嵌入式系統(tǒng)實(shí)習(xí)報(bào)告

08級(jí)自動(dòng)化一班姓名：曾濤學(xué)號(hào)：33號(hào)-12-15 目錄1嵌入式系統(tǒng)簡(jiǎn)介1.1嵌入式系統(tǒng)的概念在目前日益信息化的社會(huì)中，計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)全面滲透到平常生活的每一種角落。對(duì)于我們每個(gè)人，需要的已經(jīng)不再僅僅是那種放在桌上處理文檔，進(jìn)行工作管理和生產(chǎn)控制的計(jì)算機(jī)；多種各樣的新型嵌入式系統(tǒng)設(shè)備在應(yīng)用數(shù)量上已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)通用算機(jī)，任何一種一般人也許擁有從大到小的多種使用嵌入式技術(shù)的電子產(chǎn)品，小到mp3，PDA等微型數(shù)字化產(chǎn)品，大到網(wǎng)絡(luò)家電，智能家電，車(chē)載電子設(shè)備。而在工業(yè)和服務(wù)領(lǐng)域中，使用嵌入式技術(shù)的數(shù)字機(jī)床，智能工具，工業(yè)機(jī)器人，服務(wù)機(jī)器人也將逐漸變化老式的工業(yè)和服務(wù)方式。目前嵌入式系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)成為了最熱門(mén)的技術(shù)之一，吸引了大批的優(yōu)秀人才投入其中。不過(guò)對(duì)于何為嵌入式系統(tǒng)，什么樣的技術(shù)又可以稱(chēng)之為嵌入式技術(shù)，仍在討論之中。

廣義上講，可以認(rèn)為但凡帶有微處理器的專(zhuān)用軟硬件系統(tǒng)都可以稱(chēng)為嵌入式系統(tǒng)。作為系統(tǒng)關(guān)鍵的微處理器又包括三類(lèi)：微控制器(MCU)、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、嵌入式微處理器(MPU)。因此有人簡(jiǎn)樸的說(shuō)：“嵌入式系統(tǒng)是指操作系統(tǒng)和功能軟件集成于計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)之中?！鄙杏腥苏J(rèn)為嵌入式系統(tǒng)就是“以應(yīng)用為中心、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、軟件硬件可裁剪、適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可*性、成本、體積、功耗嚴(yán)格規(guī)定的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)”。應(yīng)當(dāng)說(shuō)后者從功能應(yīng)用特性上比很好的給出了嵌入式系統(tǒng)的定義，嵌入式的概念的分析主線上應(yīng)當(dāng)從應(yīng)用上加以切入。

狹義上講，人們愈加強(qiáng)調(diào)那些使用嵌入式微處理器構(gòu)成獨(dú)立系統(tǒng)，具有自己的操作系統(tǒng)并且具有某些特定功能的系統(tǒng)，這里的微處理器專(zhuān)指32位以上的微處理器。按照這種定義，經(jīng)典的嵌入式系統(tǒng)有使用x86的小型嵌入式工控主板，在多種自動(dòng)化設(shè)備，數(shù)字機(jī)械產(chǎn)品中有非常廣闊的應(yīng)用空間；此外一大類(lèi)是使用Intel，Motorola等專(zhuān)用芯片構(gòu)成的小系統(tǒng)，它不僅僅在新興的消費(fèi)電子和通訊儀表等方面獲得了巨大的發(fā)展應(yīng)用空間，并且甚至有趨勢(shì)取代老式的工控機(jī)。目前大家愈加清晰的看到：嵌入式技術(shù)的春天已經(jīng)來(lái)了。因此也就難怪嵌入式系統(tǒng)成為目前最熱門(mén)的技術(shù)之一。1.2嵌入式系統(tǒng)發(fā)展歷史

雖然嵌入式系統(tǒng)是近幾年才開(kāi)始真正風(fēng)行起來(lái)的，但實(shí)際上嵌入式這個(gè)概念卻很早就已經(jīng)存在了，從上個(gè)世紀(jì)70年代單片機(jī)的出現(xiàn)到今天多種嵌入式微處理器、微控制器的廣泛應(yīng)用，嵌入式系統(tǒng)少說(shuō)也有了近30年的歷史?？v觀嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展歷程，大體經(jīng)歷了如下四個(gè)階段：

