【正文】 48 嵌入式實時操作系統(tǒng)內(nèi)核基本功能 ?嵌入式實時操作系統(tǒng)內(nèi)核的基本功能 ? 實時多任務(wù)管理 ? 中斷與異常管理 ? 共享資源互斥管理 ? 多任務(wù)同步與互斥 ? 內(nèi)存管理 ? 時鐘定時器管理 ? 電源管理 49 ?1970年，美國 UIUC大學(xué)的 、 Jane教授建立了RTSL（ real time system lab）實驗室。 ? OSEK/VDX：歐共體汽車產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟規(guī)定的汽車電子嵌入式系統(tǒng)標準。 ? DO178B/ED12B：美國航空無線電技術(shù)委員會（ RTCA）提出，被美國聯(lián)邦航空局 /歐洲航空管理部門接受的機載軟件適航認證。 ? 應(yīng)用編程接口的標準化： ? POSIX(a Portable Operating System Interface based on Unix)實時系統(tǒng)標準， 、 ? 汽車電子標準： OSEK ? 航空電子標準： ARINC653（ APEX接口） ? 電氣電子標準： IEC61508 ? 信息家電規(guī)范： TKernel 嵌入式實時操作系統(tǒng)內(nèi)核的應(yīng)用編程接口 46 ? EAL/CC： CC安全評估是 1999年起效的一項國際安全標準，共分為 7級安全評估。 ? 嵌入式實時操作系統(tǒng)內(nèi)核提供諸多機制進行保障：異步信號、定時器、異常處理、用戶擴展、內(nèi)存保護等。 ? 裁剪方法 ：模塊級裁剪、函數(shù)級裁剪、代碼級裁剪 ? 一個最小的多任務(wù)嵌入式軟件包括： ? Bootloader ? 具有任務(wù)管理及定時功能的基本內(nèi)核 ? 一個初始化任務(wù) ? 可配置性 ：可根據(jù)應(yīng)用需求，配置系統(tǒng)任務(wù)數(shù)目、調(diào)度算法、任務(wù)堆棧等。嵌入式環(huán)境資源配置及需求情況各異，一般只要求嵌入式操作系統(tǒng)的功能子集，因而需要裁剪掉部分功能，并保證功能的相對完整性。 ISR在響應(yīng)中斷時立即調(diào)用， DSR由 ISR發(fā)出請求后調(diào)用。 39 提高內(nèi)核實時性的方法 —— 優(yōu)先級逆轉(zhuǎn)問題 ? 嵌入式實時操作系統(tǒng) ——優(yōu)先級逆轉(zhuǎn)現(xiàn)象 采用 優(yōu)先級繼承 協(xié)議消除 40 ? 中斷嵌套處理 ：確保高優(yōu)先級的中斷能及時處理。幾天過去了，一個清晨，幾乎所有的工程師都走了，只剩下最后一位 Mr. SoSo的時候，火星上那臺探路者兄弟身上發(fā)生的重啟情況終于被再現(xiàn)了。但是在著陸后的第 10天，也就是開始采集氣象資料后不久，探路者開始犯傻，反復(fù)無規(guī)律地重啟，每次重啟都造成了數(shù)據(jù)丟失，在每天的記者招待會上這都是記者們不會放過的最熱門的話題。如果資源不是任務(wù)繼續(xù)運行必備的，任務(wù)可選擇有限等待該資源。 ?不支持 動態(tài)內(nèi)存分配 ：由于動態(tài)內(nèi)存分配具有時間及分配結(jié)果的不確定性，因而在 強實時型 系統(tǒng)（ OSEK）中采用靜態(tài)內(nèi)存分配方法，即在系統(tǒng)初始化時，為每個實時任務(wù)劃分固定的內(nèi)存區(qū)域，系統(tǒng)運行只使用內(nèi)存，而不再分配內(nèi)存和釋放內(nèi)存。 操作系統(tǒng)內(nèi)核 應(yīng)用程序系統(tǒng) Ring0：特權(quán)級 Ring1 Ring2 Ring3：用戶級 操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序 通用系統(tǒng)運行狀態(tài) 實時系統(tǒng)運行狀態(tài) 系統(tǒng)調(diào)用 陷入內(nèi)核 37 ?不支持 虛擬存儲 ：如果采用虛存技術(shù)，一個實時任務(wù)執(zhí)行的最壞情況是每次訪存都需要調(diào)頁，如此累計起來的該任務(wù)在最壞情況下的運行時間是不可預(yù)測的，因此實時性無法得到保證。 ? 操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序均運行在特權(quán)級別的優(yōu)缺點： ? 優(yōu)點：減少由于空間切換導(dǎo)致的執(zhí)行開銷，提高實時性。 } } } _ISR_Enable( level )。 ?該行代碼為內(nèi)核搶占點 if ( the_threadcurrent_priority _Thread_Heircurrent_priority ) { _Thread_Heir = the_thread。the_thread)。the_threadPriority_map )。 STATES_SUSPENDED ) { current_state = the_threadcurrent_state = _States_Clear(STATES_SUSPENDED, current_state)。 } current_state = the_threadcurrent_state。 