計(jì)算機(jī)三級(jí)嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)技術(shù)考點(diǎn)總結(jié)

計(jì)算機(jī)三級(jí)嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)技術(shù)考點(diǎn)總結(jié)嵌入式系統(tǒng)硬件組成概述嵌入式最小硬件系統(tǒng)：嵌入式處理器運(yùn)行必備條件的硬件電路與嵌入式處理器共同構(gòu)成了嵌入式最小硬件系統(tǒng)。嵌入式最小硬件系統(tǒng)組成：嵌入式處理器、時(shí)鐘電路、電源電路、復(fù)位電路、存儲(chǔ)器、調(diào)試測(cè)試接口電源電路：嵌入式系統(tǒng)常用的電源模塊式交流變直流（AC-DC）模塊、直流到直流（DC-DC）模塊以及低壓差穩(wěn)壓器（LDO）。穩(wěn)壓器包括普通穩(wěn)壓器和低壓差穩(wěn)壓器LDO。78XX系列屬于普通穩(wěn)壓器，LM2576/2596為開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓芯片，CCAT6219/AS2815/1117/2908等屬于低壓差穩(wěn)壓器。穩(wěn)壓器最大的特點(diǎn)是低噪聲、低成本、紋波小、精度高、電路簡(jiǎn)單。時(shí)鐘電路：幾乎所有的嵌入式處理器本質(zhì)上均為同步時(shí)序電路，需要時(shí)鐘信號(hào)才能按照節(jié)拍正常工作。復(fù)位電路：嵌入式處理器都有一個(gè)系統(tǒng)復(fù)位引腳為nRESET或RESET，n表示低電平復(fù)位，不帶n的表示高電平復(fù)位。JTAG測(cè)試接口：聯(lián)合測(cè)試行為小組（JTAG）是一種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試協(xié)議，主要用于芯片內(nèi)部測(cè)試以及對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真和調(diào)試。測(cè)試訪問(wèn)口：TAP基于ARM內(nèi)核的電性嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)硬件組成：嵌入式最小硬件系統(tǒng)、前向通道、后向通道、人機(jī)交互通道、以及相互互聯(lián)通信通道等組成。前向通道，即輸入接口，包隨機(jī)存取存儲(chǔ)器包括靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種形式，即SRAM和DRAM，都是易失性存儲(chǔ)器。目前嵌入式處理器內(nèi)嵌的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器基本都采用SRAM，外部擴(kuò)展的存儲(chǔ)器大都采用DRAM及改進(jìn)型（DDRSDRAM、DDR2SDRAM、DDR3、DDR4）只讀存儲(chǔ)器MROM、PROM、EPROM、EEPROM、FlashROM、NORFlash和NANDFlashNANDFlashROM以頁(yè)（行）為單位隨機(jī)存取，速度慢，變成復(fù)雜，大多作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器使用。（數(shù)碼相機(jī)、MP3隨身聽(tīng)記憶卡、U盤(pán)）NORFlashROM以字節(jié)為單位隨機(jī)存取，寫(xiě)入和擦除速度較慢。鐵電存儲(chǔ)器：非易失，可取代SRAM和Flash存儲(chǔ)器磁性存儲(chǔ)器：可取代Flash存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器主要性能指標(biāo)存儲(chǔ)器的存取速度、存儲(chǔ)容量、帶寬容量：對(duì)于內(nèi)存容量而言，單位之間換算以2^10=1024倍表示，對(duì)于外存容量（磁盤(pán)、U盤(pán)、Flash存儲(chǔ)卡），以10^3=1000倍表示。內(nèi)存儲(chǔ)器容量取決于存儲(chǔ)單元的個(gè)數(shù)和存儲(chǔ)器各單元的位數(shù)：內(nèi)存容量=單元總數(shù)*數(shù)據(jù)位數(shù)/單元存儲(chǔ)芯片的容量完全取決于存儲(chǔ)器芯片的地址線條數(shù)和數(shù)據(jù)線的位數(shù)。