嵌入式系統(tǒng)原理與開發(fā)(第二版)第5章嵌入式操作系統(tǒng)

嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng)是現(xiàn)代嵌入式設(shè)備中不可或缺的組件。它們需要高效、可靠，甚至實(shí)時的操作系統(tǒng)來提供支持。本章將介紹嵌入式操作系統(tǒng)的原理、分類以及應(yīng)用。嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)定制性強(qiáng)嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)大多數(shù)是定制化的，因此需要適合它們特定需求的操作系統(tǒng)。計算資源受限嵌入式系統(tǒng)常常具有有限的資源，因此操作系統(tǒng)需要受到限制，盡可能小巧。對實(shí)時性和可靠性的要求高許多嵌入式系統(tǒng)都是用來控制或監(jiān)控現(xiàn)實(shí)世界的事物，因此需要實(shí)時響應(yīng)、高度可靠的操作系統(tǒng)。操作系統(tǒng)的功能1內(nèi)存管理操作系統(tǒng)必須管理內(nèi)存，確保系統(tǒng)資源得到正確地分配和使用。2文件系統(tǒng)操作系統(tǒng)必須提供文件系統(tǒng)來管理儲存、分享和保護(hù)數(shù)據(jù)。3進(jìn)程管理操作系統(tǒng)必須管理多個應(yīng)用進(jìn)程，確保其安全、互相獨(dú)立運(yùn)作。4任務(wù)管理作為嵌入式設(shè)備中的一個組件，操作系統(tǒng)要可以管理設(shè)備的特殊任務(wù)，如數(shù)據(jù)采集或控制電機(jī)。嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)定時器驅(qū)動實(shí)時操作系統(tǒng)必須在預(yù)定時間內(nèi)響應(yīng)事件或完成任務(wù)，請用定時器驅(qū)動。工業(yè)自動化實(shí)時操作系統(tǒng)常用于生產(chǎn)線的控制和協(xié)調(diào)，確保生產(chǎn)線高效運(yùn)轉(zhuǎn)，并保證質(zhì)量。醫(yī)療設(shè)備實(shí)時操作系統(tǒng)用于監(jiān)控醫(yī)療設(shè)備，如心電圖機(jī)和血糖儀，確保數(shù)據(jù)采集和操作的準(zhǔn)確性。嵌入式普通操作系統(tǒng)嵌入式Windows嵌入式Windows可以為開發(fā)人員提供所需的廣泛的API和功能，適合于較大型的嵌入式設(shè)備。AndroidThingsAndroidThings是谷歌針對物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備推出的操作系統(tǒng)，可輕松利用Android和其生態(tài)系統(tǒng)。ZephyrZephyr是物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的實(shí)時操作系統(tǒng)，依賴于小內(nèi)核和緊湊級別，適合用于收音機(jī)、智能燈泡等小型設(shè)備。嵌入式Linux操作系統(tǒng)1優(yōu)點(diǎn)Linux是開源的且免費(fèi)的，具有許多強(qiáng)大的開發(fā)和調(diào)試工具，非常適合嵌入式開發(fā)。2缺點(diǎn)鑒于Linux是通用操作系統(tǒng)，其內(nèi)核可能較大，適合于用于存儲和處理豐富數(shù)據(jù)的大型設(shè)備。中斷處理機(jī)制響應(yīng)中斷操作系統(tǒng)必須在中斷發(fā)生時，立即響應(yīng)中斷請求，處理特定的事件。優(yōu)先級操作系統(tǒng)需要決定如何處理同一時間內(nèi)發(fā)生多個事件的中斷請求，考慮其優(yōu)先級。發(fā)生中斷信號后的處理流程針對不同的中斷事件，操作系統(tǒng)需要有其特定的中斷處理程序，以確保及時處理事件。任務(wù)與進(jìn)程管理任務(wù)狀態(tài)任務(wù)狀態(tài)通過主循環(huán)的工作，喚醒等待任務(wù)的事件和調(diào)度任務(wù)完成。任務(wù)調(diào)度操作系統(tǒng)需要根據(jù)優(yōu)先級分配CPU周期，以調(diào)度多個任務(wù)。多線程支持操作系統(tǒng)需要支持多線程，以提高設(shè)備的效率和響應(yīng)速度。內(nèi)存管理1內(nèi)存保護(hù)操作系統(tǒng)必須保護(hù)進(jìn)程和任務(wù)的內(nèi)存空間，確保盲區(qū)之間沒有互相干擾。2可分配的內(nèi)存空間操作系統(tǒng)需要提供可分配的內(nèi)存空間，確保為需求而找到實(shí)際的內(nèi)存地址。3垃圾回收內(nèi)存作為一個重要的瓶頸，垃圾回收是可以用于減少內(nèi)存碎片中的釋放內(nèi)存空間。文件系統(tǒng)文件系統(tǒng)的作用操作系統(tǒng)必須有一個文件系統(tǒng)來管理磁盤和閃存上的文件并確保其安全。FAT文件系統(tǒng)FAT文件系統(tǒng)是常用的文件系統(tǒng)之一，支持Windows和