嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基礎(chǔ)

嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基礎(chǔ)第1頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一參考資料：1、黃智偉等嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)教程北京航空航天大學；2、馬洪連嵌入式系統(tǒng)設(shè)計教程電子工業(yè)出版社；3、王田苗嵌入式系統(tǒng)設(shè)計與實例開發(fā)北京航空航天大學；4、S3C2410數(shù)據(jù)手冊。第2頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一第一章 嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識

本章從嵌入式計算機的歷史由來、嵌入式系統(tǒng)的定義、嵌入式系統(tǒng)的基本特點、嵌入式系統(tǒng)的分類及應(yīng)用、嵌入式系統(tǒng)軟硬件各部分組成、嵌入式技術(shù)的發(fā)展趨勢等方面進行了介紹，建立起的嵌入式系統(tǒng)整體概念。

第3頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一1.1 嵌入式系統(tǒng)概述

一、嵌入式計算機 二、嵌入式系統(tǒng)的概念 三、嵌入式系統(tǒng)的特點 四、嵌入式系統(tǒng)的分類

第4頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一一、嵌入式計算機在電子計算機發(fā)展的初期，計算機一直是“供養(yǎng)”在特殊的機房中的大型、昂貴的專用設(shè)備，主要是實現(xiàn)一些特殊的數(shù)值計算。直到20世紀70年代微處理器的出現(xiàn)，計算機應(yīng)用才出現(xiàn)了歷史性的變化。這也使計算機摘掉神圣的光環(huán)走下了神壇，步入平民化的時代。同時微處理器表現(xiàn)出的智能化水平引起了設(shè)備制造、機電控制等專業(yè)人士的興趣，要求將微型機嵌入到一個控制對象的體系中，實現(xiàn)對象體系的智能化控制。第5頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一 嵌入式計算機微處理器的問世極大的促進了控制領(lǐng)域的發(fā)展，復雜的控制系統(tǒng)最初只是由簡單的設(shè)備組成，以微處理器這樣的部件作為主要的控制和反饋器件，極大的提高了系統(tǒng)的可控性和智能化。經(jīng)過發(fā)展，到80年代初微處理器及微控制器各自已發(fā)展為一個龐大的家族，以Intel公司x86為主流的應(yīng)用于個人計算機PC的微處理器格局已形成。為了區(qū)別于原有使用在PC的通用計算機，把嵌入到對象體系中、實現(xiàn)對象體系智能化控制的微控制器的計算機，稱作嵌入式計算機。第6頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一 嵌入式計算機因此，嵌入式計算機是誕生于微處理器發(fā)展時代;早期嵌入式計算機是將一個計算機嵌入到一個具體應(yīng)用的控制對象的體系中去，這些是嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的起點。這也標志著計算機進入了通用計算機與嵌入式計算機兩大分支、并行發(fā)展時代，從而導致20世紀末，計算機應(yīng)用的高速發(fā)展并由此引發(fā)了計算機分類方式的變化。第7頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一

嵌入式系統(tǒng)的概念隨著計算機技術(shù)對其它行業(yè)的廣泛滲透和與其它行業(yè)應(yīng)用技術(shù)的相互結(jié)合，以應(yīng)用為中心的分類方法變得似乎更加切合實際發(fā)展;按計算機的嵌入式應(yīng)用和非嵌入式應(yīng)用將其分為通用計算機和嵌入式計算機。而通用計算機具有一般計算機的基本標準形態(tài)，通過裝配不同的應(yīng)用軟件，以基本雷同的面目出現(xiàn)并應(yīng)用在社會的各個方面，其典型產(chǎn)品為PC；第8頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一 嵌入式系統(tǒng)的概念而非通用計算機－嵌入式計算機，則是非通用計算機形態(tài)的計算機應(yīng)用，它是以作為嵌入式系統(tǒng)的核心部件的形式隱藏在各種裝置、設(shè)備、產(chǎn)品和系統(tǒng)中。嵌入式計算機是計算機技術(shù)發(fā)展中的一種計算機存在的形式，是從計算機技術(shù)的發(fā)展中分離出來的。第9頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一從技術(shù)角度定義:嵌入式系統(tǒng)是指以應(yīng)用為中心，以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，軟件硬件可剪裁，適應(yīng)應(yīng)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)。術(shù)語嵌入式反映了這些系統(tǒng)通常是更大系統(tǒng)中的一個完整的部分，稱為嵌入的系統(tǒng)。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“控制、監(jiān)視或者輔助設(shè)備、機器和車間運行的裝置”（原文為devicesusedtocontrol，monitor，orassisttheoperationofequipment，machineryorplants）。二、嵌入式系統(tǒng)的概念第10頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一可以這樣認為，嵌入式系統(tǒng)是一種專用的計算機系統(tǒng)，作為裝置或設(shè)備的一部分。嵌入式系統(tǒng)一般由嵌入式微處理器、外圍硬件設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)以及用戶應(yīng)用程序4個部分組成?！扒度胄浴薄ⅰ皩Ｓ眯浴迸c“計算機系統(tǒng)”是嵌入式系統(tǒng)的三個基本要素，對象系統(tǒng)則是指嵌入式系統(tǒng)所嵌入的宿主系統(tǒng)。第11頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一三、嵌入式系統(tǒng)的特點它的硬件和軟件都必須高效率地設(shè)計、“量體裁衣”、去除冗余，力爭在較少的資源上實現(xiàn)更高的性能。它與通用的計算機系統(tǒng)相比具有以下顯著特點：功耗低、體積小、具有專用性嵌入式系統(tǒng)“嵌入”到對象的體系中，對對象、環(huán)境和嵌入式系統(tǒng)自身具有嚴格的要求，一般的嵌入式系統(tǒng)具有低功耗、體積小、集成度高、成本低等特點；是專用計算機系統(tǒng)第12頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一 嵌入式系統(tǒng)的特點嵌入式系統(tǒng)運行環(huán)境差異很大；嵌入式系統(tǒng)比通用PC系統(tǒng)資源少得多；實時性強，系統(tǒng)內(nèi)核??；嵌入式系統(tǒng)的目標代碼通常是固化在非易失性存儲器（ROM，EPROM，EEPROM，F(xiàn)LASH）芯片中；嵌入式系統(tǒng)高效、可靠、穩(wěn)定工作；第13頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一 嵌入式系統(tǒng)的特點具有較長的生命周期；嵌入式系統(tǒng)使用的操作系統(tǒng)一般是實時操作系統(tǒng)（RTOS），系統(tǒng)有實時約束；嵌入式系統(tǒng)需要專用開發(fā)工具和方法進行設(shè)計；嵌入式微處理器通常包含專用調(diào)試電路；嵌入式系統(tǒng)是技術(shù)密集、資金密集、高度分散、不斷創(chuàng)新的知識集成系統(tǒng)；第14頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一四、嵌入式系統(tǒng)的分類嵌入式系統(tǒng)按表現(xiàn)形式及使用硬件種類分為：系統(tǒng)中使用含程序或算法的處理器的嵌入式系統(tǒng)為芯片級嵌入；系統(tǒng)中使用某個核心模塊的嵌入式系統(tǒng)為模塊級嵌入；嵌入式系統(tǒng)按軟件實時性需求分：