V=2^m*n（L：?jiǎn)卧獋€(gè)數(shù)，n：數(shù)據(jù)線位條數(shù)，m：地址條數(shù)，m=log2L）存取時(shí)間：從CPU給出有效的存儲(chǔ)器地址開(kāi)始到存儲(chǔ)器讀出數(shù)據(jù)所需要的時(shí)間。帶寬：存儲(chǔ)器每秒可傳輸?shù)淖畲髷?shù)據(jù)總量。并行總線的存儲(chǔ)器帶寬：帶寬=總線頻率*數(shù)據(jù)寬度/8*傳輸次數(shù)/總線周期（B/s）串行總線帶寬=總線頻率*1/10以10位為一個(gè)數(shù)據(jù)幀（含一字節(jié)數(shù)據(jù)）片內(nèi)存儲(chǔ)器片內(nèi)Cache、片內(nèi)FlashROM（嵌入式微控制器內(nèi)部集成的程序存儲(chǔ)器）、片內(nèi)SRAM（集成的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，SRAM屬于易失性存儲(chǔ)器）、片內(nèi)E2PROM（作為長(zhǎng)期保存重要數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器，屬于非易失性）、片內(nèi)FRAM(具有RAM和ROM的全部特點(diǎn)，是當(dāng)前嵌入式微控制器內(nèi)部的主要存儲(chǔ)器之一）片外存儲(chǔ)器外部存儲(chǔ)器的擴(kuò)展是靠ARM內(nèi)核提供的高帶寬外部存儲(chǔ)器控制器接口完成的。片外程序存儲(chǔ)器：NORFlash、NANDFlash片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器：SDRAM、DDR/DDR2/DDR3/DDR4外部存儲(chǔ)設(shè)備SM卡、CF卡、MMC、SD卡、記憶棒、XD卡、U盤(pán)、微硬盤(pán)3.4I/O接口及常用I/O設(shè)備通用I/O接口GPIO嵌入式系統(tǒng)外部通信接口基于UART的RS-232/RS-485接口RS-232接口：傳輸距離可以達(dá)到15m左右，無(wú)法消除共模干涉。RS-485接口：采用差分信號(hào)傳輸方式，具有很強(qiáng)的抗共模干擾能力，傳輸距離可達(dá)1200m，不能構(gòu)成多主系統(tǒng)CAN總線接口廣泛應(yīng)用于工控領(lǐng)域以及要求抗干擾和實(shí)時(shí)性強(qiáng)的場(chǎng)合；采用差分創(chuàng)術(shù)，控制器內(nèi)置CRC教研，傳輸可靠性強(qiáng)，可構(gòu)成多主多從系統(tǒng)；CAN總線的數(shù)據(jù)幀由7不同的域組成：幀起始、仲裁域、控制域、數(shù)據(jù)域、CRC域、應(yīng)答域。幀結(jié)尾，其中數(shù)據(jù)域的長(zhǎng)度可選為0-8B以太網(wǎng)通信接口：分為基于內(nèi)置以太網(wǎng)控制器的以太網(wǎng)接口（以太網(wǎng)控制器MAC層，物理層PHY層的收發(fā)器電路）和不帶內(nèi)置以太網(wǎng)控制器的以太網(wǎng)接口常用無(wú)線通信接口GPS、GPRS、WiFi、藍(lán)牙以及通用射頻通信模塊等GPS模塊：必須具備GPS終端、傳輸網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)控平臺(tái)三個(gè)要素。GPRS模塊：以封包（Packet，也稱為分組）方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。WiFi模塊：使用IEEE802.11系列協(xié)議，內(nèi)置無(wú)線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議IEEE802.11協(xié)議棧以及TCP/IP協(xié)議棧，能夠?qū)崿F(xiàn)用戶串口、TTL電平、USB接口或SPI接口數(shù)據(jù)到無(wú)線網(wǎng)絡(luò)之間的轉(zhuǎn)換。