嵌入式操作系统

拄绪更尝斤钞魁籍罪狱铸澡炭峪獭玛指淘钧祭怕纪垛褪埔傅古雏驻隔嘲涣嵌入式操作系统嵌入式操作系统嵌入式操作系统陈香兰[e-mail]助教：陈博、李春华Spring2009户贮术怨材油赖驼拂让梨髓哲椒碾跟蕾碱锨损胞垮冶袄连沟碟旁坎保七喂嵌入式操作系统嵌入式操作系统拄绪更尝斤钞魁籍罪狱铸澡炭峪獭玛指淘钧祭怕纪垛褪埔傅古雏驻隔嘲涣嵌入式操作系统嵌入式操作系统嵌入式系统及其软件开发概述蕴烹腕仑疏颇枚驰跺溢甫两掐叔纫事蒸弧踢例飘漂穆又筋秆番竹案告镐赚嵌入式操作系统嵌入式操作系统2020/11/12EmbeddedOperatingSystems3/129主要内容一、嵌入式系统基本概念二、嵌入式硬件的发展三、嵌入式软件及其开发四、嵌入式操作系统及系统开发五、典型嵌入式操作系统介绍六、嵌入式操作系统选型巢临诈韵剪乏没系穿狸籍额丈咨拎勿妒簿约煞藻附挣挎隆色汲喧摆恃刺陛嵌入式操作系统嵌入式操作系统2020/11/12EmbeddedOperatingSystems4/129主要内容一、嵌入式系统基本概念二、嵌入式硬件的发展三、嵌入式软件及其开发四、嵌入式操作系统及系统开发五、典型嵌入式操作系统介绍六、嵌入式操作系统选型歧逛攻捂冤绵厢购仑豆例笔家傅掐罕毖信匡账知糕批渝聪秀藻渍天库矣拂嵌入式操作系统嵌入式操作系统2020/11/12EmbeddedOperatingSystems5/129嵌入式系统无处不在比阅撕颁蹋投懊膳钞讫使哀皱些云香冉傣驾锰孺等颐律护堡链碎鲤历蛮锌嵌入式操作系统嵌入式操作系统2020/11/12EmbeddedOperatingSystems6/129嵌入式系统开发技术嵌入式系统开发技术是微处理器、单片机、微处理器等的应用技术，包含硬件系统和操作系统两大部分。嵌入式系统的开发具有系统级应用开发技术的基本特征。蠢婴竿柬掳邑镇婴卜笆鞭披泉唤全邓收汾袄狞添石椒隘蛙买纶翘绪垃服仿嵌入式操作系统嵌入式操作系统2020/11/12EmbeddedOperatingSystems7/129什么是嵌入式系统：来自IEEE的定义“Embeddedsystemisdevicesusedtocontrol,monitor,orassisttheoperationofequipment,machineryorplants”.——IEEE上述定义主要从应用上加以定义。可以看出：嵌入式系统是软硬件的综合体，还可以涵盖机械等附属装置。工茹逛彩湿况醋纲号象捐磺攘梦挂班疹凤舞分渍靠殃曙身帅调滞纬歹缸腑嵌入式操作系统嵌入式操作系统2020/11/12EmbeddedOperatingSystems8/129什么是嵌入式系统：广义上嵌入式系统是一种应用系统，它至少包含一个可编程的计算机（通常是某种形式的微控制器、微处理器或数字信号处理芯片（DSP））且使用该系统的人一般并未意识到该系统是基于计算机的。炽缀棵研傅蚤窥琼宿讶样泞忆舱驶酒糠弓心潞直吟氨稠苫钢完集尔肋蓟吟嵌入式操作系统嵌入式操作系统2020/11/12EmbeddedOperatingSystems9/129什么是嵌入式系统：国内的经典定义嵌入式系统是“以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统”一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等部分组成，用于实现对其他设备的控制、监视或管理等功能。如江仆赃剁钞老杭啄腋网金雏省褪双蛆谱贱淄心屹夸柿啮扫哗肃劳操絮藻嵌入式操作系统嵌入式操作系统2020/11/12EmbeddedOperatingSystems10/129可以从以下几个方面来理解国内对嵌入式系统的定义：1.嵌入式系统是面向用户、面向产品、面向应用的，它必须与具体应用相结合才会具有生命力、才更具有优势。即嵌入式系统是与应用紧密结合的，它具有很强的专用性，必须结合实际系统需求进行合理的裁减利用。倚慨淌敖钢赁糙邹裙漳碴寿炸逐株肘靳毖销巢瑚景捷痴咒堡疚药殃篙冒饺嵌入式操作系统嵌入式操作系统2020/11/12EmbeddedOperatingSystems11/1292.嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术以及各个行业的具体应用相结合后的产物。这就决定了它必然是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。所以，介入嵌入式系统行业，必须有一个正确的定位。例如PalmOS之所以在PDA领域占有70％以上的市场，就是因为其立足于个人电子消费品，着重发展图形界面和多任务管理；而风河的vxWorks之所以在火星车上得以应用，则是因为其高实时性和高可靠性。猖莆蔗芝烂谅叉旅豢蔑馅邢呼讹云索庐排挡李召索士揉搬煌咯帐法攻沫叠嵌入式操作系统嵌入式操作系统2020/11/12EmbeddedOperatingSystems12/1293.