非實時系統(tǒng)（如PDA）；

軟實時系統(tǒng)（如消費類產(chǎn)品）；

硬實時系統(tǒng)（工業(yè)實時控制系統(tǒng)）

第15頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一1.2嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域及發(fā)展趨勢

消費電子嵌入式應(yīng)用信息家電智能玩具軍事電子通信設(shè)備移動存貯工控設(shè)備智能儀表汽車電子網(wǎng)絡(luò)設(shè)備工業(yè)軍事國防電子商務(wù)網(wǎng)絡(luò)第16頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一第17頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一第18頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一第19頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一現(xiàn)實中的嵌入式系統(tǒng)第20頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一第21頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一第22頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一第23頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一第24頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一第25頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一第26頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一Technologieschangeourlife/work第27頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一第28頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一第29頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一第30頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一1.2.2嵌入式技術(shù)的發(fā)展趨勢1．嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展歷史從單片機的出現(xiàn)到今天各種嵌入式微處理器、微控制器的廣泛應(yīng)用，嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用可以追溯到20世紀60年代中期，例如阿波羅飛船的導航控制系統(tǒng)AGC（ApolloGuidanceComputer）。嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展歷程，大致經(jīng)歷了以下4個階段。（1）無操作系統(tǒng)階段單片機是最早應(yīng)用的嵌入式系統(tǒng)，單片機作為各類工業(yè)控制和飛機、導彈等武器裝備中的微控制器，用來執(zhí)行一些單線程的程序，完成監(jiān)測、伺服和設(shè)備指示等多種功能，一般沒有操作系統(tǒng)的支持，程序設(shè)計采用匯編語言。由單片機構(gòu)成的這種嵌入式系統(tǒng)使用簡便、價格低廉，在工業(yè)控制領(lǐng)域中得到了非常廣泛的應(yīng)用。第31頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一（2）簡單操作系統(tǒng)階段20世紀80年代，出現(xiàn)了大量具有高可靠性、低功耗的嵌入式CPU（如PowerPC等），芯片上集成有微處理器、I/O接口、串行接口及RAM、ROM等部件，面向I/O設(shè)計的微控制器在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)用。一些簡單的嵌入式操作系統(tǒng)開始出現(xiàn)并得到迅速發(fā)展，程序設(shè)計人員也開始基于一些簡單的“操作系統(tǒng)”開發(fā)嵌入式應(yīng)用軟件。此時的嵌入式操作系統(tǒng)雖然還比較簡單，但已經(jīng)初步具有了一定的兼容性和擴展性，內(nèi)核精巧且效率高，大大縮短了開發(fā)周期，提高了開發(fā)效率。（3）實時操作系統(tǒng)階段20世紀90年代，面對分布控制、柔性制造、數(shù)字化通信和信息家電等巨大市場的需求，嵌入式系統(tǒng)飛速發(fā)展。隨著硬件實時性要求的提高，嵌入式系統(tǒng)的軟件規(guī)模也不斷擴大，實時多任務(wù)操作系統(tǒng)（Real-timeOperationSystem，RTOS）逐漸形成。第32頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一系統(tǒng)能夠運行在各種不同類型的微處理器上，具備了文件和目錄管理、設(shè)備管理、多任務(wù)、網(wǎng)絡(luò)、圖形用戶界面GraphicUserInterface，GUI）等功能，并提供了大量的應(yīng)用程序接口ApplicationProgrammingInterface，API），從而使應(yīng)用軟件的開發(fā)變得更加簡單。（4）面向Internet階段進入21世紀，Internet技術(shù)與信息家電、工業(yè)控制技術(shù)等的結(jié)合日益緊密，嵌入式技術(shù)與Internet技術(shù)的結(jié)合正在推動著嵌入式系統(tǒng)的飛速發(fā)展。第33頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一1.2.2嵌入式技術(shù)的發(fā)展趨勢嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)成了一項系統(tǒng)工程，開發(fā)廠商不僅要提供嵌入式軟硬件系統(tǒng)本身，同時還要提供強大的硬件開發(fā)工具和軟件支持包。嵌入式應(yīng)用的開發(fā)需要強大的開發(fā)工具和操作系統(tǒng)的支持。Linux、WindowsCE、PalmOS等嵌入式操作系統(tǒng)迅速發(fā)展。嵌入式操作系統(tǒng)自身結(jié)構(gòu)的設(shè)計更加便于移植，具有源代碼開放、系統(tǒng)內(nèi)核小、執(zhí)行效率高、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)完整等特點，能夠在短時間內(nèi)支持更多的微處理器。計算機的新技術(shù)、新觀念開始逐步移植到嵌入式系統(tǒng)中，嵌入式軟件平臺得到進一步完善。新的微處理器層出不窮，精簡系統(tǒng)內(nèi)核，優(yōu)化關(guān)鍵算法，降低功耗和軟硬件成本。提供更加友好的多媒體人機交互界面。設(shè)備實現(xiàn)小尺寸、微功耗和低成本。連網(wǎng)成為必然趨勢。物聯(lián)網(wǎng)嵌入式軟件開發(fā)走向標準化第34頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一1.3嵌入式系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)1.3.1嵌入式系統(tǒng)硬件基本結(jié)構(gòu)介紹1.3.2嵌入式微處理器體系結(jié)構(gòu)1.3.3嵌入式微處理器的結(jié)構(gòu)和類型 1.3.3嵌入式系統(tǒng)軟件的層次結(jié)構(gòu) 第35頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一