藍(lán)牙模塊：支持設(shè)備短距離通信（10m內(nèi)）的無(wú)線低速（1Mb/s）通信技術(shù)，基于串口UART或USB其他無(wú)線模塊：射頻無(wú)線收發(fā)模塊，如Si4432嵌入式系統(tǒng)的軟件組成嵌入式系統(tǒng)與通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的軟件的相同之處指的是：嵌入式系統(tǒng)具備引導(dǎo)加載程序、外部設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序、操作系統(tǒng)、文件系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧、圖形用戶界面、數(shù)據(jù)庫(kù)、各種各樣的應(yīng)用程序等區(qū)別：嵌入式系統(tǒng)的軟件配備沒(méi)有通用計(jì)算機(jī)那樣多；通用計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng)無(wú)疑以操作系統(tǒng)為核心，不可或缺；對(duì)于數(shù)據(jù)庫(kù)、圖形用戶界面、因特網(wǎng)瀏覽器、媒體播放器等基于操作系統(tǒng)的外圍工具軟件，如果運(yùn)行在通用計(jì)算機(jī)上則具有內(nèi)部結(jié)構(gòu)細(xì)致化、運(yùn)行效率高效化、代碼重量化的特點(diǎn)。嵌入式操作系統(tǒng)RTOS：實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)IEEE：美國(guó)電氣電子工程師協(xié)會(huì)實(shí)時(shí)系統(tǒng)的屬性時(shí)間約束性。分為硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)、軟實(shí)時(shí)系統(tǒng)。常見(jiàn)的系統(tǒng)大多是軟實(shí)時(shí)系統(tǒng)?？深A(yù)測(cè)性；可靠性按響應(yīng)時(shí)間將實(shí)時(shí)系統(tǒng)分為三類：強(qiáng)實(shí)時(shí)系統(tǒng)：響應(yīng)時(shí)間在毫秒級(jí)或微秒及。普通實(shí)時(shí)系統(tǒng)：響應(yīng)時(shí)間一般在幾秒；弱實(shí)時(shí)系統(tǒng)：響應(yīng)時(shí)間一般在數(shù)十秒。實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)IEEE的實(shí)時(shí)UNIX分委會(huì)認(rèn)為實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)應(yīng)該具備7個(gè)特征：1.具有異步I/O和中斷處理能力2.任務(wù)切換時(shí)間和中斷延遲時(shí)間確定3.優(yōu)先級(jí)中斷和調(diào)度4.搶占式調(diào)度5.內(nèi)存鎖定6.連續(xù)文件7.同步RTOS的三個(gè)主要實(shí)時(shí)指標(biāo)：響應(yīng)時(shí)間（中斷延遲時(shí)間和任務(wù)切換時(shí)間）、吞吐量（在給定時(shí)間內(nèi)，實(shí)時(shí)系統(tǒng)可以處理的事件總數(shù)）、生存事件（輸入數(shù)據(jù)的有效等待時(shí)間）嵌入式操作系統(tǒng)概述嵌入式操作系統(tǒng)（EOS）是嵌入式系統(tǒng)中的軟件。與通用計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)相比較具有可移植、強(qiáng)調(diào)實(shí)時(shí)性能、內(nèi)核精簡(jiǎn)、搶占式多任務(wù)處理、使用可重入函數(shù)、可配置、可裁剪、高可靠性等特點(diǎn)。嵌入式操作系統(tǒng)可粗略地分為內(nèi)核、驅(qū)動(dòng)程序、服務(wù)模塊與行命令解釋程序幾大部分。內(nèi)核有廣義和狹義兩種解釋。廣義：指裝入在存儲(chǔ)器里的嵌入式軟件中的操作系統(tǒng)部分。狹義：指嵌入式操作系統(tǒng)中負(fù)責(zé)多任務(wù)管理及任務(wù)間通信的多任務(wù)處理部分。它執(zhí)行任務(wù)創(chuàng)建與初始化、任務(wù)調(diào)度、時(shí)鐘管理、中斷管理。內(nèi)存管理等。例如μCOS-II就是典型的純內(nèi)核例子。主流嵌入式操作系統(tǒng)TinyOS：開(kāi)源，深度輕量級(jí)，先進(jìn)先出調(diào)度，用于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)μC/OS-II/III：小型嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核，不含設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和文件系統(tǒng)。開(kāi)源，用于工控領(lǐng)域。