器INTEL4004 C4004出產年份: 1971年頻率/前端總線 : 0.74MHz / 0.74MHz (4bit)封裝/針腳數(shù)量 : 陶瓷DIP /

11、16針核心技術/晶體管數(shù)量: 10微米 / 2250每秒運算6萬次運行頻率：108KHz成本不到100美元 一件劃時代的作品人類歷史上最具革新的產品之一 它是第一款商用微處理器，但不是第一款微處理器，第一款是用于F-14雄貓戰(zhàn)機中由6顆晶片組成的中央空氣數(shù)據(jù)計算機：CADC（CenterAir Data Computer），構造比4004還要簡單，速度只有9.15KHz。中國的超級計算機天河二號（Tianhe-2），300多萬個處理器，每秒執(zhí)行超過30千萬億次的計算輕易地擊敗了上屆冠軍美國橡樹嶺國家實驗室的 Titan，Titan每秒可做到17.59千萬億次計算。天河二號很有中國特色，它運行一

12、個特殊的Linux版本麒麟，該系統(tǒng)由國防科技大學開發(fā)。它也有自己的本土網(wǎng)絡設備，甚至用中國自己的處理器來驅動超級計算的管理工具。其唯一使用的美國組件是英特爾的微處理器，用來做系統(tǒng)的數(shù)學計算。嵌入式應用的起源Intel 8080/8085、8086，Motorola 的6800、68000，以及Zilog的Z80、Z8000等計算機走出機房廣泛地應用于儀器儀表、醫(yī)療設備、機器人、家用電器等領域 這個時期也被人們稱為PC時代。 1978 -80864004 808080858086 8088 80286 80386 80486 Pentium PRO Pentium MMX Pentium II

13、Pentium III Pentium 4 嵌入式應用的起源隨著計算機運算速度的飛速提高，微型機所表現(xiàn)出來的智力水平引起了控制領域的廣泛關注，將微型機嵌入到應用系統(tǒng)中，實現(xiàn)應用系統(tǒng)的智能化控制的設想和實踐蘊運而生。計算機廠家開始大量地以插件方式向用戶提供OEM產品，再由用戶根據(jù)自己的需要選擇一套適合的CPU板、存儲器板以及各種I/O插件板，并將它們嵌入到自己的系統(tǒng)設備中，從而導致了嵌入式計算機系統(tǒng)的誕生。例如，將微機配置好專用軟件、外部接口電路，并經機械、電氣加固后，安裝到飛機、大型艦船、大型電話交換機中構成自動控制系統(tǒng)或狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)等。 出于兼容性和靈活性的考慮，系列化、模塊化的單板機也問世

14、了，其典型代表是Intel公司的iSBC系列單板機Zilog公司的MCB單板機等。后來人們可以不必從選擇芯片開始，而是只要選擇各功能模塊，就能夠組建一臺專用計算機系統(tǒng)。用戶和開發(fā)者都希望從不同的廠家選購最適合的OEM產品，插入外購或自制的機箱中就形成新的系統(tǒng)，這樣就要求插件是互相兼容的，從而導致了工業(yè)控制微機系統(tǒng)總線的誕生。1976年Intel公司推出了Multibus1983年擴展為帶寬達40MB/s的Multibus。1978年由Prolog設計的簡單STD總線被廣泛應用。嵌入式應用的起源20世紀90年代，在分布控制、柔性制造、數(shù)字化通信和信息家電等巨大需求的牽引下，嵌入式應用進一步加速發(fā)

15、展。面向實時信號處理算法的DSP產品向著高速、高精度、低功耗發(fā)展。Texas推出的第三代DSP芯片TMS320C30，引導著微控制器向32位高速智能化發(fā)展。在應用方面，掌上電腦、手持PC機、機頂盒技術相對成熟，發(fā)展也較為迅速。特別是掌上電腦，1997年在美國市場上掌上電腦不過四五個品牌，而1998年底，各式各樣的掌上電腦如雨后春筍般紛紛涌現(xiàn)出來。21世紀無疑是一個網(wǎng)絡的時代，使嵌入式計算機系統(tǒng)應用到各類網(wǎng)絡中去也成為嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的重要方向。在發(fā)展?jié)摿薮蟮摹靶畔⒓译姟敝?，人們非常關注的網(wǎng)絡電話設備，即IP電話，就是一個代表。 嵌入式應用的起源計算機被嵌入到應用系統(tǒng)中，原來通用計算機的標準形態(tài)

16、便不再復現(xiàn)了，人機交互模式、處理模式、功耗模式也各不相同。為了把實現(xiàn)嵌入式應用的計算機與通用計算機系統(tǒng)區(qū)別開來，就把這種以嵌入為手段、以控制為目的的專用計算機稱作嵌入式計算機系統(tǒng)。因此，嵌入式系統(tǒng)起源于微型機時代，嵌入式系統(tǒng)的嵌入性是它的一個根本特點，其本質是將計算機嵌入到應用系統(tǒng)中去。 嵌入式應用的起源計算機技術的分化后PC從產生的背景來看，嵌入式計算機系統(tǒng)與通用計算機系統(tǒng)有著完全不同的技術要求、應用目標和技術發(fā)展方向。通用計算機系統(tǒng)的技術要求是高速、海量的數(shù)值計算；技術發(fā)展方向是總線速度的無限提升，存儲容量的無限擴大；應用目標多樣化，通過軟件的配置完成多種計算。嵌入式計算機系統(tǒng)的應用目標是