應(yīng)用程序?qū)崟r操作系統(tǒng)（RTOS）輸入輸出接口處理器/ARM核MMU/CacheSOC/SOPCUSBGPIOIISLCDUART和IrDAADC/DACFPGA/CPLDDSP/浮點運算協(xié)處理器DMA電源管理典型的嵌入式系統(tǒng)組成人機交互接口LCD/觸摸屏、鍵盤、鼠標設(shè)備驅(qū)動程序、HAL、BSP文件系統(tǒng)/圖形用戶應(yīng)用程序接口驅(qū)動層OS層應(yīng)用層軟件硬件以太網(wǎng)看門狗及復位電路Timer/RTCCANFlashEEPROMSDRAMSRAM內(nèi)存第36頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一1.3.1嵌入式系統(tǒng)硬件基本結(jié)構(gòu)介紹 嵌入式系統(tǒng)的硬件架構(gòu)如圖下半部分所示，是以嵌入式處理器為中心，配置存儲器、I/O設(shè)備、通信模塊以及電源等必要的輔助接口組成。嵌入式系統(tǒng)是“量身定做”的“專用計算機應(yīng)用系統(tǒng)”，又不同于普通計算機組成，在實際應(yīng)用中的嵌入式系統(tǒng)硬件配置非常精簡，除了微處理器和基本的外圍電路以外，其余的電路都可以根據(jù)需要和成本進行“裁剪”、“定制化”（Customize），非常經(jīng)濟、可靠。

第37頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一 嵌入式系統(tǒng)硬件基本結(jié)構(gòu)介紹 嵌入式系統(tǒng)硬件核心是嵌入式微處理器，有時為了提高系統(tǒng)的信息處理能力，常常外接DSP和DSP協(xié)處理器（也可內(nèi)部集成）完成高性能信號處理。隨著計算機技術(shù)、微電子技術(shù)、應(yīng)用技術(shù)的不斷發(fā)展和納米芯片加工工藝技術(shù)的發(fā)展，以微處理器為核心的集成多種功能的SoC系統(tǒng)芯片已成為嵌入式系統(tǒng)的核心，在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計中，要盡可能的選擇能滿足系統(tǒng)功能接口的SoC芯片，這些SoC集成了大量的外圍USB、UART、以太網(wǎng)、AD/DA、IIS等功能模塊。

第38頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一 嵌入式系統(tǒng)硬件基本結(jié)構(gòu)介紹可編程片上系統(tǒng)SOPC(SystemOnProgrammableChip)結(jié)合了SoC和PLD、FPGA各自的技術(shù)優(yōu)點，使得系統(tǒng)具有可編程的功能，是可編程邏輯器件在嵌入式應(yīng)用中的完美體現(xiàn)，極大的提高了系統(tǒng)的在線升級、換代能力。以SoC/SOPC為核心，可以用最少的外圍部件和連接部件構(gòu)成一個應(yīng)用系統(tǒng)，滿足系統(tǒng)的功能需求，也是嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的一個方向因此現(xiàn)代嵌入式設(shè)計是以處理器/SoC/SOPC為核心，完成系統(tǒng)設(shè)計的，其外圍接口包括存儲設(shè)備、通信接口設(shè)備、擴展設(shè)備接口和輔助的機電設(shè)備（電源、連接器、傳感器等）構(gòu)成硬件系統(tǒng)。對于嵌入式硬件的各個模塊將在第三部分作全面介紹。第39頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一1.3.2嵌入式處理器嵌入式微處理器

嵌入式微控制器

嵌入式DSP嵌入式片上系統(tǒng)（SOC）多核處理器第40頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一

嵌入式微處理器嵌入式微處理器就是和通用計算機的微處理器對應(yīng)的CPU。在應(yīng)用中，早期的嵌入式系統(tǒng)是將微處理器裝配在專門設(shè)計的電路板上，在電路板上設(shè)計了和嵌入式系統(tǒng)相關(guān)的功能模塊，這樣可以滿足嵌入式系統(tǒng)體積小和功耗低的要求。目前的嵌入式處理器主要包括：Am186/88、386EX、PowerPC、Motorola68000、ARM、MIPS系列等等。第41頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一

嵌入式微控制器

嵌入式微控制器又稱為單片機，它將CPU、存儲器（少量的RAM、ROM或兩者都有）和其它外設(shè)封裝在同一片集成電路里。常見的有8051。嵌入式微控制器又稱單片機，顧名思義，就是將整個計算機系統(tǒng)集成到一塊芯片中。和嵌入式微處理器相比，微控制器的最大特點是單片化，體積大大減小，從而使功耗和成本下降、可靠性提高。第42頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一嵌入式DSP

嵌入式DSP處理器有兩個發(fā)展方向：是嵌入式DSP處理器和嵌入式處理器經(jīng)過單片化設(shè)計，片上增加豐富的外設(shè)成為具有高性能DSP功能的SoC；是在通用微處理器、微控制器或SoC中增加DSP協(xié)處理器，例如Intel的MCS-296和Siemens的TriCore。第43頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一典型嵌入式處理器介紹MIPS處理器