if ( the_threadsuspend_count 0 ) { _ISR_Enable( level )。 ?從該行代碼開始關(guān)中斷，進行內(nèi)核互斥操作 if ( force == TRUE ) the_threadsuspend_count = 0。 States_Control current_state。 ? 程序執(zhí)行的響應(yīng)速度比較快。 25 Desktoptwo ?基于 Flash的 WebOS ?提供了搜索、時鐘、 MP3播放器、 RSS閱讀器、即時通訊工具、 OpenOffice、 HTML編輯器，以及筆記本等工具。 24 EyeOS ?開源軟件，可以下載使用，也可以在其服務(wù)器上在線使用。 22 新一代嵌入式操作系統(tǒng)簡介－ WebOS（ 2/2） 現(xiàn)有 WebOS情況 ? Google(Android)、 Palm(WebOS)是典型的 WebOS ? 已有多于 30個的 WebOS系統(tǒng)，大都處于 Alpha或者 beta狀態(tài) ?ICube ?EyeOS ?Desktoptwo ?YouOS ?Craythur ? ?TomOS ?WebOS ?Goowy ?Glide ?Orca ?Purefect ?SSOE 23 ICube ?提供 1G的在線存儲和文件共享，多媒體支持和一些常用辦公工具。 ?Palm操作系統(tǒng)是最早的 PDA操作系統(tǒng) (1996)，因而具有最多的應(yīng)用軟件支持。 ?Android的優(yōu)點 ? 融入全部的 Web應(yīng)用，包括： Gmail、 Google Maps、 YouTube、Google日歷、 Google Talk ? Android操作系統(tǒng)免費向開發(fā)人員提供 19 嵌入式實時操作系統(tǒng)－ Symbian ?Symbian(EPOC系統(tǒng) )由 Nokia、 Motorola、 Siemens等手機廠商聯(lián)合注資成立的公司，專注于手機的嵌入式智能操作系統(tǒng)，支持 c++、 Java語言，通訊、多媒體處理功能強，目前占有 60％的智能手機市場。 ? Windows phone把網(wǎng)絡(luò)、個人電腦和手機的優(yōu)勢集于一身 ，提供良好的用戶體驗： ? 儀表盤主屏 ? 桌面定制 ? 圖標拖拽 ? 滑動控制 ? 將于 2022年 5月發(fā)布 Window Phone Mango（ windows phone ） 18 手機嵌入式操作系統(tǒng)－ Android ?Android是 Google開發(fā)的基于 Linux平臺的開源手機嵌入式操作系統(tǒng) 。 ? 2022年 2月，諾基亞在英國倫敦宣布與微軟達成戰(zhàn)略合作關(guān)系。 ?IBM、 Microsoft、 ARM、 MIPS、 Sun、 Oracle等企業(yè)相繼加入其開放式系統(tǒng)架構(gòu) 。 ?1984年提出計算機操作系統(tǒng)規(guī)范 TRON（ The Realtime Operating system Nucleus）構(gòu)想，先后推出了ITRON、 JTRON、 BTRON、 CTRON等規(guī)范。 ? 典型應(yīng)用： 2022年 7月 4日，美國 NASA實施 深度撞擊 號宇宙飛船對坦普爾 1號彗星的準確撞擊，關(guān)鍵任務(wù)由 ThreadX完成。由美國 Express Logic提供解決方案，適于深度嵌入的系統(tǒng)，有功能強大的開發(fā)調(diào)試環(huán)境 MULTI174。 ? μC/OSII可以在 8位～ 64位，超過 40種不同架構(gòu)的微處理器上運行，在世界范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用，包括：手機、路由器、集線器、不間斷電源、飛行器、醫(yī)療設(shè)備及工業(yè)控制上。 ? μC/OSII誕生于 90年代初，最初名稱是 μC/OS，由 Jean ，并在網(wǎng)絡(luò)上開源，其特點為短小、精悍。 ?對 Linux進行實時性改造與裁剪，形成： ? μClinux ? Embedix ? RTLinux ? RTAI ? Monta Vista Linux 13 開源的嵌入式實時操作系統(tǒng)－ ?C/OSII ? μC/OSII是一種基于優(yōu)先級搶占式、可移植、可裁剪的多任務(wù)實時操作系統(tǒng)。尤其是處于核心地位的操作系統(tǒng)。 ? 用戶開發(fā)環(huán)境、接口 API、系統(tǒng)界面等與 Windows相似，因而具有較多的應(yīng)用。支持。 ? 具有快速中斷處理能力，內(nèi)核從不阻塞某些中斷。 ? 復(fù)雜的系統(tǒng)調(diào)用可以被搶占。 ? 分為普通 Embedded RTOS和關(guān)鍵應(yīng)用中使用的 DO178B實時操作系統(tǒng)兩類。 ? 支持多種處理器，如 x8 PowerPC、 ARM、 Sparc、 MIPS、 DSP等。 ? 近年來，出現(xiàn)了以 Inter為標志的嵌入式系統(tǒng) ? 嵌入式系統(tǒng)與 Inter的全面結(jié)合 ? 嵌入式操