第1章-嵌入式系統(tǒng)概述

1嵌入式技術(shù)基礎主講:王超中南民大計算機科學學院2ARM嵌入式系統(tǒng)-課程特點專業(yè)技術(shù)基礎課硬件系列課程之一計算機組成原理微機原理及接口技術(shù)嵌入式系統(tǒng)計算機體系結(jié)構(gòu)指定選修課以技術(shù)為主面向應用軟硬件相結(jié)合課程特點3ARM嵌入式系統(tǒng)-先修課程計算機文化課基礎(全面了解)數(shù)字邏輯提供硬件基礎計算機組成原理確立計算機部件功能掌握計算機工作原理高級語言程序設計熟悉C語言程序設計的方法掌握基本程序設計思想先修課程41.嵌入式系統(tǒng)2.嵌入式系統(tǒng)組成3.嵌入式處理器4.嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)概述51.1嵌入式系統(tǒng)1.1.1現(xiàn)實中的嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)的應用：工業(yè)自動化、國防、運輸和航天領域。

例如神州飛船和長征火箭中嵌入式系統(tǒng)，導彈的制導系統(tǒng)中的嵌入式系統(tǒng)，高檔汽車中也有多達幾十個嵌入式系統(tǒng)。

在日常生活中，幾乎所有帶有一點“智能”的家電（全自動洗衣機、電腦電飯煲…）都是嵌入式系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)廣泛的適應能力和多樣性，使得視聽、工作場所甚至健身設備中到處都有嵌入式系統(tǒng)。

嵌入式系統(tǒng)的誕生于微型計算機時代，隨其誕生現(xiàn)代計算機領域中出現(xiàn)了通用計算機與嵌入式計算機的兩大分支。通用計算機：按照高速、海量的技術(shù)發(fā)展；

嵌入式計算機系統(tǒng)：則為滿足對象系統(tǒng)嵌入式智能化控制要求發(fā)展。6現(xiàn)實中的嵌入式系統(tǒng)7

嵌入式技術(shù)無處不在處理文檔、進行工作管理和生產(chǎn)控制的計算機嵌入式技術(shù)的電子產(chǎn)品，如：MP3、PDA、手機、智能玩具，網(wǎng)絡家電、智能家電、車載電子設備等在工業(yè)和服務領域中，大量嵌入式技術(shù)也已經(jīng)應用于工業(yè)控制、數(shù)控機床、智能工具、工業(yè)機器人、服務機器人等各個行業(yè)，正在逐漸改變著傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)和服務方式8嵌入式系統(tǒng)示例——汽車控制系統(tǒng)9馬達控制器車燈嵌入式系統(tǒng)示例——汽車控制系統(tǒng)尾燈控制系統(tǒng)后車門控制系統(tǒng)前車門控制系統(tǒng)座椅控制系統(tǒng)發(fā)動器控制系統(tǒng)所有的控制系統(tǒng)都是一個完整的嵌入式系統(tǒng)10消費電子嵌入式應用信息家電智能玩具軍事電子通信設備移動存貯工控設備智能儀表汽車電子網(wǎng)絡設備工業(yè)軍事國防電子商務網(wǎng)絡嵌入式系統(tǒng)的應用領域11工業(yè)控制、工業(yè)設備過去在工業(yè)過程控制、數(shù)字機床、電力系統(tǒng)、電網(wǎng)安全、電網(wǎng)設備監(jiān)測、石油化工系統(tǒng)等方面，大部分低端型設備主要采用是８位單片機。