iOS：蘋(píng)果公司，微內(nèi)核，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為4個(gè)層次：核心操作系統(tǒng)、核心服務(wù)層、媒體層、觸摸框架層，系統(tǒng)運(yùn)行占用約512MB。iOS與蘋(píng)果公司的MacOSX操作系統(tǒng)一樣，也是以DarwinOS為基礎(chǔ)的，因此同樣屬于類Unix的商業(yè)操作系統(tǒng)。WindowsEmbeddedCompact8：即以前的WinCE操作系統(tǒng)。屬于大型嵌入式操作系統(tǒng)?？捎糜谑殖衷O(shè)備。。具有HAL和OAL。WindowsPhone8：前驅(qū)產(chǎn)品是2003年問(wèn)世的WindowsMobile。用于手機(jī)操作系統(tǒng)。VxWorks：目前公認(rèn)為實(shí)時(shí)性最強(qiáng)、可靠性最高的一種嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。廣泛應(yīng)用于航空航天、通信和國(guó)防領(lǐng)域。屬于大型商用操作系統(tǒng)，具有配套的Tornado集成開(kāi)發(fā)環(huán)境。嵌入式Linux:普通Linux操作系統(tǒng)移植到嵌入式硬件平臺(tái)上的版本。開(kāi)源、不存在黑箱技術(shù)，安卓操作系統(tǒng)：以Linux為基礎(chǔ)，半開(kāi)放源代碼操作系統(tǒng)，屬于大型操作系統(tǒng)，通過(guò)AndroidSDK使用Java作為編程語(yǔ)言來(lái)開(kāi)發(fā)Android應(yīng)用程序。eCOS：免費(fèi)和開(kāi)源的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，使用于嵌入式系統(tǒng)和那些只需要一個(gè)進(jìn)程多個(gè)線程的應(yīng)用項(xiàng)目。QNX：實(shí)時(shí)，可擴(kuò)充，內(nèi)核小巧，速度快，可應(yīng)用于虛擬機(jī)。嵌入式操作系統(tǒng)分類（1）按源代碼規(guī)模分類：分為小型和大型，區(qū)別是源代碼行數(shù)數(shù)量大小，超過(guò)10000行語(yǔ)句為大型，否則為小型。（2）按內(nèi)核大小分類：小內(nèi)核和大內(nèi)核，前者最小內(nèi)核8KB，后者最小320KB。（3）按照能否免費(fèi)獲得源代碼分類：開(kāi)放源代碼和不開(kāi)放源代碼，開(kāi)源系統(tǒng)：μCLinux、RTLinux、NucleusPlus、ECOS、μC/OS-II（4）按照實(shí)時(shí)性能分類：分為強(qiáng)實(shí)時(shí)型和普通實(shí)時(shí)型。強(qiáng)實(shí)時(shí)：VxWorks、片SOS、μCOS-II等，普通實(shí)時(shí)：WindowsEmbedded、μCLinux、Symbian等。（5）按照內(nèi)核結(jié)構(gòu)分類：?jiǎn)蝺?nèi)核和微內(nèi)核。單內(nèi)核又稱宏內(nèi)核，內(nèi)部含有進(jìn)程管理、調(diào)度器、時(shí)間管理、設(shè)備管理、文件管理等模塊。耦合度高，通過(guò)函數(shù)調(diào)用實(shí)現(xiàn)模塊之間通信。如Unix、嵌入式Linux、WinCE、MacOS、AndroidOS和DOS

。微內(nèi)核：內(nèi)核小巧，接口一致，松散耦合，人物間通信機(jī)制為消息機(jī)制，以消息傳遞方式相傳。如：Symbian、VxWorks、QNX、μC/OS-II、iOS等，iOS前身是在DarwinOS基礎(chǔ)上研發(fā)的iPhoneOS，是一個(gè)類Unix操作系統(tǒng)，屬于微內(nèi)核架構(gòu)。嵌入式操作系統(tǒng)的仿真平臺(tái)一般指嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中使用的指令集模擬器、仿真軟件或者虛擬機(jī)管理軟件。如ARM公司的Armulator和清華大學(xué)研發(fā)的SkyEye都是ARM指令集模擬器，更奇安達(dá)的為VMware虛擬機(jī)，可搭建嵌入式Linux的仿真開(kāi)發(fā)平臺(tái)。硬件抽象層、板級(jí)支持包和引導(dǎo)加載程序底層軟件主要就是指硬件抽象層、板級(jí)支持包和啟動(dòng)引導(dǎo)程序。硬件抽象層（HAL）WindowsNT。