1.2.1無(wú)操作系統(tǒng)階段

嵌入式系統(tǒng)最初的應(yīng)用是基于單片機(jī)的，大多以可編程控制器的形式出現(xiàn)，具有監(jiān)測(cè)、伺服、設(shè)備指示等功能，一般應(yīng)用于各類(lèi)工業(yè)控制和飛機(jī)、導(dǎo)彈等武器裝備中，一般沒(méi)有操作系統(tǒng)的支持，只能通過(guò)匯編語(yǔ)言對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行直接控制，運(yùn)行結(jié)束后再清除內(nèi)存。這些裝置雖然已經(jīng)初步具有了嵌入式的應(yīng)用特點(diǎn)，但僅僅只是使用8位的CPU芯片來(lái)執(zhí)行某些單線程的程序，因此嚴(yán)格地說(shuō)還談不上"系統(tǒng)"的概念。

這一階段嵌入式系統(tǒng)的重要特點(diǎn)是：系統(tǒng)構(gòu)造和功能相對(duì)單一，處理效率較低，存儲(chǔ)容量較小，幾乎沒(méi)有顧客接口。由于這種嵌入式系統(tǒng)使用簡(jiǎn)便、價(jià)格低廉，因而曾經(jīng)在工業(yè)控制領(lǐng)域中得到了非常廣泛的應(yīng)用，但卻無(wú)法滿足現(xiàn)今對(duì)執(zhí)行效率、存儲(chǔ)容量均有較高規(guī)定的信息家電等場(chǎng)所的需要。1.2.2簡(jiǎn)樸操作系統(tǒng)階段

20世紀(jì)80年代，伴隨微電子工藝水平的提高，IC制造商開(kāi)始把嵌入式應(yīng)用中所需要的微處理器、I/O接口、串行接口以及RAM、ROM等部件統(tǒng)統(tǒng)集成到一片VLSI中，制造出面向I/O設(shè)計(jì)的微控制器，并一舉成為嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域中異軍突起的新秀。與此同步，嵌入式系統(tǒng)的程序員也開(kāi)始基于某些簡(jiǎn)樸的"操作系統(tǒng)"開(kāi)發(fā)嵌入式應(yīng)用軟件，大大縮短了開(kāi)發(fā)周期、提高了開(kāi)發(fā)效率。

這一階段嵌入式系統(tǒng)的重要特點(diǎn)是：出現(xiàn)了大量高可*、低功耗的嵌入式CPU（如PowerPC等），多種簡(jiǎn)樸的嵌入式操作系統(tǒng)開(kāi)始出現(xiàn)并得到迅速發(fā)展。此時(shí)的嵌入式操作系統(tǒng)雖然還比較簡(jiǎn)樸，但已經(jīng)初步具有了一定的兼容性和擴(kuò)展性，內(nèi)核精致且效率高，重要用來(lái)控制系統(tǒng)負(fù)載以及監(jiān)控應(yīng)用程序的運(yùn)行。1.2.3實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)階段

20世紀(jì)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，嵌入式系統(tǒng)深入飛速發(fā)展，而面向?qū)崟r(shí)信號(hào)處理算法的DSP產(chǎn)品則向著高速度、高精度、低功耗的方向發(fā)展。伴隨硬件實(shí)時(shí)性規(guī)定的提高，嵌入式系統(tǒng)的軟件規(guī)模也不停擴(kuò)大，逐漸形成了實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)（RTOS），并開(kāi)始成為嵌入式系統(tǒng)的主流。

這一階段嵌入式系統(tǒng)的重要特點(diǎn)是：操作系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性得到了很大改善，已經(jīng)可以運(yùn)行在多種不一樣類(lèi)型的微處理器上，具有高度的模塊化和擴(kuò)展性。此時(shí)的嵌入式操作系統(tǒng)已經(jīng)具有了文獻(xiàn)和目錄管理、設(shè)備管理、多任務(wù)、網(wǎng)絡(luò)、圖形顧客界面（GUI）等功能，并提供了大量的應(yīng)用程序接口（API），從而使得應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)變得愈加簡(jiǎn)樸。1.2.4面向Internet階段

二十一世紀(jì)無(wú)疑將是一種網(wǎng)絡(luò)的時(shí)代，將嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用到多種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中去的呼聲自然也越來(lái)越高。目前大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)還孤立于Internet之外，伴隨Internet的深入發(fā)展，以及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，嵌入式設(shè)備與Internet的結(jié)合才是嵌入式技術(shù)的真正未來(lái)。1.3嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)