隨著技術(shù)發(fā)展，目前許多設備除了進行實時控制，還須將設備狀態(tài)，傳感器的信息等在顯示屏上實時顯示。

需要性能更高的控制系統(tǒng)。12嵌入式系統(tǒng)應用領域－信息家電信息家電將成為嵌入式系統(tǒng)最大的應用領域。只有按鈕、開關的電器顯然已經(jīng)不能滿足人們的日常需求。具有用戶界面，能遠程控制，智能管理的電器是未來的發(fā)展趨勢，如冰箱、空調(diào)等的網(wǎng)絡化、智能化等。13嵌入式系統(tǒng)應用領域－消費類電子14消費類電子—智能玩具、手持通訊的核心15機器人16波士頓動力公司為美軍研制的世界最先進人形機器人“阿特拉斯”（希臘神話中的大力神）。該機器人高1.83米，重149.7公斤，鋁鈦合金材質(zhì)，可執(zhí)行多種動作，包括走路、體操和操作者編程的動作。1722歲的法國患者FlorianLopes在試用仿生手。Lopes在一次事故中失去了三根手指，他是第一位試用該仿生手的法國人，它的造價是4.2萬歐元。18法國南部的Velaxu城，在國際應急管理學會的年會上，一部MVF-5多功能機器人滅火系統(tǒng)正在向一輛燃燒的汽車噴水。192013年3月19日，法國里昂，在機器人峰會Innorobo2013展會上，一名男子拿著一個TelenoidR1遠端臨場機器人。20美國“大狗”機器人，由波士頓動力公司為美國軍方研制。機器人的長度為1米，高70厘米，重量為75千克，機動性強，可在戰(zhàn)場的復雜地形中攜帶重物奔跑。21日本東京的一家機器人主題餐廳內(nèi)，一個機器人在表演。224月13日，一臺特殊武器與戰(zhàn)術(shù)（SWAT）機器人在美國Sanford城展出。23美國新奧爾良大學應屆畢業(yè)生拿著自己發(fā)明的機器人鰻魚。該機器可以進入危險水域而幾乎不會產(chǎn)生噪音。這讓它可以躲避敵方的雷達，偵測水雷。244月22日，在白宮舉辦的科技展上，美國總統(tǒng)奧巴馬與學生發(fā)明家發(fā)明的機械手握手。251月24日，德國，一條巨龍向圣誕樹噴火。266月20日，在一場汽車拉力賽上，攝像機器人在拍攝駛過的賽車。279月24日，美國弗吉尼亞州海軍基地，機器人移動靶子。281月12日，哈爾濱，機器人服務員。這家機器人餐廳的服務員是20臺這樣的機器人。29美國洛克希德·馬丁公司研發(fā)的移動魚類圍欄系統(tǒng)。該系統(tǒng)用于檢測水質(zhì)和海床變化帶來的影響，裝備有衛(wèi)星通信系統(tǒng)、指揮控制和情境感知軟件。302月15日，日本橫濱，東芝公司研發(fā)的除污機器人在一座核電站內(nèi)工作。318月16日，丹麥科學家HenrikScharfe（右）展示自己的復制品、最逼真的人形機器人Geminoid-DK，該機器人可遠程操作。323月26日，美國宇航局公布的圖片：國際空間站準備釋放一顆SpaceXDragon-2飛船。該飛船的濺落點將在加州海岸的太平洋上。332012年11月4日，美國芝加哥，31歲的美國工程師ZacVawter打算用世界上首個神經(jīng)控制仿生腿攀爬WillsTower的第103樓。341月26日，科威特駱駝賽跑俱樂部裝有機器人騎手的駱駝在賽跑。355月10日，美國宇航局最新的地球車GROVER在格陵蘭島最高處進行科學探測活動。367月26日，德國東部，機器人招待Carl向顧客打招呼。37美國X-47B無人機在喬治·華盛頓號航母上完成了第一次降落，隨后起飛。38阿特拉斯在打太極396月13日，日內(nèi)瓦機場的領路機器人。40美國宇航局的“機遇”號火星車已經(jīng)在火星上服役將近十年。411月15日，工廠自動化系統(tǒng)公司的合伙人兼總裁RosserPryor坐在一臺高性能的工業(yè)機器人旁邊。金融危機以來，該公司已經(jīng)裁員40%，但現(xiàn)在利潤卻更高。425月15日，北京，37歲的中國發(fā)明家陶向禮用廢品做成了一個機器人。機器人能作出抬腿、揮手扭脖子等各種動作，甚至連它的眼睛都能眨動。當陶相禮在機器人前方作出不同的動作時，機器人也能跟著模仿。43東芝公司展示其四腿救災機器人。該機器人能在不平整的路面上行走，避開障礙物，內(nèi)置攝像頭和輻射儀。444月22日，在墨西哥城北約60公里的特奧蒂瓦坎古城遺址，一部機器人在廢墟中考察。這是拉美國家第一次將機器人用于考古領域，它的名字叫TlalocII，它在廢墟底部發(fā)現(xiàn)了一個古老密室。4510月17日，“不可思議的仿生人”亮相美國華盛頓史密森國家航空航天博物館。這是世界上第一臺使用了假肢和人造器官的仿生機器人。46交通管理、環(huán)境監(jiān)測交通管理在車輛導航、流量控制、信息監(jiān)測與汽車服務方面，目前GPS設備已經(jīng)從尖端產(chǎn)品進入了普通百姓的家庭水文資料實時監(jiān)測，防洪體系及水土質(zhì)量監(jiān)測、堤壩安全，地震監(jiān)測網(wǎng)，實時氣象信息網(wǎng)，水源和空氣污染監(jiān)測。加油站、停車場管理47嵌入式在Internet中的應用48軍事國防領域49航天領域50·嵌入性：嵌入到對象體系中，有對象環(huán)境要求·專用性：軟、硬件按對象要求裁減·計算機：實現(xiàn)對象的智能化功能三要素：嵌入、專用、計算機嵌入式系統(tǒng)的特點:由三要素引出1.1.2嵌入式系統(tǒng)的定義及特點根據(jù)IEEE（國際電氣和電子工程師協(xié)會）的定義：嵌入式系統(tǒng)是“用于控制、監(jiān)視或者輔助操作機器和設備的裝置”（原文為devicesusedtocontrol,monitor,orassisttheoperationofequipment,machineryorplants）。簡單講，就是嵌入到對象體中的專用計算機系統(tǒng)。51嵌入式系統(tǒng)的概念