板級(jí)支持包（BSP）由美國(guó)風(fēng)和公司（VxWorks研發(fā)商）提出。一般而言，音質(zhì)VxWorks操作系統(tǒng)有四種操作類型：宿主機(jī)移植、體系結(jié)構(gòu)移植、目標(biāo)板移植、升級(jí)以前Tornado集成開(kāi)發(fā)環(huán)境版本的BSP到最新版本。硬件抽象層（HAL）熱點(diǎn)：是嵌入式硬件電路板的最基本軟件，基本上是用標(biāo)準(zhǔn)C編寫(xiě)的，負(fù)責(zé)嵌入式操作系統(tǒng)移植，需集中精力在HAL上座關(guān)鍵代碼的編程工作，從而加速操作系統(tǒng)的移植。含有HAL的操作系統(tǒng)：RTAL、eCOS、μITRON和NiosII。板級(jí)支持包BSPHAL和BSP的異同：對(duì)于同樣的一個(gè)電路板，HAL一般只有一個(gè)，但是不同的操作系統(tǒng)擁有不同的BSP；移植一個(gè)操作系統(tǒng)A到一塊新的電路板，為了構(gòu)造BSP，需要改寫(xiě)的源代碼基于兩種來(lái)源，一種是操作系統(tǒng)A在類似電路板的BSP，另一種是這塊電路板的HAL。BSP含有電路板的全套初始化程序，包括操作系統(tǒng)初始化，它要為操作系統(tǒng)的正常運(yùn)行做好準(zhǔn)備，而HAL通常也包括硬件初始化程序，但是不完整，例如不包括操作系統(tǒng)的初始化處理。引導(dǎo)加載程序嵌入式系統(tǒng)加電后執(zhí)行的第一批最初操作成為引導(dǎo)或者自舉（Boot），對(duì)應(yīng)的程序成為引導(dǎo)程序或者引導(dǎo)加載程序（Bootloader）。引導(dǎo)加載程序主要完成內(nèi)存加電自檢、外設(shè)存在自檢、內(nèi)存地址映射、初始化外圍設(shè)備、內(nèi)存尋址定位、加載和啟動(dòng)操作系統(tǒng)。典型嵌入式系統(tǒng)啟動(dòng)順序：（1）上電后，Bootloader將執(zhí)行基本的硬件自檢、初始化硬件控制寄存器、初始化SDRAM等工作（2）Bootloader將OS內(nèi)核映像文件從非揮發(fā)存儲(chǔ)介質(zhì)（如Flash）中復(fù)制到SDRAM中，并將控制權(quán)轉(zhuǎn)交給OS。（3）OS內(nèi)核執(zhí)行創(chuàng)建頁(yè)表、驅(qū)動(dòng)外設(shè)、初始化中斷控制系統(tǒng)等OS的流程，最終創(chuàng)建應(yīng)用程序執(zhí)行環(huán)境甚至圖形用戶界面。Bootloader的兩個(gè)執(zhí)行階段stage1的基本步驟：基本硬件初始化，為加載stage2準(zhǔn)備RAM空間，拷貝stage2的執(zhí)行代碼到RAM空間中，設(shè)置棧區(qū)指針SP，跳轉(zhuǎn)到stage2的C程序入口點(diǎn)。硬件初始化一般包括：關(guān)閉WatchDog、關(guān)中斷、設(shè)置CPU的速度和時(shí)鐘頻率、RAM初始化等。stage2的基本步驟：?jiǎn)?dòng)加載模式下Bootloader的stage2操作流程：初始化本階段要使用到的硬件設(shè)備，檢測(cè)系統(tǒng)內(nèi)存映射，將內(nèi)存映像和根文件系統(tǒng)映像從Flash上讀到RAM空間中，為內(nèi)核設(shè)置啟動(dòng)參數(shù)，調(diào)用內(nèi)核。下載模式下Bootloader的stage2操作流程：初始化本階段要使用到的硬件設(shè)備，主要是串口、網(wǎng)口和Flash存儲(chǔ)器等；等待用戶輸入行命令以進(jìn)入下載模式，否則直接進(jìn)入啟動(dòng)加載模式；通過(guò)串口終端與調(diào)試主機(jī)建立連接，提供人機(jī)交互接口；接收用戶輸入，通過(guò)串口或者網(wǎng)口進(jìn)行文件下載，將文件寫(xiě)入Flash存儲(chǔ)器保存；下載完畢，繼續(xù)等待用戶輸入或者重啟系統(tǒng)。嵌入式Linux的Bootloader執(zhí)行步驟初始化處理器及外設(shè)的硬件資源配置；建立內(nèi)存空間的映射管理，使能MMU，將系統(tǒng)的外存和內(nèi)存地址變換激活，為最終調(diào)用操作系統(tǒng)內(nèi)核做好準(zhǔn)備；裝載操作系統(tǒng)映像到內(nèi)存；對(duì)Flash存儲(chǔ)器編程；運(yùn)行操作系統(tǒng)；傳遞系統(tǒng)啟動(dòng)參數(shù)；命令行解析和輸入/輸出控制。