17、實現(xiàn)應用系統(tǒng)的智能化控制，技術要求是可靠、可裁減，能滿足應用對其體積、功耗等的嚴格要求，技術發(fā)展方向是追求與應用系統(tǒng)密切相關的嵌入性、專用性、智能化和可靠性的提升。計算機技術的分化-后PC時代在早期，由于嵌入式應用范圍比較狹窄，大多用于工業(yè)控制領域，人們還可以勉強將通用計算機通過改裝、加固、定制專業(yè)軟件等方法，嵌入到大型系統(tǒng)中去實現(xiàn)嵌入式應用，但隨著經濟、技術的高速發(fā)展，嵌入式應用越來越廣泛，已經深入到我們生活中的方方面面，比如：小到彩電、空調、洗衣機、手機，大到飛機、導彈、汽車等等，嵌入式應用對計算機的功能、體積、功耗、價格、重量、可靠性等方面的要求越來越苛刻，通過改造通用計算機的傳統(tǒng)方法遠

18、遠不能勝任。因此，嵌入式計算機不得不脫離通用計算機系統(tǒng)走上了獨立發(fā)展的道路。這就形成了現(xiàn)代計算機兩大分支并行發(fā)展的時期，也稱為后PC時代。 兩大分支的發(fā)展方向 嵌入式計算機系統(tǒng)與通用計算機系統(tǒng)的專業(yè)分工和獨立發(fā)展，導致了當今計算機技術的飛速發(fā)展。通用計算機領域致力于發(fā)展其專用的軟、硬件技術，不必兼顧嵌入式應用的要求，CPU已經從單核發(fā)展到雙核、四核，微機的處理速度已經遠遠超過了當年的小中型計算機，超級計算機1秒鐘已經能運算30千萬億條指令；操作系統(tǒng)的發(fā)展使計算機在具備了高速處理海量數(shù)據(jù)能力的同時，應用也越來越方便。嵌入式計算機系統(tǒng)則走上了另一條發(fā)展之路單芯片化。如果說微機開創(chuàng)了嵌入式計算機系統(tǒng)

19、的應用，那么單片機則開創(chuàng)了嵌入式計算機系統(tǒng)獨立發(fā)展的道路。在單片機的發(fā)展道路上，曾出現(xiàn)過兩種探索模式，即“模式”和“創(chuàng)新模式”。“模式”本質上是將通用計算機系統(tǒng)中的基本單元進行裁剪后，直接芯片化，構成單片微型計算機；“創(chuàng)新模式”則完全按嵌入式應用的要求，以全新的方式設計能滿足嵌入式應用要求的體系結構、指令系統(tǒng)、總線方式、管理模式、外設接口等的單片微型計算機。1976年Intel公司開發(fā)的MCS-48和隨后開發(fā)的MCS-51就是按照創(chuàng)新模式發(fā)展起來的單片形態(tài)的嵌入式系統(tǒng)。歷史證明，“創(chuàng)新模式”是嵌入式系統(tǒng)獨立發(fā)展的正確道路，MCS-51的體系結構也因此成為單片嵌入式系統(tǒng)的典型體系結構。 嵌入式計

20、算機系統(tǒng)簡稱嵌入式系統(tǒng)，它的應用發(fā)源于微機，發(fā)展于單片機，那么，究竟什么是嵌入式系統(tǒng)呢？嵌入式系統(tǒng)的定義是怎樣的呢？ 1.1.2嵌入式系統(tǒng)的定義1.1.2嵌入式系統(tǒng)的定義依據(jù)IEEE（國際電氣和電子工程師協(xié)會）的定義是：“Device used to control, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or plants”，即嵌入式系統(tǒng)為控制、監(jiān)視或者輔助設備、機器或甚至工廠運作的裝置，它是一種計算機軟件和硬件綜合體，并且特別強調“量身定制”的原則，也就是基于某種特殊的用途，設計者就會根據(jù)這些用途設計出一種截然不同

21、的系統(tǒng)來。 按照Wayne Wolf在其所著的嵌入式系統(tǒng)設計教科書上的定義是“What is an embedded system? Loosely defined, it is any device that includes a programmable computer but is not itself a general-purpose computer.”，意為“不嚴格地定義，嵌入式系統(tǒng)是包含可編程計算機的任意設備，而它本身并不是作為通用計算機而設計的?！?“一臺個人電腦不能稱之為嵌入式計算系統(tǒng)，盡管它常常被用于搭建嵌入式系統(tǒng)。 我國微機學會的定義“嵌入式系統(tǒng)是以嵌入式應用為目的的

22、計算機系統(tǒng)”，并分為系統(tǒng)級、板級、片級。系統(tǒng)級包括各類工控設備、PC104模塊等；板級包括各類CPU主板和OEM產品；片級包括各種以單片機、DSP、微處理器為核心的設備。 目前在我國流行得比較廣泛的定義“嵌入式系統(tǒng)是以應用為中心，以計算機技術為基礎，軟硬件可裁減，適應應用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積和功耗等嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)?！?ES=3C（Computer+Communication+ Consumerelectronics）+ Internet + WAP + GBS + UPS + Sensors + IP + Other ESOC。 定義嵌入式系統(tǒng)是嵌入到對象體系中的專用計算機

23、系統(tǒng)”“嵌入性”、“專用性”與“計算機系統(tǒng)”是嵌入式系統(tǒng)的三個基本要素，對象體系則是指所嵌入的應用系統(tǒng)。 按照定義，只要滿足嵌入式系統(tǒng)三要素的，都可以稱為嵌入式系統(tǒng)，因此嵌入式系統(tǒng)根據(jù)其形態(tài)和規(guī)模的不同可分為：系統(tǒng)級，包括工控機、嵌入到應用中的通用計算機等。隨著IT技術的不斷發(fā)展，通用計算機在體積、功耗、性能等各個方面都得到了空前的提高，一些嵌入式系統(tǒng)的特點也在通用計算機上得到體現(xiàn)。在一些產品上，嵌入式系統(tǒng)和通用計算機上出現(xiàn)了融合的趨勢；板級，包括各種CPU主板；芯片級，如CPU、MCU、SOC、DSP、MPU等； 在理解嵌入式系統(tǒng)的定義的時候，要分清嵌入式系統(tǒng)與嵌入式應用系統(tǒng)的區(qū)別。嵌入式應

