嵌入式系統(tǒng)、嵌入式處理器以及嵌入式操作系統(tǒng)簡介-資料下載頁
2025-09-25 19:35本頁面
【正文】 和新興的信息家電等領(lǐng)域的需求。 第二階段是以嵌入式 CPU 為基礎(chǔ)、以簡單操作系統(tǒng)為核心的嵌入式系統(tǒng)。這一階段系統(tǒng)的主要特點是： CPU 種類繁多，通用性比較差；系統(tǒng)開銷小， 效率高；一般配備系統(tǒng)仿真器，操作系統(tǒng)具有一定的兼容性和擴(kuò)展性；應(yīng)用軟件較專業(yè)，用戶界面不夠友好；系統(tǒng)主要用來控制系統(tǒng)負(fù)載以及監(jiān)控應(yīng)用程序運行。 第三階段是通用的嵌入式實時操作系統(tǒng)階段，是以嵌入式操作系統(tǒng)為核心的嵌入式系統(tǒng)。這一階段系統(tǒng)的主要特點是：嵌入式操作系統(tǒng)能運行于各種不同類型的微處理器上，兼容性好；操作系統(tǒng)內(nèi)核精小、效率高，并且具有高度的模塊化和擴(kuò)展性；具備文件和目錄管理、設(shè)備支持、多任務(wù)、網(wǎng)絡(luò)支持、圖形窗口以及用戶界面等功能；具有大量的應(yīng)用程序接口 (API) ，開發(fā)應(yīng)用程序簡單；嵌入式應(yīng)用軟件豐富。 第四階段是以基于 Internet 為標(biāo)志的嵌入式系統(tǒng)，這是一個正在迅速發(fā)展的階段。目前大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)還孤立于 Internet 之外，但隨著 Internet 的發(fā)展以及 Internet 技術(shù)與信息家電、工業(yè)控制技術(shù)等結(jié)合日益密切，嵌入式設(shè)備與 Internet 的結(jié)合將代表著嵌入式技術(shù)的真正未來。 3. 使用實時操作系統(tǒng)的必要性 嵌入式實時操作系統(tǒng)在目前的嵌入式應(yīng)用中用得越來越廣泛，尤其在功能復(fù)雜、系統(tǒng)龐大的應(yīng)用中顯得愈來愈重要。 首先，嵌入式實時操作系統(tǒng)提高了系統(tǒng)的可靠性。在控制系統(tǒng)中，出于安全方面的考慮，要求系統(tǒng)起碼不能崩潰，而且還要有自愈能力。不僅要求在硬件設(shè)計方面提高系統(tǒng)的可靠性和抗干擾性，而且也應(yīng)在軟件設(shè)計方面提高系統(tǒng)的抗干擾性，盡可能地減少安全漏洞和不可靠的隱患。長期以來的前后臺系統(tǒng)軟件設(shè)計在遇到強(qiáng)干擾時，使得運行的程序產(chǎn)生異常、出錯、跑飛，甚至死循環(huán)，造成了系統(tǒng)的崩潰。而實時操作系統(tǒng)管理的系統(tǒng)，這種干擾可能只是引起若干進(jìn)程中的一個被破壞，可以通過系統(tǒng)運行的系統(tǒng)監(jiān)控進(jìn)程對其進(jìn)行修復(fù)。通常情況下，這個系統(tǒng)監(jiān)視進(jìn)程用來監(jiān)視各進(jìn)程運行狀況，遇到異常情況時采取一些利于系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的措施，如把有問題的任務(wù)清除掉。 其次，提高了開發(fā)效率，縮短了開發(fā)周期。在嵌入式實時操作系統(tǒng)環(huán)境下，開發(fā)一個復(fù)雜的應(yīng)用程序，通?？梢园凑哲浖こ讨械慕怦钤瓌t將整個程序分解為多個任務(wù)模塊。每個任務(wù)模塊的調(diào)試、修改幾乎不影響其他模塊。商業(yè)軟件一般都提供了良好的多任務(wù)調(diào)試環(huán)境。 再次，嵌入式實時操作系統(tǒng)充分發(fā)揮了 32 位 CPU 的多任務(wù)潛力。 32 位 CPU 比 8 、 16 位 CPU 快，另外它本來是為運行多用戶、多任務(wù)操作系統(tǒng)而設(shè)計的，特別適于運行多任務(wù)實時系統(tǒng)。 32 位 CPU 采用利于提高系統(tǒng)可靠性和穩(wěn)定性的設(shè)計，使其更容易做到不崩潰。例如， CPU 運行狀態(tài)分為系統(tǒng)態(tài)和用戶態(tài)。將系統(tǒng)堆棧和用戶堆棧分開，以及實時地給出 CPU 的運行狀態(tài)等，允許用戶在系統(tǒng)設(shè)計中從硬件和軟件兩方面對實時內(nèi)核的運行實施保護(hù)。如果還是采用以前的前后臺方式，則無法發(fā)揮 32 位 CPU 的優(yōu)勢。 從某種意義上說，沒有操作系統(tǒng)的計算機(jī) ( 裸機(jī) ) 是沒有用的。在嵌入式應(yīng)用中，只有把 CPU 嵌入到系統(tǒng)中，同時又把操作系統(tǒng)嵌入進(jìn)去，才是真正的計算機(jī)嵌入式應(yīng)用。 4. 實時操作系統(tǒng)的優(yōu)缺點 在嵌入式實時操作系統(tǒng)環(huán)境下開發(fā)實時應(yīng)用程序使程序的設(shè)計和擴(kuò)展變得容易，不需要大的改動就可以增加新的功能。通過將應(yīng)用程序分割成若干獨立的任務(wù)模塊，使應(yīng)用程序的設(shè)計過程大為簡化；而且對實時性要求苛刻的事件都得到了快速、可靠的處理。通過有效的系統(tǒng)服務(wù)，嵌入式實時操作系統(tǒng)使得系統(tǒng)資源得到更好的利用。但是，使用嵌入式實時操作系統(tǒng)還需要額外的 ROM/RAM 開銷， 2~5% 的 CPU 額外負(fù)荷，以及內(nèi)核的費用。
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