目前，對嵌入式系統(tǒng)的定義多種多樣，但沒有一種定義是全面的。下面給出兩種比較合理定義：從技術(shù)的角度定義：以應用為中心、以計算機技術(shù)為基礎、軟件硬件可裁剪、適應應用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。從系統(tǒng)的角度定義：嵌入式系統(tǒng)是設計完成復雜功能的硬件和軟件，并使其緊密耦合在一起的計算機系統(tǒng)。52嵌入式系統(tǒng)的歷史

單片機模式和計算機模式53嵌入式系統(tǒng)的相關技術(shù)與發(fā)展趨勢互聯(lián)網(wǎng)的普及半導體技術(shù)的改善3C（Compute,Communication,ConsumerElectronic

）技術(shù)的快速融合使用者的需求信息服務應用生活化相關技術(shù)：多學科交叉，計算機、電子技術(shù)、微電子技術(shù)、集成電路設計等54未來嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展趨勢551.嵌入式系統(tǒng)2.嵌入式系統(tǒng)組成3.嵌入式處理器4.嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)概述561.2嵌入式系統(tǒng)的組成微處理器、外圍硬件、嵌入式操作系統(tǒng)、應用程序以及開發(fā)環(huán)境(軟件分3層：HW/FM/AP，HW硬件驅(qū)動或接口操作；FM中間層；AP應用層）57外圍硬件:

嵌入式系統(tǒng)處理器以外的硬件，為系統(tǒng)提供運行條件(時鐘和電源部件)和部分功能(內(nèi)存、各種通訊端口等)。1.2

嵌入式系統(tǒng)的組成微處理器：是嵌入式系統(tǒng)的核心。嵌入式微處理器一般都具有較高的集成度。嵌入式操作系統(tǒng):：為應用程序提供必要運行環(huán)境（任務調(diào)度），附加任務通訊、內(nèi)存管理等功能。需移植和配置方可使用。嵌入式應用程序：在沒有操作系統(tǒng)的情況下，嵌入式的應用程序需要直接訪問寄存器或者設備的地址來操作硬件。開發(fā)環(huán)境：開發(fā)過程中起著至關重要的作用，并不是嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品的一部分，不同嵌入式系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境不同。581.3嵌入式處理器