U-Boot被認(rèn)為是功能全面、具有靈活性以及應(yīng)用廣泛的開(kāi)放源代碼Bootloader，目前由DENX公司維護(hù)。就目前來(lái)說(shuō)，U-Boot對(duì)PowerPC系列處理器的支持最為豐富，對(duì)Linux的支持最為完善，國(guó)內(nèi)ARM9實(shí)驗(yàn)箱通常使用U-boot作為Bootloader，引導(dǎo)多種嵌入式操作系統(tǒng)。嵌入式Linux操作系統(tǒng)Linux是目前唯一可免費(fèi)獲得的、能為多用戶提供多任務(wù)、多線程功能的大型操作系統(tǒng)。最初以Unix為原型，以實(shí)現(xiàn)POSIX標(biāo)準(zhǔn)為目標(biāo)，是最好的類Unix操作系統(tǒng)。嵌入式Linux：MontanaVistaLinux、μClinux、RTLinux（硬實(shí)時(shí)）、RTAI從頂視圖看，嵌入式Linux操作系統(tǒng)主要由用戶進(jìn)程、OS服務(wù)組件和Linux內(nèi)核三大子系統(tǒng)組成。用戶進(jìn)程：在Linux系統(tǒng)上運(yùn)行的應(yīng)用程序集合。OS服務(wù)組件：位于Linux操作系統(tǒng)內(nèi)核之上的一層服務(wù)模塊或者實(shí)用程序集合，例如行命令解釋程序（Shell）、窗口系統(tǒng)（例如XWindows、QT）、內(nèi)核編程接口等。Linux內(nèi)核：主要作用：進(jìn)程管理與調(diào)度、內(nèi)存管理、文件管理、網(wǎng)絡(luò)接口和進(jìn)程間通信。由5個(gè)子系統(tǒng)組成：進(jìn)程調(diào)度SCHED、內(nèi)存管理MM、虛擬文件系統(tǒng)VFS、網(wǎng)絡(luò)接口NET、進(jìn)程間通信IPC。嵌入式操作系統(tǒng)μC/OS-IIμC/OS-II的基本特點(diǎn)μC/OS-II是搶占式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)內(nèi)核，不涉及硬件驅(qū)動(dòng)程序。只能管理64個(gè)任務(wù)，目前版本保留8個(gè)任務(wù)給系統(tǒng)，這樣用戶編寫(xiě)的應(yīng)用程序最多可以有56個(gè)任務(wù)。不支持時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度法，賦予每個(gè)任務(wù)的優(yōu)先級(jí)是不同的，每個(gè)任務(wù)擁有自用棧。使用μC/OS-II的棧空間校驗(yàn)函數(shù)可以確定每個(gè)任務(wù)到底需要多少?？臻g。μC/OS-II的層次位置μC/OS-II嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)具有面向任務(wù)的特點(diǎn)。任務(wù)中的功能處理可以通過(guò)調(diào)用API函數(shù)實(shí)現(xiàn)，也可以通過(guò)中斷服務(wù)例程ISR實(shí)現(xiàn)。應(yīng)用程序接口層（API）主要包括文件系統(tǒng)、TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧、圖形用戶界面、中文系統(tǒng)、嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)、因特網(wǎng)Web瀏覽器等。μC/OS-II的代碼結(jié)構(gòu)與初始化大部分代碼由標(biāo)準(zhǔn)C語(yǔ)言寫(xiě)成。μC/OS-II主要由三大類程序文件構(gòu)成，這三大類程序按照硬件和應(yīng)用相關(guān)性分為：與處理器類型無(wú)關(guān)的代碼、與應(yīng)用程序有關(guān)的代碼和與硬件平臺(tái)移植相關(guān)的代碼。按照功能還可以把這些文件分成核心模塊、預(yù)處理模塊、進(jìn)程間通信（IPC）模塊、內(nèi)存管理模塊、任務(wù)與調(diào)度管理模塊、時(shí)間管理模塊以及移植模塊。μC/OS-II的啟動(dòng)過(guò)程：Bootloader執(zhí)行完畢后，調(diào)用應(yīng)用程序主文件（main（）函數(shù)）。main（）函數(shù)在執(zhí)行過(guò)程中，除了用戶函數(shù)和硬件初始化函數(shù)外，按照以下次序執(zhí)行3個(gè)主要的μC/OS-II函數(shù)：1.操作系統(tǒng)初始化OSInt（）；2.