PowerPC處理器

Sparc處理器

ARM處理器

第44頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一嵌入式SoC20世紀90年代后，嵌入式系統(tǒng)設(shè)計從以嵌入式微處理器/DSP為核心的“集成電路”級設(shè)計不斷轉(zhuǎn)向“集成系統(tǒng)”級設(shè)計，提出了SoC的基本概念。目前嵌入式系統(tǒng)已進入單片系統(tǒng)SoC的設(shè)計階段，并開始逐步進入實用化、規(guī)范化階段，集成電路已進入SoC的設(shè)計流程。第45頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一嵌入式SoC單片系統(tǒng)設(shè)計如果從零開始，這既不現(xiàn)實也無必要。因為除了設(shè)計不成熟、未經(jīng)過時間考驗，系統(tǒng)性能和質(zhì)量得不到保證外，還會因為設(shè)計周期太長而失去商業(yè)價值。為了加快單片系統(tǒng)設(shè)計周期和提高系統(tǒng)的可靠性，目前最有效的一個途徑就是通過授權(quán)，使用已成熟且經(jīng)過優(yōu)化的IP內(nèi)核模塊來進行設(shè)計集成和二次開發(fā)，利用膠粘邏輯技術(shù)GLT（GlueLogicTechnology），把這些IP內(nèi)核模塊嵌入到SoC中。第46頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一嵌入式片上系統(tǒng)IP核（IntellectualPropertyCore，知識產(chǎn)權(quán)核）SOC（SystemOnChip，片上系統(tǒng)）是90年代中期出現(xiàn)的一個概念，并成為現(xiàn)代集成電路設(shè)計的發(fā)展方向。SOC是指在單芯片上集成數(shù)字信號處理器、微控制器、存儲器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、接口電路等電路模塊，可以直接實現(xiàn)信號采集、轉(zhuǎn)換、存儲、處理等功能。IP核是指具有知識產(chǎn)權(quán)的、功能具體、接口規(guī)范、可在多個集成電路設(shè)計中重復使用的功能模塊，是實現(xiàn)系統(tǒng)芯片（SOC）的基本構(gòu)件。

第47頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一IP核分為用硬件描述語言（hardwareDescriptionLanguage，HDL）文本形式提交給用戶，經(jīng)過RTL級設(shè)計優(yōu)化和功能驗證，但其中不含有任何具體的物理信息的軟核（SoftIPCore）；完成軟核所有的設(shè)計外，還完成了門級電路綜合和時序仿真等設(shè)計環(huán)節(jié)，一般以門級電路網(wǎng)表的形式提供給用戶的固核（FirmIPCore）；基于物理描述，并經(jīng)過工藝驗證，具有可保證的性能，提供給用戶的形式是電路物理結(jié)構(gòu)掩模版圖和全套工藝文件的硬核（HardIPCore）。IP軟核以源代碼的形式提供的，IP知識產(chǎn)權(quán)不易保護。IP硬核易于實現(xiàn)IP保護，缺點是靈活性和可移植性差。目前全球IP核市場處于快速成長的階段，EDA聯(lián)盟、RAPID聯(lián)盟、VCX聯(lián)盟與VSIA聯(lián)盟等都在積極推動IP核的開發(fā)、應(yīng)用及推廣。其中，EDA聯(lián)盟主要是以如何提供更好的EDA軟件工具為主，VSIA聯(lián)盟主要針對IP核的定義、開發(fā)、授權(quán)及測試等建立一個公開的共性規(guī)范。ARM、Rambus和MIPS在十大IP供應(yīng)商排行中居前3位。第48頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一嵌入式SoC當然，并不是所需要的IP內(nèi)核模塊都可以從市場上買得到。為了壟斷市場，有一些公司開發(fā)出來的關(guān)鍵IP內(nèi)核模塊（至少暫時）是不愿意授權(quán)轉(zhuǎn)讓使用的。像這樣的IP內(nèi)核模塊就不得不自己組織力量來開發(fā)。而ARM公司以IP提供者的身份向各大半導體制造商出售知識產(chǎn)權(quán)，自己卻不介入芯片的生產(chǎn)和銷售。ARM芯核的卓越特性，使其成為32位嵌入式應(yīng)用開發(fā)工程師的首選;基于ARM處理器核的SoC芯片的應(yīng)用開發(fā)得到廣泛的應(yīng)用。SoC芯片已經(jīng)成為提高移動通信、網(wǎng)絡(luò)、信息家電、高速計算、多媒體應(yīng)用及軍用電子系統(tǒng)性能的核心器件，是嵌入式系統(tǒng)的硬件核心。第49頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一嵌入式SoC舉例我們以HMS30C7202為例講述一個實際的SoC。HMS30C7202是韓國現(xiàn)代公司開發(fā)的基于ARM720T內(nèi)核、主頻為70MHz、功能非常強大高集成度的片上系統(tǒng)，它片內(nèi)外設(shè)的資源很多，廣泛應(yīng)用于PDA、智能電器、工業(yè)控制、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、音頻設(shè)備、電子圖書、POS等。圖是HMS30C7202的功能和系統(tǒng)配置圖。其片上外圍設(shè)備包括UART、USB、PS2和CAN接口，I2S接口通過外部DAC提供高質(zhì)量的音頻輸出。電源管理單元的特點是低功耗。第50頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一第51頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一多核處理器雙核或多核處理器早已在SOC、多媒體、網(wǎng)絡(luò)等一些嵌入式處理器中采用。但真正引人注目的是多核技術(shù)被引入到最高性能的通用處理器中。將兩個或多個CPU核封裝在一個芯片內(nèi)部，可節(jié)省大量的晶體管和封裝成本，同時還能顯著提高處理器的性能。另外，由于多核處理器對外的“界面”是統(tǒng)一的，用戶不會在主板、硬件體系方面做大的改變，從兼容性和系統(tǒng)升級成本方面來考慮有諸多的優(yōu)勢。實現(xiàn)兩個或多個內(nèi)核協(xié)調(diào)工作通常采用對稱（Symmetric）多處理技術(shù)和非對稱多處理（Asymmetric）兩種方式。例如IBMPower4處理器采用對稱多處理技術(shù)，將兩顆完全一樣的處理器封裝在一個芯片內(nèi)，達到雙倍或接近雙倍的處理性能，由于共享了緩存和系統(tǒng)總線，因此這種做法的優(yōu)點是能節(jié)省運算資源。例如TI公司的OMAP5910雙核處理器采用一種非對稱多處理的工作方式，即兩個處理內(nèi)核彼此不同，各自處理和執(zhí)行特定的功能，在軟件的協(xié)調(diào)下分擔不同的計算任務(wù)，比如一個執(zhí)行加密，而另一個執(zhí)行TCP/IP協(xié)議處理。第52頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一嵌入式外圍接口電路和設(shè)備接口根據(jù)外圍設(shè)備的功能可分為以下5類