嵌入式處理器分為以下幾大類：嵌入式微處理器；嵌入式微控制器；嵌入式DSP處理器；嵌入式片上系統(tǒng)（SOC）。嵌入式處理器按應用分：注重嵌入式處理器的尺寸、能耗和價格。應用于PDA等不注重計算的設備；注重嵌入式處理器的性能。應用于路由器等計算密集型的設備；注重嵌入式處理器的性能、尺寸、能耗和價格。應用于蜂窩電話等設備；59嵌入式微處理器（EMPU）EmbededMicroprocessorUnit(EMPU),在應用中，為了滿足嵌入式應用的特殊要求，嵌入式微處理器雖然在功能上和標準微處理器基本是一樣的，但在工作溫度、抗電磁干擾、可靠性等方面一般都做了各種增強。嵌入式微處理器優(yōu)點:體積小、重量輕、成本低、可靠性高，但是在電路板上必須包括ROM、RAM、總線接口、各種外設等器件，從而降低了系統(tǒng)的可靠性，技術(shù)保密性也較差。嵌入式微處理器及其存儲器、總線、外設等安裝在一塊電路板上，稱為單板計算機。CPUROMRAM外設1外設2單板計算機60嵌入式微控制器(MicrocontrollerUnit,MCU)

嵌入式微控制器又稱單片機，一般以某一種微處理器內(nèi)核為核心，芯片內(nèi)部集成ROM/EPROM、RAM、總線、總線邏輯、定時/計數(shù)器、WatchDog、I/O、串行口、脈寬調(diào)制輸出、A/D、D/A、FlashRAM、EEPROM等各種必要功能和外設。微控制器是目前嵌入式系統(tǒng)工業(yè)的主流。微控制器的片上外設資源一般比較豐富，適合于控制，因此稱微控制器。嵌入式微控制器種類多，括8051、P51XA、MCS-251、MCS-96/196/296、C166/167、MC68HC05/11/12/16、68300、數(shù)目眾多ARM芯片等。目前MCU占嵌入式系統(tǒng)約70％的市場份額。復位部件看門狗部件晶振部件I/O部件中斷部件ROM部件SRAM部件定時器部件CPU核61嵌入式DSP處理器（數(shù)字信號處理）DSP處理器對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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。在數(shù)字濾波、FFT、譜分析等方面DSP算法正在大量進入嵌入式領域，DSP應用正從在通用單片機中以普通指令實現(xiàn)DSP功能，過渡到采用嵌入式DSP處理器。嵌入式DSP處理器比較有代表性的產(chǎn)品是Texas，如DSP56000，DSP56100，DSP56200和DSP56300等。PHILIPS公司近年也推出了基于可重置嵌入式DSP結(jié)構(gòu)低成本、低功耗技術(shù)上制造的R.E.A.LDSP處理器，62嵌入式片上系統(tǒng)(SystemOnChip,SOC)隨著EDA的推廣和VLSI設計的普及化及半導體工藝的迅速發(fā)展，在一個硅片上實現(xiàn)一個更為復雜的系統(tǒng)的時代已來臨，即SOC，除個別無法集成的器件以外，整個嵌入式系統(tǒng)大部分均可集成到一塊或幾塊芯片中去。應用系統(tǒng)變得簡潔，對于減小體積和功耗、提高可靠性非常有利。SoC可以分為通用和專用兩類。通用系列包括Infineon的TriCore、Motorola的M-Core、某些ARM系列器件等。專用SoC一般專用于某個或某類系統(tǒng)中，不為一般用戶所知。一個有代表性的產(chǎn)品是Philips的SmartXA，它將XA單片機內(nèi)核和支持超過2048位復雜RSA算法的CCU單元制作在一塊硅片上，形成一個可加載JAVA或C語言的專用的SOC，可用于公眾互聯(lián)網(wǎng)如Internet安全方面。SOC下一步向片上網(wǎng)絡（NetworkonChip，NoC）發(fā)展631.嵌入式系統(tǒng)2.嵌入式系統(tǒng)組成3.嵌入式處理器4.嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)概述641.4嵌入式操作系統(tǒng)概述

