嵌入式系統(tǒng)四川大學(xué)-展示頁
2025-05-11 13:34本頁面
【正文】 發(fā)工具和環(huán)境才能進行開發(fā)，這些工具和環(huán)境一般是基于通用計算機上的軟硬件設(shè)備以及各種邏輯分析儀、混合信號示波器等。嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用程序可以沒有操作系統(tǒng)而直接在芯片上運行 (單片機 )；但是為了合理地調(diào)度多任務(wù)，利用系統(tǒng)資源、系統(tǒng)函數(shù)以及專家?guī)旌瘮?shù)接口，用戶必須自行選配 RTOS(Real Time Operating System)開發(fā)平臺，這樣才能保證程序執(zhí)行的實時性、可靠性，并減少開發(fā)時間，保障軟件質(zhì)量。軟件代碼要求高質(zhì)量和高可靠性。 (4) 高實時性 高實時性的操作系統(tǒng)軟件是嵌入式軟件的基本要求。同時，針對不同的任務(wù)，往往需要對系統(tǒng)進行較大更改；程序的編譯下載要和系統(tǒng)相結(jié)合，這種修改和通用軟件的“升級”是完全不同的概念。比如 ENEA公司的OSE分布式系統(tǒng)，內(nèi)核只有 Windows的內(nèi)核則要大得多 ,嵌入式 Linux內(nèi)核可裁減 ,幾百k。一臺通用計算機的外部設(shè)備中就包含了 5～ 10個嵌入式微處理器，鍵盤、鼠標(biāo)、軟驅(qū)、硬盤、顯示卡、顯示器、 Modem、網(wǎng)卡、聲卡、打印機、掃描儀、數(shù)碼相機、USB集線器等均是由嵌入式處理器進行控制的。 6 (國內(nèi)定義 )嵌入式系統(tǒng)是電腦軟件與硬件的綜合體，它是以應(yīng)用為中心，以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可裁剪，從而能夠適應(yīng)實際應(yīng)用中對功能、可靠性、成本、體積、功耗等嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。 3. 要求嚴格的時序和穩(wěn)定性，這是因為在機器控制的大型系統(tǒng)中，程序運行稍有差錯則可能使得整個系統(tǒng)失去控制，甚至釀成災(zāi)害。 5 嵌入式系統(tǒng)具備下列 特性 ： 1. 通常只執(zhí)行特定功能，這一點與一般桌上型辦公設(shè)備或數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)有很大區(qū)別。在工業(yè)和服務(wù)領(lǐng)域中，使用嵌入式技術(shù)的數(shù)字機床、智能工具、工業(yè)機器人、服務(wù)機器人正在逐漸改變著傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)和服務(wù)方式。任何一個普通人都可能擁有大小不一的、形狀各異的、使用嵌入式技術(shù)的電子產(chǎn)品，小到 MP PDA等微型數(shù)字化產(chǎn)品，大到網(wǎng)絡(luò)家電、智能家電、車載電子設(shè)備等。1 嵌入式實時操作系統(tǒng) 劉宜成 15328093487， 2 第 1 章 嵌入式系統(tǒng)概論 隨著社會的信息化的日益加強，計算機和網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)全面滲透到日常生活的每一個角落。對于我們每個人來說，需要的已經(jīng)不僅僅是那種放在桌上處理文檔、進行工作管理和生產(chǎn)控制的計算機“機器”。 3 目前，各種各樣的新型嵌入式系統(tǒng)設(shè)備在應(yīng)用數(shù)量上已經(jīng)遠遠超過了通用計算機。 4 ? 1. 什么是嵌入式系統(tǒng) 嵌入式系統(tǒng)的 定義 ： 借用電氣工程師協(xié)會 (IEEE)的一個定義( 嵌入式系統(tǒng)是用來控制或監(jiān)視機器、裝置或工廠等的大規(guī)模系統(tǒng)的設(shè)備。 2. 以微電腦與周邊器件構(gòu)成核心，其規(guī)?？稍诖蠓秶鷥?nèi)變化，如從 8051芯片到 x86芯片。 4. 全自動操作循環(huán)。 嵌入式計算機在應(yīng)用數(shù)量上遠遠超過了各種通用計算機。 7 2 嵌入式系統(tǒng)的特點及分類 嵌入式系統(tǒng)的特點 (1) 系統(tǒng)內(nèi)核小 由于嵌入式系統(tǒng)一般是應(yīng)用于小型電子裝置，系統(tǒng)資源相對有限，所以內(nèi)核較之傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)要小得多。 8 (2) 專用性強 嵌入式系統(tǒng)的個性化很強，其中的軟件系統(tǒng)和硬件的結(jié)合非常緊密，一般要針對硬件進行系統(tǒng)的移植，即使在同一品牌、同一系列的產(chǎn)品中也需要根據(jù)系統(tǒng)硬件的變化和增減不斷進行修改。 9 (3) 系統(tǒng)精簡 嵌入式系統(tǒng)一般沒有系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件的明顯區(qū)分，不要求其功能的 設(shè)計及實現(xiàn)過于復(fù)雜，這樣一方面利于控制系統(tǒng)成本，同時也利于實現(xiàn)系統(tǒng)安全。而且軟件要求固化存儲，以提高速度。 10 (5)多任務(wù)的操作系統(tǒng) 嵌入式軟件開發(fā)要想走向標(biāo)準(zhǔn)化，就必須使用多任務(wù)的操作系統(tǒng)。 11 (6)專門的開發(fā)工具和環(huán)境 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)需要專門的開發(fā)工具和環(huán)境。開發(fā)時往往有主機和目標(biāo)機的概念，主機用于程序的開發(fā)，目標(biāo)機作為最后的執(zhí)行機，開發(fā)時需要交替結(jié)合進行。 16 (1) 嵌入式系統(tǒng)的硬件 從硬件方面來講，嵌入式系統(tǒng)的核心部件是嵌入式處理器。生產(chǎn) 8051單片機的半導(dǎo)體廠家有 20多個，共350多種衍生產(chǎn)品，僅 Philips就有近 100種。 17 近年來嵌入式微處理器的主要發(fā)展方向是小體積、高性能、低功耗。 如圖 11所示，一般可以將嵌入式處理器分成 4類，即嵌入式微處理器 (Micro Processor Unit， MPU)、嵌入式微控制器 (Micro Controller Unit， MCU單片機 )、嵌入式 DSP處理器 (Digital Signal Processor， DSP)和嵌入式片上系統(tǒng) (System On Chip， SOC)。 操作系統(tǒng)有兩個 基本功能 ：使計算機硬件便于使用；高效組織和正確地使用計算機的資源。 目前嵌入式系統(tǒng)的軟件主要有 兩大類 ：實時系統(tǒng)和分時系統(tǒng)。 19 實時操作系統(tǒng) 是指具有實時性，能支持實時控制系統(tǒng)工作的操作系統(tǒng)。 20 實時操作系統(tǒng) 與 分時操作系統(tǒng) 的區(qū)別 : 對于分時操作系統(tǒng)，軟件的執(zhí)行在時間上的要求并不嚴格，時間上的延誤或者時序上的錯誤，一般不會造成災(zāi)難性的后果。即使是系統(tǒng)處在尖峰負荷下，也應(yīng)如此，系統(tǒng)時間響應(yīng)的超時就意味著致命的失敗。 21 Stankovic給出了實時系統(tǒng)的定義 : “實時系統(tǒng)是這樣一種系統(tǒng)，即系統(tǒng)執(zhí)行的正確性不僅取決于計算的邏輯結(jié)果，而且還取決于結(jié)果的產(chǎn)生時間。硬實時
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