存儲器類型通信接口輸入輸出設(shè)備設(shè)備擴展接口電源及輔助設(shè)備第53頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一設(shè)備擴展接口

簡單的嵌入式系統(tǒng)如具有簡單的記事本、備忘錄以及日程計劃等功能的PDA，它所需要存儲的數(shù)據(jù)量并不需要很大的內(nèi)存。由于目前的嵌入式系統(tǒng)功能越來越復雜，需要大容量內(nèi)存，大的內(nèi)存使得系統(tǒng)成本和體積加大。目前一些高端的嵌入式系統(tǒng)都會預留可擴展存儲設(shè)備接口，為日后用戶有特別需求時，可購買符合擴展接口規(guī)格的裝置直接接入系統(tǒng)使用。

常用的擴展卡還有各種CF卡、SD卡、MemoryStick等。目前高端的嵌入式系統(tǒng)都留有一定的擴展卡接口。

第54頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一1.3.3嵌入式系統(tǒng)軟件的層次結(jié)構(gòu)如當設(shè)計一個簡單的應(yīng)用程序時，可以不使用操作系統(tǒng)，但是當設(shè)計較復雜的程序時，可能就需要一個操作系統(tǒng)（OS）來管理、控制內(nèi)存、多任務(wù)、周邊資源等等。依據(jù)系統(tǒng)所提供的程序界面來編寫應(yīng)用程序，可以大大的減少應(yīng)用程序員的負擔。對于使用操作系統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)來說，嵌入式系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)一般包含四個層面：設(shè)備驅(qū)動層、實時操作系統(tǒng)（RTOS）、應(yīng)用程序接口（API）層、實際應(yīng)用程序?qū)印Ｓ行┵Y料將應(yīng)用程序接口API歸屬于OS層，如圖1-1的上半部分所示的嵌入式系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)，是按三層劃分的。由于硬件電路的可裁減性和嵌入式系統(tǒng)本身的特點，其軟件部分也是可裁減的。對于功能簡單僅包括應(yīng)用程序的嵌入式系統(tǒng)一般不使用操作系統(tǒng)，僅有應(yīng)用程序和設(shè)備驅(qū)動程序。現(xiàn)代高性能嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用越來越廣泛，操作系統(tǒng)使用成為必然發(fā)展趨勢。本節(jié)主要講述的具有操作系統(tǒng)的嵌入式軟件層次。第55頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一1．中間層中間層也稱為硬件抽象層（HardwareAbstractLayer，HAL）或板級支持包（BoardSupportPackage，BSP），位于硬件層和軟件層之間，將系統(tǒng)上層軟件與底層硬件分離開來。BSP作為上層軟件與硬件平臺之間的接口，需要為操作系統(tǒng)提供操作和控制具體硬件的方法。不同的操作系統(tǒng)具有各自的軟件層次結(jié)構(gòu)，BSP需要為不同的操作系統(tǒng)提供特定的硬件接口形式。BSP使上層軟件開發(fā)人員無需關(guān)心底層硬件的具體情況，根據(jù)BSP層提供的接口即可進行開發(fā)。BSP是一個介于操作系統(tǒng)和底層硬件之間的軟件層次，包括了系統(tǒng)中大部分與硬件聯(lián)系緊密的軟件模塊。BSP一般包含相關(guān)底層硬件的初始化、數(shù)據(jù)的輸入／輸出操作和硬件設(shè)備的配置等功能。第56頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一（1）嵌入式系統(tǒng)硬件初始化系統(tǒng)初始化過程按照自底向上、從硬件到軟件的次序依次可以分為片級初始化、板級初始化和系統(tǒng)級初始化3個主要環(huán)節(jié)。①片級初始化是一個純硬件的初始化過程，包括設(shè)置嵌入式微處理器的核心寄存器和控制寄存器、嵌入式微處理器核心工作模式和嵌入式微處理器的局部總線模式等。片級初始化把嵌入式微處理器從上電時的默認狀態(tài)設(shè)置成系統(tǒng)所要求的工作狀態(tài)。②板級初始化是一個同時包含軟硬件兩部分在內(nèi)的初始化過程，完成嵌入式微處理器以外的其他硬件設(shè)備的初始化，設(shè)置某些軟件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和參數(shù)，為隨后的系統(tǒng)級初始化和應(yīng)用程序的運行建立硬件和軟件環(huán)境。③系統(tǒng)級初始化主要進行操作系統(tǒng)的初始化。BSP將對嵌入式微處理器的控制權(quán)轉(zhuǎn)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，包含加載和初始化與硬件無關(guān)的設(shè)備驅(qū)動程序，建立系統(tǒng)內(nèi)存區(qū)，加載并初始化其他系統(tǒng)軟件模塊，如網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、文件系統(tǒng)等。最后，操作系統(tǒng)創(chuàng)建應(yīng)用程序環(huán)境，并將控制權(quán)交給應(yīng)用程序的入口。第57頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一（2）硬件相關(guān)的設(shè)備驅(qū)動程序

BSP中包含硬件相關(guān)的設(shè)備驅(qū)動程序，但是這些設(shè)備驅(qū)動程序通常不直接由BSP使用，而是在系統(tǒng)初始化過程中由BSP將他們與操作系統(tǒng)中通用的設(shè)備驅(qū)動程序關(guān)聯(lián)起來，并在隨后的應(yīng)用中由通用的設(shè)備驅(qū)動程序調(diào)用，實現(xiàn)對硬件設(shè)備的操作。2．系統(tǒng)軟件層