計算機系統(tǒng)由硬件和軟件組成，初期沒有操作系統(tǒng)這個概念，用戶使用監(jiān)控程序來使用計算機。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，計算機系統(tǒng)的硬件、軟件資源也愈來愈豐富，監(jiān)控程序已不能適應計算機應用的要求。于是在六十年代中期監(jiān)控程序又進一步發(fā)展形成了操作系統(tǒng)(OperatingSystem)。發(fā)展到現(xiàn)在，廣泛使用的有三種操作系統(tǒng)：多道批處理操作系統(tǒng)分時操作系統(tǒng)實時操作系統(tǒng)651.4嵌入式操作系統(tǒng)監(jiān)控程序操作系統(tǒng)實時操作系統(tǒng)分時操作系統(tǒng)多道批處理操作系統(tǒng)

時間先后適用于多個用戶共享系統(tǒng)資源適用于計算中心等較大的計算機系統(tǒng)適用于嵌入式設備和有實時性要求的系統(tǒng)中實時操作系統(tǒng)是我們介紹的重點661.4嵌入式操作系統(tǒng)實時操作系統(tǒng)的特點IEEE的實時UNIX分委會認為實時操作系統(tǒng)應具備以下的幾點:異步的事件響應（隨機性）切換時間和中斷延遲時間確定優(yōu)先級中斷和調(diào)度搶占式調(diào)度（高優(yōu)先級任務可搶占CPU）內(nèi)存鎖定（將程序或部分程序鎖定在內(nèi)存）連續(xù)文件（把數(shù)據(jù)存儲在連續(xù)的文件上）同步（協(xié)調(diào)執(zhí)行）67實時操作系統(tǒng)的特點實時操作系統(tǒng)是事件驅(qū)動的，能對來自外界的作用和信號在限定的時間范圍內(nèi)作出響應。它強調(diào)的是實時性、可靠性和靈活性,與實時應用軟件相結(jié)合成為有機的整體起著核心作用,由它來管理和協(xié)調(diào)各項工作,為應用軟件提供良好的運行軟件環(huán)境及開發(fā)環(huán)境。從實時系統(tǒng)的應用特點來看實時操作系統(tǒng)可以分為兩種：一般實時操作系統(tǒng)嵌入式實時操作系統(tǒng)。68實時操作系統(tǒng)的特點

一般實時操作系統(tǒng)應用于實時處理系統(tǒng)的上位機和實時查詢系統(tǒng)等實時性較弱的實時系統(tǒng)，并且提供了開發(fā)、調(diào)試、運用一致的環(huán)境。

嵌入式實時操作系統(tǒng)應用于實時性要求高的實時控制系統(tǒng)，而且應用程序的開發(fā)過程是通過交叉開發(fā)來完成的，即開發(fā)環(huán)境與運行環(huán)境不一致。嵌入式實時操作系統(tǒng)具有規(guī)模小(一般在幾K～幾十K內(nèi))、

可固化使用實時性強(在毫秒或微秒數(shù)量級上)的特點。691.4嵌入式操作系統(tǒng)基本概念

對基于芯片的開發(fā)來說，應用程序一般是一個無限的循環(huán)，可稱為前后臺系統(tǒng)或超循環(huán)系統(tǒng)。后臺系統(tǒng)：循環(huán)中調(diào)用相應的函數(shù)完成相應的操作，屬于任務級；前臺系統(tǒng)：中斷或異步事件，屬于中斷級；很多基于微處理器的產(chǎn)品采用前后臺系統(tǒng)設計，例如微波爐、電話機、玩具等。在另外一些基于微處理器應用中，從省電的角度出發(fā)，平時微處理器處在停機狀態(tài)，所有事都靠中斷服務來完成?！昂笈_系統(tǒng)70基本概念

中斷服務程序處理異步事件，這部分可以看成前臺行為，前臺也叫中斷級。時間相關性很強的關鍵操作一定是靠中斷服務程序來保證的。

循環(huán)中調(diào)用相應的函數(shù)完成相應的操作，這部分可以看成后臺行為，后臺也可以叫做任務級。這種系統(tǒng)在處理的及時性上比實際可以做到的要差。ISRISRISRISR后臺前臺中斷服務程序時間——前后臺系統(tǒng)711.4嵌入式操作系統(tǒng)基本概念