24、用系統(tǒng)是指內部含有嵌入式系統(tǒng)的設備、裝置或者系統(tǒng)，比如：手機、數(shù)字彩電、空調、工控單元、PDA、汽車、導彈等。這種區(qū)別就好像我們常說的單片機系統(tǒng)與單片機應用系統(tǒng)的區(qū)別一樣，盡管人們常常在不嚴格的場合將單片機系統(tǒng)和單片機應用系統(tǒng)混稱，但是概念上的差別是很明顯的。 1.1.3嵌入式系統(tǒng)的特點 系統(tǒng)內核小、實時高效 專用性強 系統(tǒng)精簡 軟件固化 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)需要開發(fā)工具和環(huán)境 1.2 嵌入式系統(tǒng)的組成結構早期，分為三層結構硬件層嵌入式操作系統(tǒng)層應用程序層硬件層是基礎不同的應用對應不同的硬件環(huán)境為了便于操作系統(tǒng)在不同結構的硬件上移植，微軟提出了將操作系統(tǒng)底層與硬件相關的部分單獨抽象出來，設計成單獨的

25、硬件抽象層HAL（Hardware Abstraction Layer）的思想它通過硬件抽象層接口設計，向操作系統(tǒng)及應用程序提供對硬件進行抽象后的服務。硬件抽象層這個中間層的引入，展蔽了底層硬件的多樣性，操作系統(tǒng)不再直接面對具體的硬件環(huán)境，而是面向由這個中間層次所代表的、邏輯上的硬件環(huán)境，實現(xiàn)嵌入式操作系統(tǒng)的可移植性和跨平臺性。目前，在嵌入式領域中，HAL通常是以BSP（Board Support Package）板級支持包的形式實現(xiàn)的。這樣，原先嵌入式系統(tǒng)的3層結構逐步演化為如圖1.1的4層結構。然而，目前BSP形式的硬件抽象層還不能解決大多數(shù)操作系統(tǒng)移植和跨平臺問題。 圖1.1 嵌入式系統(tǒng)

26、組成結構圖1.2.1 硬件層圖1.2 嵌入式系統(tǒng)硬件組成結構圖BCNG開發(fā)板 嵌入式處理器嵌入式處理器是嵌入式系統(tǒng)的核心，品種總量已經超過1000種，流行的體系結構有30幾個系列，其中8051系列占多半。生產8051單片機的半導體廠家有20多個，共350多個衍生產品，僅Philips就有近100種?，F(xiàn)在幾乎每個半導體制造商都生產嵌入式處理器，越來越多的公司有自己的處理器設計部門。嵌入式處理器的尋址空間一般從64kB到16MB，處理速度從0.1MIPS到2000MIPS，常用封裝從8個引腳到144個引腳。嵌入式微處理器一般具備以下4個特點：對實時多任務有很強的支持能力，能完成多任務并且有較短的中

27、斷響應時間；具有功能很強的存儲區(qū)保護功能。這是由于嵌入式系統(tǒng)的軟件結構已模塊化，而為了避免在軟件模塊之間出現(xiàn)錯誤的交叉作用，需要設計強大的存儲區(qū)保護功能，同時也有利于軟件診斷；可擴展的處理器結構，可以滿足快速開發(fā)最高性能的嵌入式系統(tǒng)的要求；嵌入式微處理器的功耗很低，很多產品的功耗只有mW甚至W級。 嵌入式處理器嵌入式處理器的分類一般有兩種一是按功能特點分類，可分為：嵌入式微控制器（MicroControllerUnit，MCU）嵌入式微控制器又稱單片機，就是將整個計算機系統(tǒng)集成到一塊芯片中。 嵌入式微處理器（Embedded MicroProcessor Unit，EMPU）嵌入式微處理器的基

28、礎是通用計算機中的CPU嵌入式DSP處理器（Embedded Digital Signal Processor，EDSP）EDSP處理器對系統(tǒng)結構和指令進行了特殊設計，使其適合于執(zhí)行DSP算法，編譯效率較高，指令執(zhí)行速度也較高。 嵌入式片上系統(tǒng)（SystemOnChip，SOC）；在一個硅片上實現(xiàn)一個更為復雜的系統(tǒng)，這就是嵌入式片上系統(tǒng)（System On Chip，SOC）。 二是按數(shù)據(jù)總線的位數(shù)分，可分為：4位機、8位機、16位機、32位機和64位機。 嵌入式微處理器（4）國產：龍芯64位方舟32位,主頻由166MHZ提升到400MHZ 存儲器存儲器是嵌入式系統(tǒng)中的重要組成部件，用于存放程

29、序和數(shù)據(jù)。 存儲器主要有半導體材料、磁性材料和光介質材料三種 存儲器中最小的存儲單位就是一個雙穩(wěn)態(tài)半導體電路或一個CMOS晶體管或磁性材料或光介質的存儲元，它可存儲一個二進制代碼。 存儲器嵌入式系統(tǒng)中，以半導體存儲器為多。半導體存儲器種類很多，從存、取功能上可以分為只讀存儲器（Read-Only Memory，ROM）隨機存儲器（Random Access Meemory，RAM）可編程ROM（Programmable Read-Only Memory，PROM）可擦除的可編程ROM（Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM）閃存（flash M

30、emory）鐵電存儲器（FRAM） 常用的接口總線嵌入式系統(tǒng)中常用的總線主要可分為兩大類并行總線和串行總線。常用的并行總線有：CPU并行總線；工業(yè)標準結構（Industry Standard Architecture，ISA）總線；外部設備互連（Peripheral Component Interconnect，PCI）總線等。 常用的接口總線而常的串行總線較多，主要有：通用異步接收傳輸（Uiversal Asynchronous Receiver/Transmitter，UART）總線；串行通信接口（Serial Communication Interface，SCI）；串行外設接口（Ser

