嵌入式系統(tǒng)、嵌入式處理器以及嵌入式操作系統(tǒng)簡介(編輯修改稿)
2024-10-22 19:35 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 P 結(jié)構(gòu)，采用低成本、低功耗技術(shù)制造的 R. E. A. L DSP 處理器，其特點(diǎn)是具備雙 Harvard 結(jié)構(gòu)和雙乘 / 累加單元，應(yīng)用目標(biāo)是大批量消費(fèi)類產(chǎn)品。 (4) 嵌入式片上系統(tǒng) (System On Chip, SOC) 隨著 EDI 的推廣和 VLSI 設(shè)計(jì)的普及化，以及半導(dǎo)體工藝的迅速發(fā)展，可以在一塊硅片上實(shí)現(xiàn)一個(gè)更為復(fù)雜的系統(tǒng)，這就產(chǎn)生了 SOC 技術(shù)。各種通用處理器內(nèi)核將作為 SOC 設(shè)計(jì)公司的標(biāo)準(zhǔn)庫，和其他許多嵌入式系統(tǒng)外設(shè)一樣，成為 VLSI 設(shè)計(jì)中一種標(biāo)準(zhǔn)的器件，用標(biāo)準(zhǔn)的 VHDL 、 Verlog 等硬件語言描述，存儲在器件庫中。用戶只需定義出其整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)，仿真通過后就可以將設(shè)計(jì)圖交給半導(dǎo)體工廠制作樣品。這樣除某些無法集成的器件以外，整個(gè)嵌入式系統(tǒng)大部分均可集成到一塊或幾塊芯片中去，應(yīng)用系統(tǒng)電路板將變得很簡單，對于減小整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)體積和功耗、提高可靠性非常有利。 SOC 可分為通用和專用兩類，通用 SOC 如 Infineon(Siemens) 的 TriCore 、 Motorola 的 MCore ，以及某些 ARM 系列器件，如 Echelon 和 Motorola 聯(lián)合研制的 Neuron 芯片等；專用 SOC 一般專用于某個(gè)或某類系統(tǒng)中，如 Philips 的 Smart XA ，它將 XA 單片機(jī)內(nèi)核和支持超過 2048 位復(fù)雜 RSA 算法的 CCU 單元制作在一塊硅片上，形成一個(gè)可加載 Java 或 C 語言的專用 SOC ，可用于互聯(lián)網(wǎng)安全方面。 三 嵌入式操作系統(tǒng) 嵌入式操作系統(tǒng)是一種支持嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的操作系統(tǒng)軟件，它是嵌入式系統(tǒng) ( 包括硬、軟件系統(tǒng) ) 極為重要的組成部分，通常包括與硬件相關(guān)的底層驅(qū)動(dòng)軟件、系統(tǒng)內(nèi)核、設(shè)備驅(qū)動(dòng)接口、通信協(xié)議、圖形界面、標(biāo)準(zhǔn)化瀏覽器等 Browser 。嵌入式操作系統(tǒng)具有通用操作系統(tǒng)的基本特點(diǎn)，如能夠有效管理越來越復(fù)雜的系統(tǒng)資源；能夠把硬件虛擬化，使得開發(fā)人員從繁忙的驅(qū)動(dòng)程序移植和維護(hù)中解脫出來；能夠提供庫函數(shù)、驅(qū)動(dòng)程序、工具集以及應(yīng)用程序 。與通用操作系統(tǒng)相比較，嵌入式操作系統(tǒng)在系統(tǒng)實(shí)時(shí)高效性、硬件的相關(guān)依賴性、軟件固態(tài)化以及應(yīng)用的專用性等方面具有較為突出的特點(diǎn)。 1. 嵌入式操作系統(tǒng)的種類 一般情況下，嵌入式操作系統(tǒng)可以分為兩類，一類是面向控制、通信等領(lǐng)域的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，如 WindRiver 公司的 VxWorks 、 ISI 的 pSOS 、 QNX 系統(tǒng)軟件公司的 QNX 、 ATI 的 Nucleus 等；另一類是面向消費(fèi)電子產(chǎn)品的非實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，這類產(chǎn)品包括個(gè)人數(shù)字助理 (PDA) 、移動(dòng)電話、機(jī)頂盒、電子書、 WebPhone 等。 a. 非實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) 早期的嵌入式系統(tǒng)中沒有操作系統(tǒng)的概念，程序員編寫嵌入式程序通常直接面對裸機(jī)及裸設(shè)備。在這種情況下，通常把嵌入式程序分成兩部分，即前臺程序和后臺程序。前臺程序通過中段來處理事件，其結(jié)構(gòu)一般為無限循環(huán)；后臺程序則掌管整個(gè)嵌入式系統(tǒng)軟、硬件資源的分配、管理以及任務(wù)的調(diào)度，是一個(gè)系統(tǒng)管理調(diào)度程序。這就是通常所說的前后臺系統(tǒng)。一般情況下，后臺程序也叫任務(wù)級程序，前臺程序也叫事件處理級程序。在程序運(yùn)行時(shí)，后臺程序檢查每個(gè)任務(wù)是否具備運(yùn)行條件，通過一定的調(diào)度算法來完成相應(yīng)的操作。對于實(shí)時(shí)性要求特別嚴(yán)格的操作通常由中斷來完成，僅在中斷服務(wù)程序中標(biāo)記事件的發(fā)生，不再做任何工作就退出中斷，經(jīng)過后臺程序的調(diào)度，轉(zhuǎn)由前臺程序完成事件的處理，這樣就不會造成在中斷服務(wù)程序中處理費(fèi)時(shí)的事件而影響后續(xù)和其他中斷。 實(shí)際上，前后臺系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性比預(yù)計(jì)的要差。這是因?yàn)榍昂笈_系統(tǒng)認(rèn)為所有的任務(wù)具有相同的優(yōu)先級別，即
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