任務(wù)創(chuàng)建OSTaskCreat（）；3.任務(wù)調(diào)度開(kāi)始OSStart（）。一旦OSStart（）函數(shù)開(kāi)始執(zhí)行，就標(biāo)志著μC/OS-II進(jìn)入了多任務(wù)調(diào)度的正常運(yùn)行狀態(tài)。OSInit函數(shù)先建立最初的任務(wù)就緒表，然后建立4個(gè)空白的數(shù)據(jù)鏈表。這些內(nèi)存的空白數(shù)據(jù)區(qū)開(kāi)辟之后，OSInt創(chuàng)建第1個(gè)任務(wù)，這就是空閑任務(wù)（IdleTask），優(yōu)先級(jí)設(shè)為最低（取常量OS_LOWEST_PRIO的值)，創(chuàng)建之后進(jìn)入就緒態(tài)。條件滿足的話，OSInt還創(chuàng)建一個(gè)統(tǒng)計(jì)任務(wù)OSTaskStat，也讓進(jìn)入就緒態(tài)，OSTaskStat優(yōu)先級(jí)取為OS_LOWEST_PRIO-1（次低級(jí)）。在main.c代碼文件中還有兩個(gè)μC/OS-II的函數(shù)，其中OSTaskCreate函數(shù)創(chuàng)建用戶定義的一個(gè)任務(wù)，OSStart啟動(dòng)μC/OS-II多任務(wù)調(diào)度。在μC/OS-II多任務(wù)調(diào)度啟動(dòng)前，用戶至少要使用OSTaskCreate函數(shù)建立一個(gè)應(yīng)用任務(wù)。μC/OS-II任務(wù)的創(chuàng)建：可以使用OSTaskCreate函數(shù)或者OSTaskCreateExt函數(shù)。一個(gè)任務(wù)通常是一個(gè)無(wú)限的循環(huán)，有函數(shù)返回類型，有形式參數(shù)變量，但是任務(wù)絕不會(huì)返回的，故返回參數(shù)必須定義為void。μC/OS-II的內(nèi)核μC/OS-II是嵌入式操作系統(tǒng)領(lǐng)域中的最小內(nèi)核之一，只提供任務(wù)調(diào)度、任務(wù)間通信（ITC）與同步、任務(wù)管理、時(shí)間管理、內(nèi)存管理、等基本功能。搶占式任務(wù)調(diào)度、多任務(wù)通信。臨界區(qū)：指處理時(shí)不可分割的代碼。一旦執(zhí)行，不允許任何中斷。在進(jìn)入臨界區(qū)之前必須關(guān)中斷，執(zhí)行完臨界區(qū)代碼之后要立即開(kāi)中斷。μC/OS-II調(diào)用OS_ENTER_CRITICAL()和OS_EXIT_CRITICAL()兩個(gè)宏來(lái)執(zhí)行關(guān)中斷和開(kāi)中斷。μC/OS-II的任務(wù)狀態(tài)μC/OS-II操作系統(tǒng)可以定義的最大任務(wù)數(shù)是64個(gè)，最高優(yōu)先級(jí)定為0，最低優(yōu)先級(jí)取值為實(shí)際定義的最大任務(wù)數(shù)減1.任務(wù)建立之后，擁有優(yōu)先級(jí)、執(zhí)行函數(shù)、自用?？臻g和任務(wù)控制塊（TCB），運(yùn)行時(shí)能夠完全控制CPU的操作以及全部用戶可訪問(wèn)寄存器的操作。絕大多數(shù)情況下μC/OS-II的每個(gè)任務(wù)都是一個(gè)無(wú)限的循環(huán)。每個(gè)任務(wù)處在以下5個(gè)狀態(tài)之一：休眠態(tài)、就緒態(tài)（記錄在就緒任務(wù)集中）、運(yùn)行態(tài)、掛起態(tài)和被中斷態(tài)。任務(wù)控制塊OS_TCB：內(nèi)核對(duì)任務(wù)的管理通過(guò)任務(wù)控制塊OS_TCB進(jìn)行。OS_TCB全部駐留在RAM。OS_TCB數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的OSTCBX、OSTCBY、OSTCBBitX、OSTCBBitY4個(gè)變量用于加速任務(wù)進(jìn)入就緒態(tài)的過(guò)程或進(jìn)入等待事件發(fā)生狀態(tài)的過(guò)程。μC/OS-II的任務(wù)調(diào)度μC/OS-II的就緒任務(wù)登記在就緒表中。就緒表由兩個(gè)變量OSRdyGrp和OSRdyTbl[]構(gòu)成。μC/OS-II總是運(yùn)行處于就緒態(tài)任務(wù)中優(yōu)先級(jí)最高的那一個(gè)，由調(diào)度器（Scheduler）確定哪個(gè)任務(wù)優(yōu)先級(jí)最高，下面應(yīng)該執(zhí)行哪一個(gè)任務(wù)。