31、ial Peripheral Interface，SPI）總線；內部集成電路（Inter-IC，I2C）總線；IEEE1394總線、USB；RS-232總線、RS-485總線；控制器區(qū)域網(wǎng)（Controller Area Network，CAN）總線；單總線（1-Wire）和局域互連網(wǎng)絡（LocalInterconnectNetwork，LIN）總線等。 這些總線在速度、物理接口要求和通信方法學上都有所不同。串行總線與并行總線相比，最大的優(yōu)點在于總線線數(shù)少，這有利于減小系統(tǒng)的復雜性。 1.2.2 軟件結構 嵌入式系統(tǒng)的軟件結構可以分為兩種，一是無操作系統(tǒng)支持的程序結構二是基于RTOS的程序結構

32、。例如：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，假設要求完成：數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理鍵盤輸入LCD顯示打印等功能的軟件工作。 1.2.2 軟件結構1.2.3 硬件抽象層硬件抽象層隱藏特定平臺的硬件接口細節(jié)，為操作系統(tǒng)提供虛擬硬件平臺，使其具有硬件無關性，可在多種平臺上進行移植。 在嵌入式系統(tǒng)中，硬件抽象層多以BSP的形式實現(xiàn)，它完成系統(tǒng)上電后最初的硬件和軟件初始化，并對底層硬件進行封裝，使得操作系統(tǒng)不再面對具體的操作。關于BSP還存在幾種不同的理解：（1）BSP是操作系統(tǒng)的驅動程序，最著名例子就是風河系統(tǒng)公司，它傾向于這種理解；（2）驅動程序，一些嵌入式系統(tǒng)的供應商提供的驅動程序也常稱為BSP；（3）板級開發(fā)工具，因為在某

33、些BSP中往往還包括了程序編輯器、編譯連接器、嵌入式操作系統(tǒng)、底層支持庫等。一般嵌入式操作系統(tǒng)的開發(fā)者常常將BSP理解為HAL，本書采用這樣的理解。 1.2.3 硬件抽象層在絕大多數(shù)的嵌入式系統(tǒng)中，BSP是一個不可或缺的組成部分，操作系統(tǒng)啟動以前的初始化工作主要由BSP完成，盡管目前沒有統(tǒng)一的定義，但其主要功能一般可以歸納為：初始化和設備驅動，主要包括：片級初始化主要對CPU進行初始化，包括設置CPU的存儲器地址范圍、堆棧指針、程序指針、數(shù)據(jù)寄存器、控制寄存器、端口輸入輸出模式、時鐘頻率設置、屏蔽中斷等。片級初始化的過程就是把CPU從上電時的默認狀態(tài)逐步設置成系統(tǒng)所要求的工作狀態(tài)。這個過程只包

34、含對硬件的初始化。板級初始化主要對CPU外部其它硬件設備進行初始化，為隨后的操作系統(tǒng)初始化和應用程序的運行建立條件，如配置程序的數(shù)據(jù)結構和參數(shù)等。這個過程既包含硬件，又包含軟件的初始化。操作系統(tǒng)初始化，為軟件系統(tǒng)提供一個實時多任務的運行環(huán)境。在這個過程中，BSP把嵌入式CPU的控制權轉交給嵌入式操作系統(tǒng)，由操作系統(tǒng)完成余下的初始化操作，如：加載和初始化與硬件無關的設備驅動程序、建立系統(tǒng)內存區(qū)，加載并初始化網(wǎng)絡系統(tǒng)、文件系統(tǒng)等。最后，操作系統(tǒng)創(chuàng)建應用程序環(huán)境，并將控制權交給應用程序的入口。操作系統(tǒng)初始化不是BSP的主要工作，而是由BSP發(fā)起的，BSP設計的關鍵主要在于前面兩個過程。 1.3 嵌入

35、式系統(tǒng)的基本設計方法 目前，嵌入式系統(tǒng)設計流程模型有很多，如 瀑布模型 快速原型模型 螺旋模型 噴泉模型 智能模型 混合模型 增量模型 WINWIN模型 并行開發(fā)模型 基于體系結構的開發(fā)模型 基于構建的開發(fā)模型 XP方法等等 設計者可以根據(jù)設計對象復雜度和個人愛好，靈活的選擇不同的系統(tǒng)設計方法。 1.4 嵌入式操作系統(tǒng)的概念1.4.1 嵌入式操作系統(tǒng)的發(fā)展歷程嵌入式操作系統(tǒng)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的底層驅動軟件、系統(tǒng)內核、設備驅動接口、通信協(xié)議、圖形界面、標準化瀏覽器等。嵌入式操作系統(tǒng)具有通用操作系統(tǒng)的基本特點如能夠有效管理越來越復雜的系統(tǒng)資源；能夠把硬件虛擬化，使得開

36、發(fā)人員從繁忙的驅動程序移植和維護中解脫出來；能夠提供庫函數(shù)、驅動程序、工具集以及應用程序。與通用操作系統(tǒng)相比較，嵌入式操作系統(tǒng)在系統(tǒng)實時高效性、硬件的相關依賴性、軟件固態(tài)化以及應用的專用性等方面具有較為突出的特點。1.4.1 嵌入式操作系統(tǒng)的發(fā)展歷程第一階段，無操作系統(tǒng)的嵌入算法階段通過匯編語言編程對系統(tǒng)進行直接控制，運行結束后清除內存。系統(tǒng)結構和功能都相對單一，處理效率較低，存儲容量較小，幾乎沒有用戶接口，比較適合于各類專用領域中。 1.4.1 嵌入式操作系統(tǒng)的發(fā)展歷程第二階段，以嵌入式CPU為基礎、簡單操作系統(tǒng)為核心的嵌入式系統(tǒng)。 CPU 種類繁多，通用性比較差；系統(tǒng)開銷小，效率高；一般配