系統(tǒng)軟件層通常包含有實時多任務(wù)操作系統(tǒng)（Real-timeOperationSystem，RTOS）、文件系統(tǒng)、圖形用戶接口（GraphicUserInterface，GUI）、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及通用組件模塊組成。RTOS是嵌入式應(yīng)用軟件的基礎(chǔ)和開發(fā)平臺。（1）嵌入式操作系統(tǒng)（EmbeddedOperatingSystem，EOS）EOS負責嵌入式系統(tǒng)的軟件、硬件的資源分配、任務(wù)調(diào)度，控制協(xié)調(diào)。第58頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一EOS除具備了一般操作系統(tǒng)最基本的任務(wù)調(diào)度、同步機制、中斷處理、文件處理等功能外，還具有如下特點：強實時性；支持開放性和可伸縮性的體系結(jié)構(gòu)，具有可裁減性；提供統(tǒng)一的設(shè)備驅(qū)動接口；提供操作方便、簡單、友好的圖形GUI和圖形界面；支持TCP/IP協(xié)議及其他協(xié)議，提供TCP/UDP/IP/PPP協(xié)議支持及統(tǒng)一的MAC訪問層接口，提供強大的網(wǎng)絡(luò)功能；嵌入式操作系統(tǒng)的用戶接口通過系統(tǒng)的調(diào)用命令向用戶程序提供服務(wù)；嵌入式系統(tǒng)一旦開始運行就不需要用戶過多的干預；嵌入式操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件被固化在嵌入式系統(tǒng)計算機的ROM中；具有良好的硬件適應(yīng)性（可移植性）。（2）文件系統(tǒng)嵌入式文件系統(tǒng)與通用操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)不完全相同，主要提供文件存儲、檢索和更新等功能，一般不提供保護和加密等安全機制。嵌入式文件系統(tǒng)通常支持FAT32、JFFS2、YAFFS等幾種標準的文件系統(tǒng)，一些嵌入式文件系統(tǒng)還支持自定義的實時文件系第59頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一介質(zhì)，配置可同時打開的最大文件數(shù)等。同時，嵌入式文件系統(tǒng)可以方便的掛接不同存儲設(shè)備的驅(qū)動程序，支持多種存儲設(shè)備。嵌入式文件系統(tǒng)以系統(tǒng)調(diào)用和命令方式提供文件的各種操作，如設(shè)置、修改對文件和目錄的存取權(quán)限，提供建立、修改、改變和刪除目錄等服務(wù)，提供創(chuàng)建、打開、讀寫、關(guān)閉和撤銷文件等服務(wù)。（3）圖形用戶接口（GUI）GUI使用戶可以通過窗口、菜單、按鍵等方式來方便地操作計算機或者嵌入式系統(tǒng)。嵌入式GUI與PC機上的GUI有著明顯的不同，嵌入式系統(tǒng)的GUI要求具有輕型、占用資源少、高性能、高可靠性、便于移植、可配置等特點。第60頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一實現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)中的圖形界面一般采用下面的幾種方法：針對特定的圖形設(shè)備輸出接口，自行開發(fā)相應(yīng)的功能函數(shù)；購買針對特定嵌入式系統(tǒng)的圖形中間軟件包；采用源碼開放的嵌入式GUI系統(tǒng)；使用獨立軟件開發(fā)商提供的嵌入式GUI產(chǎn)品。3．應(yīng)用軟件層應(yīng)用軟件層用來實現(xiàn)對被控對象的控制功能，由所開發(fā)的應(yīng)用程序組成，面向被控對象和用戶。為方便用戶操作，通常需要提供一個友好的人機界面。第61頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一 嵌入式系統(tǒng)軟件的層次結(jié)構(gòu)具有操作系統(tǒng)的嵌入式軟件層次驅(qū)動層程序?qū)崟r操作系統(tǒng)（RTOS）操作系統(tǒng)的應(yīng)用程序接口（API）應(yīng)用程序第62頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一1.4嵌入式操作系統(tǒng)

1.4.1嵌入式操作系統(tǒng) 1.4.2嵌入式實時操作系統(tǒng) 1.4.3典型嵌入式操作系統(tǒng)介紹

第63頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一1.4.1嵌入式操作系統(tǒng)計算機由硬件和軟件兩部分組成，操作系統(tǒng)OS(OperatingSystem)是配置在計算機硬件上的第一層軟件，在計算機系統(tǒng)中占據(jù)了特殊重要的地位；操作系統(tǒng)可以解釋或理解為補平硬件差異的界面或是說隱藏硬件，讓應(yīng)用程序可以在上面運行。通過由操作系統(tǒng)統(tǒng)一所提供出來的系統(tǒng)界面來寫應(yīng)用程序，無須考慮到不同硬件所造成的差異，讓程序設(shè)計人員能夠?qū)Ｗ⒂谒瞄L領(lǐng)域的開發(fā)第64頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)一般具有實時特點。所謂實時系統(tǒng)，是指一個優(yōu)先等級高的任務(wù)能夠獲得立即的、沒有延遲的服務(wù)，它不需要等候任何其它任務(wù)。而且在得到CPU的使用權(quán)后，它可以一直執(zhí)行到工作結(jié)束或是有更高等級的進程出現(xiàn)為止。1.RTOS是指能夠在指定或者確定的時間內(nèi)完成系統(tǒng)功能和對外部或內(nèi)部、同步或異步時間做出響應(yīng)的系統(tǒng)，系統(tǒng)能夠處理和存儲控制系統(tǒng)所需要的大量數(shù)據(jù)。RTOS的正確性不僅依賴于系統(tǒng)計算的邏輯結(jié)果，還依賴于產(chǎn)生這個結(jié)果的時間。第65頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一 嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng)相對于一般操作系統(tǒng)而言，僅指操作系統(tǒng)的內(nèi)核（或者微內(nèi)核），其他的諸如窗口系統(tǒng)界面或是通訊協(xié)議等模塊，可以另外選擇，目前大多數(shù)的嵌入式操作系統(tǒng)必須提供以下管理功能：多任務(wù)管理

存儲管理

周邊資源管理

中斷管理

第66頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一2.實時操作系統(tǒng)RTOS應(yīng)具有的特點（1）約束性