任務(wù)級(jí)的調(diào)度是由函數(shù)OSSched（）完成的，是任務(wù)調(diào)度的前導(dǎo)函數(shù)；中斷級(jí)的調(diào)度是由另一個(gè)函數(shù)OSIntExit（）完成的。μC/OS-II的任務(wù)切換也稱為上下文切換、文境切換，實(shí)際含義是任務(wù)的CPU寄存器內(nèi)容切換。完成任務(wù)切換所需要的時(shí)間取決于CPU有多少寄存器要入棧。μC/OS-II的中斷處理μC/OS-II允許中斷嵌套，嵌套層數(shù)可達(dá)255層。中斷服務(wù)子程序執(zhí)行事件處理有兩種方法。一種方法是通過(guò)OSMBoxPost（）、OSQPost（）、OSSemPost（）等函數(shù)去通知真正做該事件處理的那個(gè)任務(wù)，讓任務(wù)完成中斷事件的處理。另外一種是由中斷服務(wù)子程序本身完成事件處理。調(diào)用中斷退出函數(shù)OSIntExit（）標(biāo)志著中斷服務(wù)子程序的終結(jié)，OSIntExit（）將中斷嵌套層數(shù)計(jì)數(shù)器減1。中斷級(jí)任務(wù)切換函數(shù)OSIntCtxSw（）。μC/OS-II的時(shí)間管理μC/OS-II能夠提供周期性時(shí)鐘信號(hào)，用于實(shí)現(xiàn)任務(wù)的正確延時(shí)和超時(shí)確認(rèn)，節(jié)拍率應(yīng)在每秒10次到100次之間，即10-100Hz，時(shí)鐘節(jié)拍率越高，系統(tǒng)的額外負(fù)荷就越重。用戶必須在多任務(wù)系統(tǒng)啟動(dòng)以后再激活時(shí)鐘節(jié)拍信號(hào)發(fā)生器，也就是在調(diào)用OSStart（）之后，即在調(diào)用OSStart（）之后做的第一件事是初始化定時(shí)器中斷。μC/OS-II的匯編語(yǔ)言時(shí)鐘節(jié)拍中斷服務(wù)子程序名稱是OSTickISR。OSTimtick（）函數(shù)執(zhí)行時(shí)以調(diào)用可由用戶定義的時(shí)鐘節(jié)拍接口函數(shù)OSTimTickHook（）開(kāi)始，這個(gè)接口函數(shù)擴(kuò)展了時(shí)鐘節(jié)拍函數(shù)OSTimtick（），給用戶一個(gè)完成特定處理的機(jī)會(huì)。μC/OS-II的任務(wù)間通信主要有三種：利用宏OS_ENTER_CRITICAL()和OS_EXIT_CRITECAL()來(lái)關(guān)閉中斷和打開(kāi)中斷。利用函數(shù)OSSchedLock()和OSSchekUnlock（）對(duì)μC/OS-II中的任務(wù)調(diào)度函數(shù)上鎖和開(kāi)鎖。利用信號(hào)量OS_EVENT_TYPE_SEM、互斥信號(hào)量OS_EVENT_TYPE_MUTEX、郵箱OS_EVENT_TYPE_MBOX或消息隊(duì)列OS_ENENT_TYPE_Q進(jìn)行任務(wù)間通信。事件控制塊ECB：用于實(shí)現(xiàn)信號(hào)量管理、互斥型信號(hào)量管理、消息郵箱以及消息隊(duì)列管理的ITC功能函數(shù)的基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。OSEventType：定義了事件的具體類型。OSEventCnt：當(dāng)事件是一個(gè)信號(hào)量時(shí)，OSEventCnt是用于信號(hào)量的計(jì)數(shù)器。μC/OS-II的事件控制塊有4種類型，需要使用4個(gè)不同的函數(shù)來(lái)創(chuàng)建，分別是OSSemCreate（）、OSMutexCreate（）、OSMboxCreate（）、OSQCreate（）。信號(hào)量控制下的任務(wù)間通信：在μC/OS-II韓靜霞，使用信號(hào)量進(jìn)行任務(wù)間通信室，首先應(yīng)該使用信號(hào)量創(chuàng)建函數(shù)OSSemCreate來(lái)創(chuàng)建一個(gè)信號(hào)量，并且對(duì)該信號(hào)量賦以初始計(jì)數(shù)值。如果信號(hào)量是用來(lái)表示一個(gè)或者多個(gè)事件的發(fā)生，那么該信號(hào)量的初始值應(yīng)設(shè)為0。如果信號(hào)量是用于對(duì)共享資源的訪問(wèn)，那么該信號(hào)量的初始值應(yīng)設(shè)為1。如果該信