37、備系統(tǒng)仿真器，操作系統(tǒng)具有一定的兼容性和擴展性；應用軟件較專業(yè)，用戶界面不夠友好；操作系統(tǒng)主要用來控制系統(tǒng)負載以及監(jiān)控應用程序運行。 1.4.1 嵌入式操作系統(tǒng)的發(fā)展歷程第三階段，通用的嵌入式實時操作系統(tǒng)階段 以嵌入式操作系統(tǒng)為核心的嵌入式系統(tǒng)能運行于各種類型的微處理器上，兼容性好；內核精小、效率高，具有高度的模塊化和擴展性；具備文件和目錄管理、設備支持、多任務、網(wǎng)絡支持、圖形窗口以及用戶界面等功能；具有大量的應用程序接口；嵌入式應用軟件豐富。 1.4.1 嵌入式操作系統(tǒng)的發(fā)展歷程第四階段是以Internet為標志的嵌入式系統(tǒng)嵌入式實時操作系統(tǒng)開始向網(wǎng)絡操作系統(tǒng)方向發(fā)展，這是一個正在迅速發(fā)展的

38、階段。目前大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)還孤立于Internet之外隨著Internet的發(fā)展以及Internet技術與信息家電、工業(yè)控制技術等結合的日益密切，嵌入式設備與Internet的結合將代表著嵌入式技術的真正未來。 1.4.2 嵌入式實時操作系統(tǒng)的定義 操作系統(tǒng)的定義 實時操作系統(tǒng)的定義 嵌入式操作系統(tǒng)的結構與組成 操作系統(tǒng)的定義操作系統(tǒng)（Operating System，OS）是計算機系統(tǒng)中負責支撐應用程序運行環(huán)境以及用戶操作環(huán)境的系統(tǒng)軟件，同時也是計算機系統(tǒng)的核心與基石。它的職責通常是合理地組織計算機工作流程，控制程序的執(zhí)行，對硬件直接進行監(jiān)管，實現(xiàn)對各種計算資源（如內存、處理器時鐘等）的管理

39、、提供諸如作業(yè)管理之類的面向應用程序的服務等等。操作系統(tǒng)的理論是計算機科學中一個古老而又活躍的分支，而操作系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)則是軟件工業(yè)的基礎與核心。操作系統(tǒng)實際上是一個計算機系統(tǒng)中硬、軟件資源的總指揮部，主要有兩方面的作用：管理系統(tǒng)中的各種資源，包括硬件資源和軟件資源；為用戶提供良好的界面。 操作系統(tǒng)位于底層硬件與用戶應用程序之間，是兩者溝通的橋梁。用戶可以通過操作系統(tǒng)的用戶界面，輸入命令。操作系統(tǒng)則對命令進行解釋，驅動硬件設備，實現(xiàn)用戶要求。操作系統(tǒng)分成四大部分：驅動程序 最底層的、直接控制和監(jiān)視各類硬件的部分，它們的職責是隱藏硬件的具體細節(jié)，并向其它部分提供一個抽象的、通用的接口； 內核

40、操作系統(tǒng)之最核心部分，通常運行在最高特權級，負責提供基礎性、結構性的功能；支承庫 也稱“接口庫”，是一系列特殊的程序庫，它們職責在于把系統(tǒng)所提供的基本服務包裝成應用程序所能使用的編程接口，是最靠近應用程序的部分； 外圍 所謂外圍，是指操作系統(tǒng)中除以上三類以外的所有其它部分，通常是用于提供特定高級服務的部件。例如，在微內核結構中，大部分系統(tǒng)服務，以及UNIX/Linux中各種守護進程都通常被劃歸此列。 目前，用于通用計算機上的操作系統(tǒng)主要有兩個家族：類Unix家族和微軟Windows家族。嵌入式系統(tǒng)使用的操作系統(tǒng)多種多樣，并且很多和Windows和Unix都沒有直接的聯(lián)系。 操作系統(tǒng)的定義嵌入式

41、實時操作系統(tǒng)的定義 1實時系統(tǒng)的定義一般地說，實時系統(tǒng)是指系統(tǒng)在限定的時間內能夠提供所需要的服務水平，實時系統(tǒng)根據(jù)對于實時性要求的不同，可以分為軟實時和硬實時兩種類型。軟實時系統(tǒng)要求各個任務運行得越快越好，但并不苛求某一任務運行的時間長度。如果系統(tǒng)特定的時序得不到滿足，只會引起性能的嚴重下降，并不產生嚴重后果。硬實時系統(tǒng)不僅要求各個任務執(zhí)行無誤而且要求做到準時，如果特定的時序得不到滿足，將會引起災難性的后果。實時系統(tǒng)可分為兩種類型，即軟實時系統(tǒng)和硬實時系統(tǒng)，其特性對比如圖1.6所示。 圖1.6 兩種實時系統(tǒng)特性對比 2實時系統(tǒng)的重要特征在實時系統(tǒng)中，系統(tǒng)的正確性不僅取決于系統(tǒng)計算結果的正確性，

42、而且還取決于正確結果產生的時間（在分時系統(tǒng)中，只要滿足前者即可），即時序。如果出現(xiàn)時序和邏輯的偏差將會引起嚴重的后果。高速系統(tǒng)往往能完成實時運算，但高速系統(tǒng)不等于實時系統(tǒng)，實時系統(tǒng)強調的不僅僅是運算速度“快”，強調更多的是運算時序和邏輯的“準確”、“及時”。因此，為了滿足運算的“準確”和“及時”，系統(tǒng)行為的可預測性和可確定性是實時系統(tǒng)的重要特征。大多數(shù)實時系統(tǒng)是軟硬兩種實時系統(tǒng)的結合，它們的應用涵蓋廣泛的領域，而多數(shù)實時系統(tǒng)又是嵌入式的。這意味著計算機建在系統(tǒng)內部，用戶看不到有個計算機在系統(tǒng)里面，例如：汽車中的安全氣囊、防抱死系統(tǒng)（ABS）、衛(wèi)星系統(tǒng)、噴氣發(fā)動機控制、數(shù)字電視、數(shù)碼相機等等。