用于嵌入式設(shè)備的計(jì)算機(jī)幾乎和計(jì)算機(jī)自身的歷史同樣長(zhǎng)期，并且伴隨計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)已成為計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的一種重要構(gòu)成部分。嵌入式設(shè)備幾乎包括了我們周?chē)乃须娖髟O(shè)備：小至掌上PDA、電視機(jī)頂盒，大至汽車(chē)、電梯，安全系統(tǒng)等等。據(jù)記錄，每年只有10%-20%的計(jì)算機(jī)芯片是為臺(tái)式或便攜式電腦而設(shè)計(jì)的，這也意味著每年有10至20億個(gè)CPU是為嵌入式設(shè)備而設(shè)計(jì)制造的。嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)同通用型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相比具有如下特點(diǎn)：嵌入式系統(tǒng)一般是面向特定應(yīng)用的。嵌入式CPU與通用型的最大不一樣就是嵌入式CPU大多工作在為特定顧客群設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中，它一般都具有低功耗、體積小、集成度高等特點(diǎn)，可以把通用CPU中許多由板卡完畢的任務(wù)集成在芯片內(nèi)部，從而有助于嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)趨于小型化，移動(dòng)能力大大增強(qiáng)，跟網(wǎng)絡(luò)的耦合也越來(lái)越緊密。

嵌入式系統(tǒng)是將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和電子技術(shù)與各個(gè)行業(yè)的詳細(xì)應(yīng)用相結(jié)合后的產(chǎn)物。這一點(diǎn)就決定了它必然是一種技術(shù)密集、資金密集、高度分散、不停創(chuàng)新的知識(shí)集成系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)的硬件和軟件都必須高效率地設(shè)計(jì)，量體裁衣、清除冗余，力爭(zhēng)在同樣的硅片面積上實(shí)現(xiàn)更高的性能，這樣才能在詳細(xì)應(yīng)用中對(duì)處理器的選擇更具有競(jìng)爭(zhēng)力。

嵌入式系統(tǒng)和詳細(xì)應(yīng)用有機(jī)地結(jié)合在一起，它的升級(jí)換代也是和詳細(xì)產(chǎn)品同步進(jìn)行，因此嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品一旦進(jìn)入市場(chǎng)，具有較長(zhǎng)的生命周期。

為了提高執(zhí)行速度和系統(tǒng)可*性，嵌入式系統(tǒng)中的軟件一般都固化在存儲(chǔ)器芯片或單片機(jī)自身中，而不是存貯于磁盤(pán)等載體中。

嵌入式系統(tǒng)自身不具有自舉開(kāi)發(fā)能力，雖然設(shè)計(jì)完畢后來(lái)顧客一般也是不能對(duì)其中的程序功能進(jìn)行修改的，必須有一套開(kāi)發(fā)工具和環(huán)境才能進(jìn)行開(kāi)發(fā)。

1.4嵌入式操作系統(tǒng)比較

伴隨Internet技術(shù)的發(fā)展、信息家電的普及應(yīng)用及嵌入式操作系統(tǒng)EOS（EmbeddedOperatingSystem）的微型化和專(zhuān)業(yè)化，EOS開(kāi)始從單一的弱功能向高專(zhuān)業(yè)化的強(qiáng)功能方向發(fā)展。嵌入式操作系統(tǒng)在系統(tǒng)實(shí)時(shí)高效性、硬件的有關(guān)依賴性、軟件固化以及應(yīng)用的專(zhuān)用性等方面具有較為突出的特點(diǎn)。EOS是相對(duì)于一般操作系統(tǒng)而方的，它除具有了一般操作系統(tǒng)最基本的功能，如任務(wù)調(diào)度、同步機(jī)制、中斷處理、文獻(xiàn)處理等外，尚有如下特點(diǎn)：

1．可裝卸性。開(kāi)放性、可伸縮性的體系構(gòu)造。

2．強(qiáng)實(shí)時(shí)性。EOS實(shí)時(shí)性一般較強(qiáng)，可用于多種設(shè)備控制當(dāng)中。

3．統(tǒng)一的接口。提供多種設(shè)備驅(qū)動(dòng)接口。

4．操作以便、簡(jiǎn)樸、提供友好的圖形GUI，圖形界面，追求易學(xué)易用。

5．提供強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能，支持TCP/IP協(xié)議及其他協(xié)議