操作系統(tǒng)是計算機中最基本的程序。操作系統(tǒng)負責計算機系統(tǒng)中全部軟硬資源的分配與回收、控制與協(xié)調(diào)等并發(fā)的活動，提高資源利用率；操作系統(tǒng)提供用戶接口，方便用戶使用；操作系統(tǒng)為用戶擴展新的系統(tǒng)功能提供軟件平臺?！僮飨到y(tǒng)硬件硬件驅(qū)動操作系統(tǒng)用戶程序721.4嵌入式操作系統(tǒng)基本概念

實時操作系統(tǒng)是一段在嵌入式系統(tǒng)啟動后首先執(zhí)行的背景程序，用戶的應用程序是運行于RTOS之上的各個任務，RTOS根據(jù)各個任務的要求，進行資源管理(包括CPU、存儲器、外設等)、消息管理、任務調(diào)度、異常處理等工作。在RTOS支持的系統(tǒng)中，每個任務均有一個優(yōu)先級，RTOS根據(jù)各個任務的優(yōu)先級，動態(tài)地切換各個任務，保證對實時性的要求。

——實時操作系統(tǒng)（RealTimeOperatingSystem,RTOS）731.4嵌入式操作系統(tǒng)基本概念

多任務系統(tǒng)中，內(nèi)核負責管理各個任務，為每個任務分配CPU時間，并且負責任務之間的通信。內(nèi)核提供的基本服務是任務切換。使用實時內(nèi)核可以大大簡化應用系統(tǒng)的設計，是因為實時內(nèi)核允許將應用分成若干個任務，由實時內(nèi)核來管理它們。內(nèi)核需要消耗一定的系統(tǒng)資源，比如2％～5％的CPU運行時間、RAM和ROM等。內(nèi)核提供必不可少的系統(tǒng)服務，如信號量、消息隊列、延時等。——內(nèi)核741.4嵌入式操作系統(tǒng)基本概念

調(diào)度是內(nèi)核的主要職責之一。調(diào)度就是決定該輪到哪個任務運行了。多數(shù)實時內(nèi)核是基于優(yōu)先級調(diào)度法的。每個任務根據(jù)其重要程序的不同被賦予一定的優(yōu)先級?；趦?yōu)先級的調(diào)度法指CPU總是讓處在就緒態(tài)的優(yōu)先級最高的任務先運行。然而究竟何時讓高優(yōu)先級任務掌握CPU的使用權(quán)，有兩種不同的情況，這要看用的是什么類型的內(nèi)核，是非占先式的還是占先式的內(nèi)核?！{(diào)度751.4嵌入式操作系統(tǒng)

非占先式內(nèi)核要求每個任務自我放棄CPU的所有權(quán)。非占先式調(diào)度法也稱作合作型多任務，各個任務彼此合作共享一個CPU。不按優(yōu)先級安排?！钦枷仁絻?nèi)核

當系統(tǒng)響應時間很重要時，要使用占先式內(nèi)核。因此絕大多數(shù)商業(yè)上銷售的實時內(nèi)核都是占先式內(nèi)核。最高優(yōu)先級的任務一旦就緒，總能得到CPU的控制權(quán)。按優(yōu)先級安排。——占先式內(nèi)核761.4嵌入式操作系統(tǒng)

任務的優(yōu)先級是表示任務被調(diào)度的優(yōu)先程度。每個任務都具有優(yōu)先級。任務越重要，賦予的優(yōu)先級應越高，越容易被調(diào)度而進入運行態(tài)。——任務優(yōu)先級

中斷是一種硬件機制，用于通知CPU有個異步事件發(fā)生了。中斷一旦被識別，CPU保存部分（或全部）上下文即部分或全部寄存器的值，跳轉(zhuǎn)到專門的子程序，稱為中斷服務子程序（ISR）。中斷服務子程序做事件處理，處理完成后，程序回到：1.在前后臺系統(tǒng)中，程序回到后臺程序；2.對非占先式內(nèi)核而言，程序回到被中斷了的任務；3.對占先式內(nèi)核而言，讓進入就緒態(tài)的優(yōu)先級最高的任務開始運行?！袛?7前后臺系統(tǒng)1.4嵌入式操作系統(tǒng)——中斷ISR任務ISR非占先操作系統(tǒng)任務A任務B任務CISR占先操作系統(tǒng)任務A任務B任務C781.4嵌入式操作系統(tǒng)

