[工學(xué)]第1章嵌入式系統(tǒng)概述(參考版)
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【正文】 μC/OSII占用很少的系統(tǒng)資源，并且在高校教學(xué)使用是不需要申請(qǐng)?jiān)S可證。 μC/OSII通過(guò)了聯(lián)邦航空局（ FAA）商用航行器認(rèn)證。 page 西安郵電學(xué)院 計(jì)算機(jī)系 41 2021/11/10 嵌入式操作系統(tǒng) ? 常見(jiàn)的嵌入式操作系統(tǒng) μC/OSII是一個(gè)源碼公開(kāi)、可移植、可固化、可裁剪、占先式的實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)。良好的持續(xù)發(fā)展能力、高性能的內(nèi)核以及友好的用戶開(kāi)發(fā)環(huán)境，在嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)高端應(yīng)用領(lǐng)域占據(jù)一席之地。 Win CE不僅繼承了傳統(tǒng)的 Windows圖形界面，并且在 Win CE平臺(tái)上可以使用 Windows 95/98上的編程工具（如Visual Basic、 Visual C++等）、 使絕大多數(shù)的應(yīng)用軟件只需簡(jiǎn)單的修改和移植就可以在 Windows CE平臺(tái)上繼續(xù)使用。 Windows CE的圖形用戶界面相當(dāng)出色。它保留了 Linux的大部分優(yōu)點(diǎn)： 穩(wěn)定、良好的移植性、優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)功能、完備的對(duì)各種文件系統(tǒng)的支持、以及標(biāo)準(zhǔn)豐富的 API等 。適用于沒(méi)有虛擬內(nèi)存或內(nèi)存管理單元 (MMU)的處理器，例如 ARM7TDMI。 uClinux從 Linux ，沿襲了主流 Linux的絕大部分特性。 缺點(diǎn) ：但是，使用嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)還需要額外的ROM/RAM開(kāi)銷(xiāo)， 2~5%的 CPU額外負(fù)荷，以及內(nèi)核的費(fèi)用。通過(guò)將應(yīng)用程序分割成若干獨(dú)立的任務(wù)模塊，使應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)過(guò)程大為簡(jiǎn)化；而且對(duì)實(shí)時(shí)性要求苛刻的事件都得到了快速、可靠的處理。 ? 嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)充分發(fā)揮了 32位 CPU的多任務(wù)潛力。使用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)主要有以下幾個(gè)因素： ? 嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)提高了系統(tǒng)的可靠性。 —— 時(shí)鐘節(jié)拍 page 西安郵電學(xué)院 計(jì)算機(jī)系 36 2021/11/10 嵌入式操作系統(tǒng) ? 使用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的必要性 嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)在目前的嵌入式應(yīng)用中用得越來(lái)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(lái)愈重要。時(shí)鐘的節(jié)拍式中斷使得內(nèi)核可以將任務(wù)延時(shí)若干個(gè)整數(shù)時(shí)鐘節(jié)拍，以及當(dāng)任務(wù)等待事件發(fā)生時(shí)，提供等待超時(shí)的依據(jù)。這個(gè)中斷可以看作是系統(tǒng)心臟的脈動(dòng)。中斷服務(wù)子程序做事件處理，處理完成后，程序回到： 1. 在前后臺(tái)系統(tǒng)中，程序回到后臺(tái)程序； 2. 對(duì)非占先式內(nèi)核而言，程序回到被中斷了的任務(wù)； 3. 對(duì)占先式內(nèi)核而言，讓進(jìn)入就緒態(tài)的優(yōu)先級(jí)最高的任務(wù)開(kāi)始運(yùn)行。 —— 任務(wù)優(yōu)先級(jí) page 西安郵電學(xué)院 計(jì)算機(jī)系 33 2021/11/10 嵌入式操作系統(tǒng) ? 基本概念 中斷是一種硬件（異步）機(jī)制，用于通知 CPU有個(gè)異步事件發(fā)生了。每個(gè)任務(wù)都具有優(yōu)先級(jí)。如果是中斷服務(wù)子程序使一個(gè)高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)進(jìn)入就緒態(tài)，中斷完成時(shí)，中斷了的任務(wù)被掛起，優(yōu)先級(jí)高的那個(gè)任務(wù)開(kāi)始運(yùn)行。最高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)一旦就緒，總能得到 CPU的控制權(quán)。 —— 非占先式內(nèi)核 page 西安郵電學(xué)院 計(jì)算機(jī)系 31 2021/11/10 嵌入式操作系統(tǒng) ? 基本概念 當(dāng)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間很重要時(shí)，要使用占先式內(nèi)核。中斷服務(wù)可以使一個(gè)高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)由掛起狀態(tài)變?yōu)榫途w狀態(tài)。非占先式調(diào)度法也稱(chēng)作 合作型多任務(wù) ，各個(gè)任務(wù)彼此合作共享一個(gè) CPU。然而究竟何時(shí)讓高優(yōu)先級(jí)任務(wù)掌握 CPU的使用權(quán)，有兩種不同的情況，這要看用的是什么類(lèi)型的內(nèi)核，是 非占先式 的還是 占先式 的內(nèi)核。每個(gè)任務(wù)根據(jù)其重要程序的不同被賦予一定的優(yōu)先級(jí)。 調(diào)度 就是決定該輪到哪個(gè)任務(wù)運(yùn)行了。 內(nèi)核提供必不可少的系統(tǒng)服務(wù)，如信號(hào)量、消息隊(duì)列、延時(shí)等。使用實(shí)時(shí)內(nèi)核可以大大簡(jiǎn)化應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，是因?yàn)閷?shí)時(shí)內(nèi)核允許將應(yīng)用分成若干個(gè)任務(wù)，由實(shí)時(shí)內(nèi)核來(lái)管理它們。 —— 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（ RTOS） page 西安郵電學(xué)院 計(jì)算機(jī)系 28 2021/11/10 嵌入式操作系統(tǒng) ? 基本概念 多任務(wù)系統(tǒng)中， 內(nèi)核 負(fù)責(zé)管理各個(gè)任務(wù)，或者說(shuō)為每個(gè)任務(wù)分配 CPU時(shí)間，并且負(fù)責(zé)任務(wù)之間的通信。 —— 操作系統(tǒng) 硬件 硬件驅(qū)動(dòng) 操作系統(tǒng) 用戶程序 page 西安郵電學(xué)院 計(jì)算機(jī)系 27 2021/11/10 嵌入式操作系統(tǒng) ? 基本概念 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) 是一段在嵌入式系統(tǒng)啟動(dòng)后首先執(zhí)行的背景程序，用戶的應(yīng)用程序是運(yùn)行于 RTOS之上的各個(gè)任務(wù)， RTOS根據(jù)各個(gè)任務(wù)的要求，進(jìn)行資源 (包括存儲(chǔ)器、外設(shè)等 )管理、消息管理、任務(wù)調(diào)度、異常處理等工作。 ISR ISR ISR ISR 后臺(tái) 前臺(tái) 中斷服務(wù)程序 時(shí) 間 —— 前后臺(tái)系統(tǒng) page 西安郵電學(xué)院 計(jì)算機(jī)系 26 2021/11/10 嵌入式操作系統(tǒng) ? 基本概念
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