6．更好的硬件適應(yīng)性，也就是良好的移植性。

國(guó)際上用于信息電器的嵌入式操作系統(tǒng)有40種左右。目前，市場(chǎng)上非常流行的EOS產(chǎn)品，包括3Com企業(yè)下屬子企業(yè)的PalmOS，Microsoft企業(yè)的WindowsCE、開(kāi)放源代碼的Linux。三種常用的嵌入式操作系統(tǒng)

1．PalmOS

Palm是3Com企業(yè)的產(chǎn)品，其操作系統(tǒng)為PalmOS。PalmOS是一種32位的嵌入式操作系統(tǒng)。Palm提供了串行通信接口和紅外線傳播接口，運(yùn)用它可以以便地與其他外部設(shè)備通信、傳播數(shù)據(jù)；擁有開(kāi)放的OS應(yīng)用程序接口，開(kāi)發(fā)商可根據(jù)需要自行開(kāi)發(fā)所需的應(yīng)用程序。PalmOS是一套具有很強(qiáng)開(kāi)放性的系統(tǒng)，目前有大概數(shù)千種專(zhuān)用為PalmOS編寫(xiě)的應(yīng)用程序，從程序內(nèi)容上看，小到個(gè)人管理、游戲，大到行業(yè)處理方案，PalmOS無(wú)所不包。在豐富的軟件支持下，基于PalmOS的掌上電腦功能得以不停擴(kuò)展。

PalmOS是一套專(zhuān)門(mén)為掌上電腦開(kāi)發(fā)的OS。在編寫(xiě)程序時(shí)，PalmOS充足考慮了掌上電腦內(nèi)存相對(duì)較小的狀況，因此它只占有非常小的內(nèi)存。由于基于PalmOS編寫(xiě)的應(yīng)用程序占用的空間也非常?。ㄒ话阒挥袔资甂B），因此，基于PalmOS的掌上電腦（雖然只有幾MB的RAM）可以運(yùn)行眾多應(yīng)用程序。2．WindowsCE

WindowsCE是微軟開(kāi)發(fā)的一種開(kāi)放的、可升級(jí)的32位嵌入式操作系統(tǒng)，是基于掌上型電腦類(lèi)的電子設(shè)備操作。它是精簡(jiǎn)的Windows95。WindowsCE的圖形顧客界面相稱(chēng)杰出。其中CE中的C代表袖珍（Compact）、消費(fèi)（Consumer）、通信能力（Connectivity）和伴侶（Companion）；E代表電子產(chǎn)品（Electronics）。與Windows95/98、WindowsNT不一樣的是，WindowsCE是所有源代碼所有由微軟自行開(kāi)發(fā)的嵌入式新型操作系統(tǒng)，其操作界面雖來(lái)源于Windows95/98，但WindowsCE是基于Win32API重新開(kāi)發(fā)的、新型的信息設(shè)備平臺(tái)。WindowsCE具有模塊化、構(gòu)造化和基于Win32應(yīng)用程序接口以及與處理器無(wú)關(guān)等特點(diǎn)。WindowsCE不僅繼承了老式的Windows圖形界面，并且在WindowsCE平臺(tái)上可以使用Windows95/98上的編程工具（如VisualBasic、VisualC++等）、使用同樣的函數(shù)、使用同樣的界面網(wǎng)格，使絕大多數(shù)的應(yīng)用軟件只需簡(jiǎn)樸的修改和移植就可以在WindowsCE平臺(tái)上繼續(xù)使用。

WindowsCE的設(shè)計(jì)目的是：模塊化及可伸縮性、實(shí)時(shí)性能好，通信能力強(qiáng)大，支持多種CPU。它的設(shè)計(jì)可以滿足多種設(shè)備的需要，這些設(shè)備包括了工業(yè)控制器、通信集線器以及銷(xiāo)售終端之類(lèi)的企業(yè)設(shè)備，尚有像攝影機(jī)、電話和家用娛樂(lè)器材之類(lèi)的消費(fèi)產(chǎn)品。一種經(jīng)典的基于WindowsCE的嵌入系統(tǒng)一般為某個(gè)特定用途而設(shè)計(jì)，并在不聯(lián)機(jī)的狀況下工作。它規(guī)定所使用的操作系統(tǒng)體積較小，內(nèi)建有對(duì)中斷的響應(yīng)功能。3．Linux

