arm嵌入式系統(tǒng)(已修改)
2025-07-04 15:41 本頁面
【正文】 第一章 嵌入式系統(tǒng)概述 嵌入式系統(tǒng)：從技術的角度定義：以應用為中心，以計算機技術為基礎，軟件硬件可裁剪，適用應用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的通用計算機系統(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)。術語嵌入式反應了這些系統(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)。嵌入式處理器：嵌入式系統(tǒng)的核心，是控制，輔助系統(tǒng)運行的硬件單元。可以將嵌入式系統(tǒng)定義成“嵌入到對象體系中得專用計算機應用系統(tǒng)”。1. 嵌入式系統(tǒng)的特點按照嵌入式系統(tǒng)的定義，嵌入式系統(tǒng)有3個基本特點，即“嵌入性”、“內(nèi)含計算機”與“專用性”。微處理器的處理能力按莫爾定律預計的速度在增加。該定律認為集成電路和晶體管個數(shù)每18個月翻一番。（與系統(tǒng)之間的關系）一類嵌入式處理器注重尺寸、能耗和價格。另一類嵌入式處理器更關注性能。還有一類嵌入式處理器關注全部4個需求——性能、尺寸、功耗和價格?！钋度胧较到y(tǒng)的分類(EMPU) 嵌入式微處理器的基礎是通用計算機中的CPU。2. 微控制器（MCU）（包括嵌入式微處理器） 微控制器又稱單片機，就是將整個計算機系統(tǒng)集成到一塊芯片中。3. DSP處理器（DSP）（哈佛結(jié)構）在數(shù)字濾波、FFT、頻譜分析等方面，DSP算法正在大量進入嵌入式領域。4. 片上系統(tǒng)（SoC）SoC可以分為通用和專用兩類。 分時操作系統(tǒng)的主要目的是讓多個計算機用戶能共享系統(tǒng)的資源，能及時地響應和服務于聯(lián)機用戶，只具有很弱的實時功能，但與真正的實時操作系統(tǒng)仍然有明顯的區(qū)別。實時操作系統(tǒng)應具備以下特點：1. 異地的時間響應。2. 切換時間和中斷延遲時間確定。3. 優(yōu)先級中斷和調(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。實時操作系統(tǒng)可以分為一般實時操作系統(tǒng)和嵌入式實時操作系統(tǒng)兩種。一般實時操作系統(tǒng)與嵌入式實時操作系統(tǒng)的主要區(qū)別在于應用場合和開發(fā)過程。 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)中，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)應用于實時性要求的實時控制系統(tǒng)中，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。1前后臺系統(tǒng) 對于基于芯片開發(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)。循環(huán)中調(diào)用響應的函數(shù)完成響應的操作，這部分可以看成后臺行為；中斷服務程序處理異步事件，這部分可以看成前臺行為。后臺可可以叫做任務級，前臺也可以叫做中斷級。2操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)是計算機中最基本的程序，操作系統(tǒng)的作用：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；提供用戶接口，使用戶獲得良好的工作環(huán)境；為用戶擴展新的系統(tǒng)功能提供軟件平臺。3實時操作系統(tǒng)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（包括儲存器、外設等）管理、消息管理、任務調(diào)度及異常處理等工作。 時間分片方式和協(xié)作方式的RTOS并不是真正的“實時”。4代碼的臨界區(qū)5資源6共享資源7任務8任務切換9內(nèi)核 多任務系統(tǒng)中，內(nèi)核負責管理各個任務，或者說為每個任務分配CPU時間，并且負責任務之間的通信。指標1調(diào)度實時強弱 2占用CPU的時間10調(diào)度 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總是讓就緒態(tài)的優(yōu)先級最高的任務先運行。然后究竟何時讓高優(yōu)先級任務掌握CPU的使用權，有兩種不同的情況，這要看用的什么類型的內(nèi)核，是非占先式的還是占先式的內(nèi)核。 非占先式：執(zhí)行完成正在執(zhí)行的任務再執(zhí)行下一個任務。 占先式：中斷正在執(zhí)行的任務，執(zhí)行任務11非占先式內(nèi)核12占先式內(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。13任務優(yōu)先級 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，被賦予的優(yōu)先級應該越高，越容易被調(diào)度而進入運行態(tài)。14中斷 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
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