時鐘節(jié)拍是特定的周期性中斷?？煽醋魇窍到y(tǒng)心臟的脈動。中斷之間的時間間隔取決于不同應用，一般在10ms到200ms之間。時鐘節(jié)拍率越快，系統(tǒng)的額外開銷就越大?！獣r鐘節(jié)拍使用實時操作系統(tǒng)的必要性

嵌入式實時操作系統(tǒng)在功能復雜、系統(tǒng)龐大的應用中顯得愈來愈重要。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。使用實時操作系統(tǒng)主要有以下幾個因素：嵌入式實時操作系統(tǒng)提高了系統(tǒng)的可靠性。

提高了開發(fā)效率，縮短了開發(fā)周期。

嵌入式實時操作系統(tǒng)發(fā)揮了32位CPU的多任務潛力。

791.4嵌入式操作系統(tǒng)實時操作系統(tǒng)的優(yōu)缺點

優(yōu)點：在嵌入式實時操作系統(tǒng)環(huán)境下開發(fā)實時應用程序使程序的設計和擴展變得容易，不需要大的改動就可以增加新的功能。通過將應用程序分割成若干獨立的任務模塊，簡化了設計；對實時性要求苛刻的事件都得到了快速、可靠的處理。通過有效的系統(tǒng)服務，嵌入式實時操作系統(tǒng)使得系統(tǒng)資源得到更好的利用。缺點：但是，使用嵌入式實時操作系統(tǒng)還需要額外的ROM/RAM開銷，2~5%的CPU額外負荷，以及內(nèi)核的費用。80uClinux是一個完全符合GNU/GPL公約的操作系統(tǒng)，完全開放代碼。uClinux從Linux

2.0/2.4內(nèi)核派生而來，沿襲了主流Linux的絕大部分特性。它是專門針對沒有MMU的CPU，并且為嵌入式系統(tǒng)做了許多小型化的工作。適用于沒有虛擬內(nèi)存或內(nèi)存管理單元(MemoryManageUnit,MMU)的處理器，例如ARM7TDMI。它通常用于具有很少內(nèi)存或Flash的嵌入式系統(tǒng)。它保留了Linux的大部分優(yōu)點：穩(wěn)定、良好的移植性、優(yōu)秀的網(wǎng)絡功能、完備的對各種文件系統(tǒng)的支持、以及標準豐富的API等。1.4嵌入式操作系統(tǒng)常見的嵌入式操作系統(tǒng)——嵌入式Linux811.4嵌入式操作系統(tǒng)常見的嵌入式操作系統(tǒng)

WindowsCE是微軟開發(fā)的一個開放的、可升級的32位嵌入式操作系統(tǒng)，是基于掌上型電腦類的電子設備操作，它是精簡的Windows95。WindowsCE的圖形用戶界面相當出色。WinCE具有模塊化、結(jié)構(gòu)化和基于Win32應用程序接口以及與處理器無關等特點。WinCE不僅繼承了傳統(tǒng)的Windows圖形界面，并且在WinCE平臺上可以使用Windows95/98上的編程工具（如VisualBasic、VisualC++等）、使絕大多數(shù)的應用軟件只需簡單的修改和移植就可以在WindowsCE平臺上繼續(xù)使用。

——WinCE821.4嵌入式操作系統(tǒng)常見的嵌入式操作系統(tǒng)——VxWorksVxWorks操作系統(tǒng)是美國公司于1983年設計開發(fā)的一種嵌入式實時操作系統(tǒng)（RTOS），是嵌入式開發(fā)環(huán)境的關鍵組成部分。良好的持續(xù)發(fā)展能力、高性能的內(nèi)核以及友好的用戶開發(fā)環(huán)境，在嵌入式實時操作系統(tǒng)領域占據(jù)一席之地。它以其良好的可靠性和卓越的實時性被廣泛地應用在通信、軍事、航空、航天等高精尖技術(shù)及實時性要求極高的領域中，如衛(wèi)星通訊、軍事演習、