RTOS任務(wù)的約束包括時間約束、資源約束、執(zhí)行順序約束和性能約束。RTOS的任務(wù)具有時間約束性。時間約束是任何RTOS都固有的約束。時間約束性可分為“硬實時”和“軟實時”。硬實時是指在航空航天、軍事、核工業(yè)等一些關(guān)鍵領(lǐng)域中應(yīng)用的系統(tǒng)，時間要求必須能夠得到完全滿足，否則將造成不可預計的結(jié)果。軟實時通常是指在監(jiān)控系統(tǒng)、信息采集系統(tǒng)等某些應(yīng)用中，有時間約束要求，但偶爾違反不會造成嚴重影響。第67頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一資源約束是指多個實時任務(wù)共享有限的資源時，必須按照一定的資源訪問控制協(xié)議進行同步，以避免死鎖和高優(yōu)先級任務(wù)被低優(yōu)先級任務(wù)堵塞的時間（即優(yōu)先級倒置時間）不可預測。執(zhí)行順序約束是指各任務(wù)的啟動和執(zhí)行必須滿足一定的時間和順序約束。例如，在分布式端到端（end-to-end）實時系統(tǒng)中，同一任務(wù)的各子任務(wù)之間存在前驅(qū)／后繼約束關(guān)系，需要執(zhí)行同步協(xié)議來管理子任務(wù)的啟動和控制子任務(wù)的執(zhí)行，使它們滿足時間約束和系統(tǒng)可調(diào)度性要求。性能約束是指必須滿足如可靠性、可用性、可預測性、服務(wù)質(zhì)量（QualityofService，QoS）等性能指標。第68頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一（2）可預測性可預測性是指RTOS完成實時任務(wù)所需要的執(zhí)行時間應(yīng)是可知的?？深A測性是RTOS的一項重要性能要求。可預測性包括硬件時延的可預測性和軟件系統(tǒng)的可預測性（包括應(yīng)用程序的響應(yīng)時間是可預測的，以及操作系統(tǒng)的可預測性）。在多種任務(wù)型RTOS中，不但包括周期任務(wù)、偶發(fā)任務(wù)、非周期任務(wù)，還包括非實時任務(wù)。多種類型任務(wù)的混合，使系統(tǒng)的可調(diào)度性、可預測性分析更加困難。第69頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一（3）可靠性大多數(shù)RTOS要求有較高的可靠性，要求系統(tǒng)在最壞情況下都能正常工作或避免損失?？煽啃允荝TOS的重要性能指標。（4）交互性外部環(huán)境是RTOS不可缺少的一個組成部分，外部環(huán)境往往是被控子系統(tǒng)，兩者相互作用構(gòu)成完整的實時系統(tǒng)。嵌入式計算機系統(tǒng)一般作為控制系統(tǒng)，必須在規(guī)定的時間內(nèi)對被控子系統(tǒng)請求做出反應(yīng)。被控子系統(tǒng)也必須能夠正常工作或準備對任何異常行為采取動作。第70頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一3.RTOS調(diào)度給定一組實時任務(wù)和系統(tǒng)資源，確定每個任務(wù)何時何地執(zhí)行的整個過程就是調(diào)度。而RTOS中調(diào)度的目的則是要盡可能地保證每個任務(wù)滿足它們的時間約束，及時對外部請求做出響應(yīng)。實時調(diào)度技術(shù)常用的有以下兩種。（1）搶占式調(diào)度和非搶占式調(diào)度搶占式調(diào)度通常是優(yōu)先級驅(qū)動的調(diào)度。每個任務(wù)都有優(yōu)先級，任何時候具有最高優(yōu)先級且已啟動的任務(wù)先執(zhí)行。搶占式調(diào)度實時性好、反應(yīng)快，調(diào)度算法相對簡單，可優(yōu)先保證高優(yōu)先級任務(wù)的時間約束，其缺點是上下文切換多。而非搶占式調(diào)度是指不允許任務(wù)在執(zhí)行期間被中斷，任務(wù)一旦占用微處理器就必須執(zhí)行完畢或自愿放棄，其優(yōu)點是上下文切換少，缺點是微處理器有效資源利用率低，可調(diào)度性不好。第71頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一2）靜態(tài)表驅(qū)動策略和優(yōu)先級驅(qū)動策略靜態(tài)表驅(qū)動策略是一種離線調(diào)度策略，指在系統(tǒng)運行前根據(jù)各任務(wù)的時間約束及關(guān)聯(lián)關(guān)系，采用某種搜索策略生成一張運行時刻表。在系統(tǒng)運行時，調(diào)度器只需根據(jù)這張時刻表啟動相應(yīng)的任務(wù)即可。優(yōu)先級驅(qū)動策略指按照任務(wù)優(yōu)先級的高低確定任務(wù)的執(zhí)行順序。優(yōu)先級驅(qū)動策略又分為靜態(tài)優(yōu)先級調(diào)度策略和動態(tài)優(yōu)先級調(diào)度策略。靜態(tài)優(yōu)先級調(diào)度是指任務(wù)的優(yōu)先級分配好之后，在任務(wù)的運行過程中，優(yōu)先級不會發(fā)生改變。靜態(tài)優(yōu)先級調(diào)度又稱為固定優(yōu)先級調(diào)度。動態(tài)優(yōu)先級調(diào)度是指任務(wù)的優(yōu)先級可以隨著時間或系統(tǒng)狀態(tài)的變化而發(fā)生變化。第72頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一4．RTOS分類RTOS主要分為強實時（HardReal-Time）系統(tǒng)和弱實時（SoftReal-Time）系統(tǒng)兩類。強實時系統(tǒng)應(yīng)用在航空航天、軍事、核工業(yè)等領(lǐng)域中，弱實時系統(tǒng)如視頻點播系統(tǒng)、信息采集與檢索系統(tǒng)等。5．實時任務(wù)分類實時任務(wù)的分類方法有多種，根據(jù)任務(wù)的周期劃分，可以分為周期任務(wù)、偶發(fā)任務(wù)和非周期任務(wù)3類。根據(jù)是否允許任務(wù)超時，以及超時后對系統(tǒng)造成的影響，任務(wù)又分為強實時任務(wù)、準實時任務(wù)、弱實時任務(wù)和弱一強實時任務(wù)4類。6．RTOS操作系統(tǒng)和內(nèi)核RTOS從單用途專用系統(tǒng)向多用途通用操作系統(tǒng)（如實時Linux等）發(fā)展。RTOS從只支持強實時及其應(yīng)用發(fā)展到既支持強實時也支持弱實時及其應(yīng)用方面，如開放實時系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量（QoS）多媒體應(yīng)用、復雜分布式實時系統(tǒng)等。第73頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一大多嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用在實時環(huán)境中，因此嵌入式操作系統(tǒng)跟實時（Real-Time）操作系統(tǒng)密切聯(lián)系在一起。