Linux是一種類(lèi)似于Unix的操作系統(tǒng)。它來(lái)源于芬蘭一種名為L(zhǎng)inusTorvalds的業(yè)余愛(ài)好，不過(guò)目前已經(jīng)是最為流行的一款開(kāi)放源代碼的操作系統(tǒng)。Linux從1991年問(wèn)世到目前，短短的時(shí)間內(nèi)已發(fā)展成為一種功能強(qiáng)大、設(shè)計(jì)完善的操作系統(tǒng)，伴隨網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)步而發(fā)展起來(lái)的LinuxOS已成為Microsoft企業(yè)的DOS和Windows95/98的強(qiáng)勁對(duì)手。Linux系統(tǒng)不僅可以運(yùn)行于PC平臺(tái)，還在嵌入式系統(tǒng)方面大放光輝，在多種嵌入式LinuxOS迅速發(fā)展的狀況下，LinuxOS逐漸形成了可與WindowsCE等EOS進(jìn)行抗衡的局面。目前正在開(kāi)發(fā)的嵌入式系統(tǒng)中，49%的項(xiàng)目選擇Linux作為嵌入式操作系統(tǒng)。Linux現(xiàn)已成為嵌入式操作的理想選擇。2嵌入式系統(tǒng)實(shí)習(xí)的目的1. 理解嵌入式操作系統(tǒng)2. 學(xué)會(huì)用uc/os-Ⅱ級(jí)編寫(xiě)調(diào)試3嵌入式系統(tǒng)實(shí)習(xí)的內(nèi)容a.建立三個(gè)任務(wù)：其中任務(wù)一和任務(wù)二分別顯示專(zhuān)業(yè)、班級(jí)、姓名和學(xué)號(hào)等信息b.專(zhuān)業(yè)班級(jí)和姓名學(xué)號(hào)顯示切換時(shí)間間隔0.5sc.任務(wù)三記錄其他兩個(gè)任務(wù)的運(yùn)行次數(shù)并顯示d.任務(wù)一和任務(wù)二不得同步顯示4嵌入式系統(tǒng)的實(shí)習(xí)程序4.1實(shí)習(xí)程序 /***********************************************************************************************************uC/OS-II*TheReal-TimeKernel**(c)Copyright1992-,JeanJ.Labrosse,Weston*AllRightsReserved**EXAMPLE#1**********************************************************************************************************///#include"includes.h"#include<stdio.h>#include<string.h>#include<ctype.h>#include<stdlib.h>#include<conio.h>#include<dos.h>#include<setjmp.h>#include<\SOFTWARE\uCOS-II\ix86l\bc45\os_cpu.h>#include"\SOFTWARE\uCOS-II\EX1_x86L\BC45\SOURCE\OS_CFG.H"#include"\SOFTWARE\uCOS-II\source\ucos_ii.h"#include"\SOFTWARE\blocks\pc\bc45\pc.h"/***********************************************************************************************************CONSTANTS**********************************************************************************************************/#defineTASK_STK_SIZE512/*Sizeofeachtask'sstacks(#ofWORDs)*/#defineN_TASKS10/*Numberofidenticaltasks*//***********************************************************************************************************VARIABLES**********************************************************************************************************/OS_STKTaskStk[N_TASKS][TASK_STK_SIZE];/*Tasksstacks*/////OS_STKTaskStartStk[TASK_STK_SIZE];charTaskData[N_TASKS];/*Parameterstopasstoeachtask*/OS_STKTaskStartStk3[TASK_STK_SIZE];OS_STKTaskStartStk1[TASK_STK_SIZE];OS_STKTaskStartStk2[TASK_STK_SIZE];voidTaskStart3(void*data);voidTaskStart1(void*data);voidTaskStart2(void*data);longinthold1=0,//任務(wù)一次數(shù) hold2=0;//任務(wù)二次數(shù)//OS_EVENT*SEMpevent;//*********************************************************************************************************//主函數(shù)//*********************************************************************************************************voidmain(void){ PC_DispClrScr(DISP_FGND_WHITE+DISP_BGND_BLACK);/*Clearthescreen*/OS_ENTER_CRITICAL(); 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