43、3嵌入式操作系統(tǒng)的定義 實時操作系統(tǒng)RTOS：泛指所有具有一定實時資源調度和通訊能力，能支持實時控制系統(tǒng)工作的操作系統(tǒng)。嵌入式操作系統(tǒng)（Real-Time embedded Operating System，RTOS 或EOS）是指支持嵌入式系統(tǒng)工作的操作系統(tǒng)。大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)都是實時系統(tǒng)，而且多是硬實時多任務系統(tǒng)，這就要求相應的嵌入式操作系統(tǒng)也必須是實時操作系統(tǒng)。所以通常認為實時操作系統(tǒng)就是嵌入式操作系統(tǒng)，有時也統(tǒng)稱為嵌入式實時操作系統(tǒng)。嵌入式操作系統(tǒng)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的底層驅動軟件、系統(tǒng)內核、設備驅動接口、通信協(xié)議、圖形界面、標準化瀏覽器等。目前，嵌入式操作

44、系統(tǒng)的品種較多，據(jù)統(tǒng)計，僅用于信息電器的嵌入式操作系統(tǒng)就有40種左右，其中較為流行的主要有： Windows CE、Palm OS、Real-Time Linux、VxWorks、C/OS-、pSOS、PowerTV以及Microware 公司的OS-9等。與通用操作系統(tǒng)相比較，嵌入式操作系統(tǒng)在系統(tǒng)實時高效性、硬件的相關依賴性、軟件固態(tài)化以及應用的專用性等方面具有較為突出的特點。實時操作系統(tǒng)作為操作系統(tǒng)的一個重要分支已成為研究的一個熱點，主要探討實時多任務調度算法和可調度性、死鎖解除等問題。 嵌入式操作系統(tǒng)的結構與組成 內核是多任務系統(tǒng)中的核心部分提供多任務，為多任務分配CPU時間提供任務管理

45、與調度、時間管理、任務間通信和同步、內存管理等重要服務，并作為系統(tǒng)調用提供給任務的使用者。內核的基本任務是任務調度和任務間通信實時內核主要有可剝奪型內核和不可剝奪型內核兩種。內核允許將系統(tǒng)分成多個獨立的任務，每個任務處理程序的一部分，從而簡化系統(tǒng)的設計過程。一個好的實時內核需要具備以下功能和特點：（1）任務管理；（2）任務間可以進行同步和通信；（3）具有實時時鐘服務功能；（4）具有中斷管理服務功能；（5）操作系統(tǒng)的行為是可知的和可預測的。操作系統(tǒng)行為的可知性和可預測性是實時操作系統(tǒng)的本質特征，系統(tǒng)的實時性強調的不是系統(tǒng)的運行速率的快和慢，而是強調能否在規(guī)定的時間內完成所需完成的任務，因此，只有

46、每個行為執(zhí)行的時間都能預測，才能使系統(tǒng)設計的實時性指標得到可靠的保證。 嵌入式操作系統(tǒng)的結構與組成 內核的結構可以分為單內核(monolithic kernel)、微內核(microkernel)、超微內核(nanokernel)、以及外核(exokernel)等 單內核結構是操作系統(tǒng)中各核心部件雜然混居的形態(tài)該結構于1960年代（亦有1950年代初之說，尚存爭議）誕生，歷史最長，是操作系統(tǒng)內核與外圍分離時的最初形態(tài)。 微內核結構是1980年代產生出來的較新的內核結構，強調結構性部件與功能性部件的分離。20世紀末，基于微內核結構，理論界中又發(fā)展出了超微內核與外內核等多種結構。盡管自1980年代

47、起，大部分理論研究都集中在以微內核為首的“新興”結構之上，然而，在應用領域之中，以單內核結構為基礎的操作系統(tǒng)卻一直占據(jù)著主導地位。 在眾多常用操作系統(tǒng)之中，除了QNX和基于Mach的UNIX等個別系統(tǒng)外，幾乎全部采用單內核結構，例如大部分的Unix、Linux，以及Windows（微軟聲稱Windows NT是基于改良的微內核架構的，盡管理論界對此存有異議）。微內核和超微內核結構主要用于研究性操作系統(tǒng)，還有一些嵌入式系統(tǒng)使用外核。 1.4.3 評價嵌入式操作系統(tǒng)的幾個重要指標 一個實時操作系統(tǒng)的實時性能的主要評測標準和指標包括系統(tǒng)響應時間、任務切換時間、中斷延遲時間、中斷響應時間、調度抖動（j

48、itter）、調度延遲等，具體的含義如下：系統(tǒng)響應時間（System Response Time）是系統(tǒng)發(fā)出處理要求到系統(tǒng)給出應答信號的時間。這是RTOS一個比較綜合的性能指標。任務切換時間（Context-Switching Time）指運行多任務時，系統(tǒng)發(fā)生任務切換、保存和恢復CPU寄存器內容的時間。任務切換所需要的時間取決于CPU有多少寄存器要出入棧。實時內核的性能不應該以每秒鐘能做多少次任務切換來評價。中斷延遲（Interrupt latency）是從硬件中斷發(fā)生到開始執(zhí)行中斷處理程序第一條指令所用的時間，也就是從中斷發(fā)生到中斷跳轉指令執(zhí)行完畢之間的這段時間。中斷響應時間 定義為從中斷

