【正文】 ? 嵌入式系統(tǒng) ≠ 實(shí)時(shí)系統(tǒng) ? 有些嵌入式系統(tǒng)沒有實(shí)時(shí)性要求 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) ? 實(shí)時(shí)系統(tǒng)的定義： 能夠?qū)ν獠渴录龀黾皶r(shí)響應(yīng)的系統(tǒng)。也就是說，如果硬件可以做這件工作，那么基于實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的軟件將可以確定性的做這件工作。 因此實(shí)時(shí)邏輯的正確性不僅依賴于計(jì)算結(jié)果的正確性 ,還取決于輸出結(jié)果的時(shí)間 . 嵌入式系統(tǒng)簡(jiǎn)介 ? 實(shí)時(shí)性 ? 實(shí)時(shí)性的本質(zhì)是任務(wù)處理所花費(fèi)時(shí)間的 可預(yù)測(cè)性 ，即任務(wù)需要在規(guī)定的時(shí)限內(nèi)完成。 ? 具有操作系統(tǒng)的最基本的功能 ： ? 進(jìn)程調(diào)度（沒有虛擬內(nèi)存的管理） ? 內(nèi)存管理、 設(shè)備管理、文件管理，中斷管理 ? 系統(tǒng)功能接口 (API調(diào)用，如網(wǎng)絡(luò)功能 ) 、設(shè)備驅(qū)動(dòng) ? 嵌入式操作系統(tǒng)具有的特點(diǎn)： ? 系統(tǒng)可裁減、可配置 ? 系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)性 ? 系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠 嵌入式操作系統(tǒng) 嵌入式操作系統(tǒng) ? 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) (RealTimeOperatingSystem， RTOS)是指使計(jì)算機(jī)能 及時(shí)響應(yīng) 外部事件的請(qǐng)求在規(guī)定的 嚴(yán)格時(shí)間內(nèi) 完成對(duì)該事件的處 理，并控制所有實(shí)時(shí)設(shè)備和實(shí)時(shí)任務(wù)協(xié)調(diào)一致地工作的操作系統(tǒng)。 —— 任務(wù)優(yōu)先級(jí) 前后臺(tái)系統(tǒng) 嵌入式操作系統(tǒng) ? 基本概念 —— 中斷 ISR 任務(wù) ISR 非占先操作系統(tǒng) 任務(wù)A 任務(wù)B 任務(wù)C ISR 占先操作系統(tǒng) 任務(wù)A 任務(wù)B 任務(wù)C 一、嵌入式操作系統(tǒng)概念 嵌入式操作系統(tǒng)是嵌入式應(yīng)用軟件的基礎(chǔ)和開發(fā)平臺(tái)。每個(gè)任務(wù)都具有優(yōu)先級(jí)。為了防止數(shù)據(jù)被破壞，每個(gè)任務(wù)在與共享資源打交道時(shí)，必須獨(dú)占該資源，這叫做互斥。資源也可以是一個(gè)變量、一個(gè)結(jié)構(gòu)或一個(gè)數(shù)組等。 —— 任務(wù) 嵌入式操作系統(tǒng) ? 基本概念 程序運(yùn)行時(shí)可使用的軟、硬件環(huán)境統(tǒng)稱為資源。 —— 操作系統(tǒng) 硬件 硬件驅(qū)動(dòng) 操作系統(tǒng) 用戶程序 嵌入式操作系統(tǒng) ? 基本概念 一個(gè)任務(wù)，也稱作一個(gè)線程，是一個(gè)簡(jiǎn)單的程序，該程序可以認(rèn)為 CPU完全屬于該程序自己。 嵌入式操作系統(tǒng) ? 基本概念 操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)中最基本的程序。 ? 它解決了嵌入式軟件開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)化的問題，更好地支持了系統(tǒng)協(xié)同開發(fā)。 ? 傳統(tǒng)的開發(fā)模式已經(jīng)不能適應(yīng)系統(tǒng)復(fù)雜性的增長，而嵌入式操作系統(tǒng)的引入，極大的方便了嵌入式軟件的開發(fā)和維護(hù) RTOS嵌入式系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái) ? 嵌入式操作系統(tǒng)體現(xiàn)了一種新的系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和一個(gè)開放的軟件框架，軟件工程師只做少量改動(dòng)，就可以添加或刪除一個(gè)系統(tǒng)模塊。 ?多處理機(jī)系統(tǒng)分為緊耦合系統(tǒng) (tightlycoupled system) 和 松 耦 合 系 統(tǒng)(looselycoupled system)兩種 。 單處理器多任務(wù)系統(tǒng) 多處理器多任務(wù)系統(tǒng) ?多任務(wù)可運(yùn)行在多個(gè)處理器上 ， 由操作系統(tǒng)統(tǒng)一調(diào)度 ， 處理 。 ? 導(dǎo)致線程間的競(jìng)爭(zhēng)。 ? 需要增加功能：線程間的協(xié)調(diào)，同步和通信功能。 ? 系統(tǒng)的模塊化好 ， 提高系統(tǒng)的可維護(hù)性 。 單處理器多任務(wù)系統(tǒng) ? 優(yōu)點(diǎn) ? 將復(fù)雜的系統(tǒng)分解為相對(duì)獨(dú)立的多個(gè)線程 ， 達(dá)到“ 分而制之 ” 的目的 ， 從而降低系統(tǒng)的復(fù)雜性 。 ?每個(gè)程序都被編制成無限循環(huán)的程序，等待特定的輸入，執(zhí)行相應(yīng)的任務(wù)等。 ?實(shí)際上 ， 不同的程序是共享同一個(gè) CPU和其它硬件 。 單處理器多任務(wù)系統(tǒng) 流程 并發(fā)多任務(wù) ：：： ：：： 后臺(tái) 前臺(tái) ISRs Tasks 多任務(wù)系統(tǒng) ?多個(gè)順序執(zhí)行的程序并行運(yùn)行 。 中斷 1 中斷 2 主程序 中斷 1 中斷 1 中斷 2 初始化 處理 1 事件 1 處理 2 事件 2 N Y Y N ISR1 ISR2 前臺(tái)處理 后臺(tái)處理 ISR3 單處理器多任務(wù)系統(tǒng) 對(duì)于一個(gè)復(fù)雜的嵌入式實(shí)時(shí)系統(tǒng)來說， ? 當(dāng)采用中斷處理程序加一個(gè)后臺(tái)主程序這種軟件結(jié)構(gòu)難以實(shí)時(shí)的、準(zhǔn)確的、可靠的完成時(shí) ? 存在一些互不相關(guān)的過程需要在一個(gè)計(jì)算機(jī)中同時(shí)處理時(shí) 需要采用實(shí)時(shí)多任務(wù)系統(tǒng)！ 結(jié)構(gòu) 由多個(gè)任務(wù)，多個(gè)中斷處理過程，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)組成的有機(jī)的整體。 ?前臺(tái)是由一些中斷處理過程組成的 。 ? 大的程序不便于調(diào)試。 ? 缺點(diǎn) ? 有限的應(yīng)用領(lǐng)域。 } Check for Input Do Something ? 優(yōu)點(diǎn) ? 對(duì)于簡(jiǎn)單的系統(tǒng)而言，便于編程和理解。 if (condition_2) action_2()。 ? 專用 SOC一般專用于某個(gè)或某類系統(tǒng)中。 ? SOC可以分為通用和專用兩類。 2022/2/12 28 多處理器 TI OMAP ? DSP加 RISC的多處理器，針對(duì)通訊、多媒體 C55x DSP OMAP 5910/161x/171x/24xx: ARM9 MMU Memory ctrl MPU interface System DMA control bridge I/O ? SoC就是 System on Chip， SoC是一種基于 IP（ Intellectual Property）核嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)。 ? Motorola公司的 DSP56000已經(jīng)發(fā)展成為 DSP56000， DSP56100, DSP56200和 DSP56300等幾個(gè)不同系列的處理器。 嵌入式 DSP處理器 ? 有代表性的產(chǎn)品是 Texas Instruments的 TMS320系列和Motorola的 DSP56000系列。在語音合成和編碼解碼器中得到了廣泛應(yīng)用。 ? DSP的理論算法在 70年代就已經(jīng)出現(xiàn)，但是由于專門的 DSP處理器還未出現(xiàn)，所以這種理論算法只能通過 MPU等由分立元件實(shí)現(xiàn)。 —— 嵌入式微控制器 復(fù)位 部件 看門狗 部件 晶振 部件 I/O 部件 中斷 部件 ROM 部件 SRAM 部件 定時(shí)器 部件 CPU核 嵌入式系統(tǒng)的分類 ? 嵌入式微控制器 (Microcontroller Unit, MCU) Intel: 8051/96 Motolora: MC68HC08/12,MC9S08/12 Microchip: PIC Atmel: AVR TI: MSP430 嵌入式 DSP處理器 ? DSP處理器是專門用于信號(hào)處理方面的處理器，其在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和指令算法方面進(jìn)行了特殊設(shè)計(jì)，在數(shù)字濾波、 FFT、譜分析等各種儀器上 DSP獲得了大規(guī)模的應(yīng)用。微控制器是目前嵌入式系統(tǒng)工業(yè)的主流。這樣可以使單片機(jī)最大限度地和應(yīng)用需求相匹配，功能不多不少，從而減少功耗和成本。嵌入式微控制器一般以某一種微處理器內(nèi)核為核心，芯片內(nèi)部集成 ROM/EPROM、 RAM、總線、總線邏輯、定時(shí) /計(jì)數(shù)器、 WatchDog、 I/O、串行口、脈寬調(diào)制輸出、 A/D、 D/A、 Flash RAM、 EEPROM等各種必要功能和外設(shè)。 Motorola的基于 PowerPC體系結(jié)構(gòu)的嵌入式處理器芯片有 MPC50 82 850、 860、 82 8248260、 8560等近幾十種產(chǎn)品，其中 MPC860是Power QUICC系列的典型產(chǎn)品， 主流的 PowerPC處理器制造商有 IBM、 Freesca