實時操作系統(tǒng)可以根據(jù)實際應(yīng)用環(huán)境的要求對內(nèi)核進行剪裁和重新配置，組成可根據(jù)實際的不同應(yīng)用領(lǐng)域而有所不同。但以下幾個重要組成部分是不太變化的：實時內(nèi)核、網(wǎng)絡(luò)組件、文件系統(tǒng)和圖形接口等。第74頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一應(yīng)用程序驅(qū)動程序、硬件抽象層、板級支持包文件系統(tǒng)/圖形用戶接口驅(qū)動層OS層應(yīng)用層擴展模塊基本模塊進程調(diào)度內(nèi)存管理調(diào)度文件管理進程調(diào)度OS核圖形驅(qū)動數(shù)據(jù)庫模塊應(yīng)用程序接口（API）硬件（Hardware）網(wǎng)絡(luò)模塊調(diào)度圖1-4RTOS體系結(jié)構(gòu)圖第75頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一典型嵌入式操作系統(tǒng)介紹

嵌入式操作系統(tǒng)的種類繁多，但大體上可分為兩種——商用型和免費型。商用型的操作系統(tǒng)主要有VxWorks、WindowsCE、Psos、PalmOS、OS-9、LynxOS、QNX、LYNX等

免費型的操作系統(tǒng)主要有Linux和μC/OS-II嵌入式系統(tǒng)需要的是一套高度簡練、界面友善、質(zhì)量可靠、應(yīng)用廣泛、易開發(fā)、多任務(wù)，并且價格低廉的操作系統(tǒng)

第76頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一 典型嵌入式操作系統(tǒng)介紹

μC/OS-II嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核

VxWorks嵌入式實時操作系統(tǒng)

WinCE操作系統(tǒng)

Linux操作系統(tǒng)

第77頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一μC/OS-II嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核

μC/OS-II是一個可裁減的、源碼開放的、結(jié)構(gòu)小巧、可剝奪型的實時多任務(wù)內(nèi)核，主要面向中小型嵌入式系統(tǒng)，具有執(zhí)行效率高、占用空間小、可移植性強、實時性能優(yōu)良和可擴展性強等特點。μC/OS-II中最多可以支持64個任務(wù)，分別對應(yīng)優(yōu)先級0~63，其中0為最高優(yōu)先級。實時內(nèi)核在任何時候都是運行就緒了的最高優(yōu)先級的任務(wù)，是真正的實時操作系統(tǒng)。μC/OS-II最大程度上使用ANSIC語言開發(fā)，現(xiàn)已成功移植到近40多種處理器體系上。第78頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一嵌入式操作系統(tǒng)——VxWorksVxWorks操作系統(tǒng)是美國公司于1983年設(shè)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(guān)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(lǐng)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(yīng)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(lǐng)域中，如衛(wèi)星通訊、軍事演習、彈道制導、飛機導航等，甚至在1997年4月登陸火星表面的火星探測器上也使用到了VxWorks。第79頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一

WinCE操作系統(tǒng)

MicrosoftWindowsCE是針對有限資源的平臺而設(shè)計的多線程、完整優(yōu)先權(quán)、多任務(wù)的操作系統(tǒng)，但它不是一個硬實時操作系統(tǒng)。高度模塊化是WinCE的一個鮮為人知的特性，這一特性有利與它對從掌上電腦到專用的工業(yè)控制器的用戶電子設(shè)備進行定制。WinCE操作系統(tǒng)的基本內(nèi)核需要至少200K的ROM，它支持

Win32API子集、多種用戶界面硬件、多種的串行和網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、COM/OLE和其他的進程間通訊的先進方法。Microsoft公司為WindowsCE提供了PlatformBuilder和EmbeddedVisualStudio開發(fā)工具。第80頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一

WinCE操作系統(tǒng)WindowsCE嵌入式操作系統(tǒng)最大的特點是能提供與PC機類似的圖形界面和主要的應(yīng)用程序。WindowsCE嵌入式操作系統(tǒng)的界面顯示大多數(shù)在Windows里出現(xiàn)的標準部件，包括桌面、任務(wù)欄、窗口、圖標和控件等等。這樣只要是對PC機上的Windows比較熟悉的用戶，可以很快地使用基于WindowsCE嵌入式操作系統(tǒng)的嵌入式設(shè)備。第81頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一第82頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一嵌入式Linux

Linux為嵌入式操作系統(tǒng)提供了一個極有吸引力的選擇，它是和UNIX相似、以核心為基礎(chǔ)、完全內(nèi)存保護、多任務(wù)多進程的操作系統(tǒng)。它支持廣泛的計算機硬件，包括X86\MIPS\ARM\NEC\MOTOROLA等現(xiàn)有的大部分芯片。Linux在臺式機上的成功，使大家看到了Linux在嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域中的輝煌應(yīng)用前景。嵌入式Linux的主要特征：可應(yīng)用于多種硬件平臺。Linux可以隨意地配置，不需要任何的許可證或商家的合作它是免費的，源代碼可以無償?shù)玫絃inux本身內(nèi)置網(wǎng)絡(luò)支持高度模塊化，使添加部件非常容易標準Linux的另一個特征是虛擬內(nèi)存的能力第83頁，共93頁，2023年，2月20日，星期一uClinux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