49、發(fā)生起到開始執(zhí)行中斷用戶處理程序的第一條指令所用的時間，換句話說，中斷響應是從中斷發(fā)生到剛剛開始處理異步事件之間的這段時間，它包括開始處理這個中斷前的全部開銷。調度抖動 是指一個周期性任務的周期間隔的變化。通常，實時應用以周期性任務的形式被調度，并且在硬件定時器產生一個中斷喚醒調度器時開始執(zhí)行。雖然定時器中斷可能發(fā)生得跟時鐘一樣有規(guī)律，但是許多不確定因素會導致調度器的運行時間變得不確定，導致接下來的任務的開始時間就會相應地變化，這個影響就叫調度抖動。抖動跟具體的應用緊密相關。調度器延遲 是指進行任務調度時，調度器所花費的時間。精簡的調度程序和較短的任務切換間將會獲得較好的實時性能。 1.4.4

50、嵌入式實時操作系統(tǒng)的特點 使用嵌入式操作系統(tǒng)的必要性 早期嵌入式系統(tǒng)的特點硬件設備一般都很簡單軟件的編程和調試工具也很原始程序大都采用宏匯編語言調試是一件很麻煩的事應用軟件與系統(tǒng)硬件密切相關，一般不講移植，每個系統(tǒng)軟件都從頭開發(fā)。隨著嵌入式技術逐步地向深層次發(fā)展，已經無法滿足高效率開發(fā)的需求。系統(tǒng)越來越復雜軟件開發(fā)量越來越大應用軟件從頭開發(fā)、逐行編寫的方式效率太低。于是，人們提出了大規(guī)模地移植已有程序、軟件開發(fā)工程化的思想。人們想到像使用通用計算機平臺一樣，使應用程序從硬件的關聯(lián)中脫離出來，把硬件驅動交給專用的程序來完成，同時還需要降低程序間的耦合度、解決程序之間相互通信問題，這工作都可以由操

51、作系統(tǒng)來完成。 使用嵌入式操作系統(tǒng)的必要性首先，嵌入式操作系統(tǒng)的應用提高了系統(tǒng)的可靠性。 其次，提高了開發(fā)效率，縮短了開發(fā)周期。 再次，嵌入式實時操作系統(tǒng)為了并發(fā)執(zhí)行程序提供了可能，充分挖掘了CPU特別是高性能CPU的潛能。 從某種意義上說，沒有操作系統(tǒng)的計算機（裸機）是沒有用的。在嵌入式應用中，只有把CPU嵌入到系統(tǒng)中，同時又把操作系統(tǒng)嵌入進去，才是真正的計算機嵌入式應用。開發(fā)人員一旦使用操作系統(tǒng)，就會對操作系統(tǒng)產生很大的依賴型。 使用嵌入式實時操作系統(tǒng)最大的缺點是增加了額外的 ROM/RAM 開銷， 25% 的 CPU 額外負荷，以及內核的費用。 嵌入式操作系統(tǒng)的特點（1）體積小（2）實時

52、性強（3）可剪裁（4）可靠性高（5）特殊的開發(fā)調試環(huán)境 1.4.5 嵌入式操作系統(tǒng)的分類 嵌入式操作系統(tǒng)總數(shù)超過150個國外嵌入式操作系統(tǒng)已經從簡單走向成熟國內嵌入式操作系統(tǒng)的研究開發(fā)有2種類型一類是基于國外操作系統(tǒng)二次開發(fā)完成的，如海信的基于Windows CE的機頂盒系統(tǒng)；另一類是中國自主開發(fā)的嵌入式操作系統(tǒng)，如凱思集團公司自主開發(fā)的嵌入式操作系統(tǒng)Hopen OS（女媧計劃）、北京科銀京成技術有限公司開發(fā)的道系統(tǒng)（DeltaOS）等。 1.4.5 嵌入式操作系統(tǒng)的分類從嵌入式系統(tǒng)的應用來分類面向低端設備的嵌入式操作系統(tǒng)低端設備如各種工業(yè)控制系統(tǒng)、計算機外設、民用消費品的微波爐、洗衣機、冰箱

53、等，其典型的操作系統(tǒng)是COS-。面向高端設備的嵌入式操作系統(tǒng)兩類。高端設備如信息化家電、掌上電腦、機頂盒、WAP手機、路由器，常用的操作系統(tǒng)有Windows CE、Linux等。1.4.5 嵌入式操作系統(tǒng)的分類從嵌入式操作系統(tǒng)的專業(yè)化程序來分類專用型嵌入式操作系統(tǒng)兩類。常用的專用型嵌入式操作系統(tǒng)有Smart Phone、Pocket PC、Symbian等。通用型嵌入式操作系統(tǒng)常見的通用型嵌入式操作系統(tǒng)有Linux、VxWorks、Windows CE、COS-等。1.4.5 嵌入式操作系統(tǒng)的分類按實時性要求來分類強（硬）實時性嵌入式操作系統(tǒng)強實時嵌入式操作系統(tǒng)主要面向控制、通信等領域。如Wi

54、ndRiver公司的VxWorks、ISI的pSOS、QNX系統(tǒng)軟件公司的QNX、ATI的Nucleus等。弱（軟）實時性嵌入式操作系統(tǒng)兩類。弱實時嵌入式操作系統(tǒng)主要面向消費類電子產品。這類產品包括PDA、移動電話、機頂盒、電子書、WebPhone等。如微軟面向手機應用的Smart Phone操作系統(tǒng)。 1.4.6 通用操作系統(tǒng)與嵌入式操作系統(tǒng)的區(qū)別 作為操作系統(tǒng)的一個分支，嵌入式操作系統(tǒng)具有通用操作系統(tǒng)的基本特點，但它們的區(qū)別也是很明顯的，主要表現(xiàn)在設計目標不同、調度原則不同、運行環(huán)境不同、實時特性不同、交互性和穩(wěn)定性不同等幾個方面。 1設計目標不同通用操作系統(tǒng)的設計目標是追求最大的吞吐率、

55、強調系統(tǒng)整體性能最佳。通用操作系統(tǒng)多數(shù)由分時操作系統(tǒng)發(fā)展而來，大部分支持多用戶和多進程。而分時操作系統(tǒng)的基本設計目標是：盡量縮短系統(tǒng)平均響應時間，提高系統(tǒng)的吞吐率，在單位時間內為盡可能多的用戶提供服務。通用操作系統(tǒng)中采用的很多算法和策略技巧都體現(xiàn)了這種設計原則。但也因此喪失了系統(tǒng)行為的可確定性和可預測性。嵌入式操作系統(tǒng)除了要滿足應用的功能需求外，更注重的是滿足應用的各種實時性要求。而實時性目標是采用各種算法和策略，始終保證系統(tǒng)行為的可預測性。可預測性是指在系統(tǒng)運行的任何時刻、任何情況下，嵌入式操作系統(tǒng)都能為爭奪資源（包括CPU、內存、網(wǎng)絡帶寬等）的多個實時任務合理地分配資源，使每個實時任務的實

56、時性要求都能得到滿足。系統(tǒng)行為的可預測性是嵌入式操作系統(tǒng)與通用操作系統(tǒng)的根本區(qū)別。由于它們的基本設計原則不同，導致二者在資源調度策略的選擇上、操作系統(tǒng)實現(xiàn)的方法上都有較大差異。 1.4.6 通用操作系統(tǒng)與嵌入式操作系統(tǒng)的區(qū)別 2調度原則不同通用操作系統(tǒng)為了達到最佳整體性能，其調度原則是公平法則；嵌入式操作系統(tǒng)為了保證系統(tǒng)的實時性要求，多數(shù)采用的是基于優(yōu)先級的可剝奪的調度策略。3內存管理機制不同通用計算機系統(tǒng)為了存儲和運行海量程序，通常具有海量硬盤和大容量的內存，為了高效率地運行程序，通用操作系統(tǒng)使用了虛擬內存的技術，為用戶提供一個功能強大的虛擬機，但因虛存機制引起的缺頁掉頁現(xiàn)象會給系統(tǒng)帶來不確

57、定性。嵌入式系統(tǒng)一般沒有硬盤，操作系統(tǒng)和應用程序大多一起固化在ROM中，內存資源也很有限，因此嵌入式實時操作系統(tǒng)很少或有限地使用虛存技術。 1.4.6 通用操作系統(tǒng)與嵌入式操作系統(tǒng)的區(qū)別 4穩(wěn)定性及交互性不同從硬件環(huán)境上看，通用操作系統(tǒng)針對的通用計算機系統(tǒng)，具有標準化的CPU、存儲和I/O架構。為了最大限度的兼容各種軟硬件產品，通用操作系統(tǒng)一般都要求面面俱到、具有廣泛的適應性，通用操作系統(tǒng)通過屏蔽底層資源，為開發(fā)者提供一系列標準系統(tǒng)調用來使用操作系統(tǒng)，所以通用操作系統(tǒng)一般都具有人機友好的開發(fā)界面。而嵌入式操作系統(tǒng)的硬件資源則相對比較苛刻，通常沒有標準化的存儲、I/O和顯示器架構，內存容量一般都

58、比較小，能源供給常常也很有限，要在如此緊張的資源下完成復雜的功能，就要求操作系統(tǒng)必須盡量小巧、高效。而且對于嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)者來說，通常都能夠掌握系統(tǒng)的全部資源，具有自主進行控制使用全部資源的能力，所以嵌入式操作系統(tǒng)一般不提供、也無需提供開發(fā)界面。即使提供用戶界面，嵌入式操作系統(tǒng)的用戶接口一般也不提供操作命令，它通過系統(tǒng)的調用命令向用戶程序提供服務，控制邏輯相對固定。嵌入式系統(tǒng)的工作過程是在高度自動化和高度專業(yè)化的前提下完成的，通常很少出現(xiàn)有人工干預的情況，這就要求負責系統(tǒng)管理的嵌入式操作系統(tǒng)具有較強的穩(wěn)定性。 1.4.6 通用操作系統(tǒng)與嵌入式操作系統(tǒng)的區(qū)別 5實時性不同通用操作系統(tǒng)一般是根據(jù)

59、用戶利用鍵盤和鼠標發(fā)出的命令來進行工作的，在時序上并不十分嚴格而嵌入式操作系統(tǒng)主要是對儀器設備的動作進行監(jiān)測控制，有很大一部分都具有嚴格的時序要求，特別是在像航空航天器那樣的關鍵任務系統(tǒng)中，實時性的要求可能達到微秒量級，在這樣的應用環(huán)境中，非實時的通用操作系統(tǒng)無法勝任。 1.4.6 通用操作系統(tǒng)與嵌入式操作系統(tǒng)的區(qū)別 1.5 初識C/OS-操作系統(tǒng)1992年美國人Jean Labrosse編寫適合于小巧控制器的嵌入式實時操作系統(tǒng)，應用面覆蓋了諸多領域，如照相機、醫(yī)療器械、音響設備、發(fā)動機控制、航空器、高速公路電話系統(tǒng)、自動提款機等是指micro；C是指control2000年下半年，中國電力出

60、版社購得C/OS-一書中譯本的版權，譯者是清華大學教授紹貝貝先生和他的研究生們。C/OS-一進入中國，就受到了中國嵌入式系統(tǒng)工程師、高校師生的極大關注。C/OS-是專門為單片機嵌入式系統(tǒng)應用而設計的主體代碼用的是標準的ANSI C語言編成，十分易于移植。目前已經成功地移植到了四十多種CPU上了，涵蓋8位、16位、32位和64位等多種機型，其中還包括了部分DSP芯片。所有的移植范例都能從網(wǎng)站上下載，移植十分容易，有的廠商在推出嵌入式芯片的同時就提供了C/OS-的移植代碼，如Motorla的16位56800系列單片機。C/OS-有良好應用環(huán)境和相當大的應用群體。在現(xiàn)在中國的嵌入式領域，幾乎到處都可