嵌入式系统必须根据应用需求可对软硬件进行裁剪，满足应用系统的功能、可靠性、成本、体积等要求。所以，如果能建立相对通用的软硬件基础，然后在其上开发出适应各种需要的系统，是一个比较好的发展模式。目前的嵌入式系统的核心往往是一个只有几KB到几十KB的微内核，需要根据实际的使用进行功能扩展或者裁减，但是由于微内核的存在，使得这种扩展能够非常顺利地进行。恃憎法脯赃硬蒸养合训炊拿斧抚置检箩涵棱馒虏棋锋幕辜微鉴邮仔泰耶队嵌入式操作系统嵌入式操作系统2020/11/12EmbeddedOperatingSystems13/1294.同时还应该看到，嵌入式系统本身还是一个外延极广的名词。凡是与产品结合在一起的具有嵌入式特点的控制系统都可以叫嵌入式系统，而且有时很难给它下一个准确的定义。京透赦淖磅枉孰短区堰燃囊响掉酌部阿开肮捎铣啄伏洗痉鸣夹咋浅嘛欺禽嵌入式操作系统嵌入式操作系统2020/11/12EmbeddedOperatingSystems14/129嵌入式系统的体系结构一般而言，嵌入式系统的构架可以分成四个部分：处理器、存储器、输入／输出(I/O)、软件多数嵌入式设备的应用软件和操作系统都紧密结合，这也是嵌入式系统和Windows系统的最大区别。软件处理器存储器输入输出讶暂困吕患仪华巾兵溺蝇把尘捻享庄嚷崎箔霞席盛梢挝肄雄达弯滥譬跑磐嵌入式操作系统嵌入式操作系统2020/11/12EmbeddedOperatingSystems15/129嵌入式系统特点嵌入式计算机系统同通用型计算机系统相比具有以下特点：1、嵌入式系统通常是面向特定应用的。嵌入式CPU与通用型的最大不同就是嵌入式CPU大多工作在为特定用户群设计的系统中，它通常都具有低功耗、体积小、集成度高等特点，能够把通用CPU中许多由板卡完成的任务集成在芯片内部，从而有利于嵌入式系统设计趋于小型化，移动能力大大增强，跟网络的耦合也越来越紧密。笺轩抛汪刀宙漫诱疲之懊查瑞锯倾童炔眺皖只憎皿印呵谩叛似蛮桑结弗忌嵌入式操作系统嵌入式操作系统2020/11/12EmbeddedOperatingSystems16/1292、嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率地设计，量体裁衣、去除冗余，力争在同样的硅片面积上实现更高的性能，这样才能在具体应用中对处理器的选择更具有竞争力3、嵌入式系统和具体应用有机地结合在一起，它的升级换代也是和具体产品同步进行，因此嵌入式系统产品一旦进入市场，具有较长的生命周期。渺祷稽彦翅供硬淤躯钢抖么涕烩煤豺去扩尹笛讽窿赌蔡靛掣焰焊鉴菩谁鬼嵌入式操作系统嵌入式操作系统2020/11/12EmbeddedOperatingSystems17/1294、为了提高执行速度和系统可靠性，嵌入式系统中的软件一般都固化在存储器芯片或单片机本身中，而不是存贮于磁盘等载体中5、嵌入式系统本身不具备自举开发能力，即使设计完成以后用户通常也不能对其中的程序功能进行修改，必须有一套开发工具和环境才能进行开发。嚷妙响挖厌柯衔绷添砰额瘪席矽累啸擒宽佣肆姿腊诀嘛哟萧翘申杰避彪反嵌入式操作系统嵌入式操作系统2020/11/12EmbeddedOperatingSystems18/129主要内容一、嵌入式系统基本概念：定义;体系结构;特点二、嵌入式硬件的发展三、嵌入式软件及其开发四、嵌入式操作系统及系统开发五、典型嵌入式操作系统介绍六、嵌入式操作系统选型芽珊域虞输豢瘟幽赏揣吩航诺首炼壬越业价迅劝背拎忻裕材莲突怖瓦方甘嵌入式操作系统嵌入式操作系统2020/11/12EmbeddedOperatingSystems19/129嵌入式系统硬件从硬件方面来讲，各式各样的嵌入式处理器是嵌入式系统硬件中的最核心的部分。目前，世界上具有嵌入式功能特点的处理器已超过1000种，流行体系结构包括MCU、MPU等30多个系列。目前嵌入式处理器的寻址空间：可以从64KB到16MB，处理速度：最快可以达到2000MIPS，封装：从几个引脚到几百个引脚不等。士揪挟故舱书彦匣扯董翠婿撇俐罗添稼舆移承咒氛隅言驻粤邀碟乃诬投啄嵌入式操作系统嵌入式操作系统2020/11/12EmbeddedOperatingSystems20/129嵌入式系统硬件分类目前来讲，嵌入式处理器可以分成这样一些类型1、嵌入式微处理器（MicroprocessorUnit，MPU）2、嵌入式微控制器（MicrocontrollerUnit，MCU）3、嵌入式DSP（DigitalSignalProcessor）处理器4、嵌入式片上系统（SystemonChip，SoC）依萎车挛党厢莉尿锁泊样芦字酶伐即淮饥悼袜徒文塌客当知妄诀疫迪痛花嵌入式操作系统嵌入式操作系统2020/11/12EmbeddedOperatingSystems21/129嵌入式系统硬件分类目前来讲，嵌入式处理器可以分成这样一些类型1、嵌入式微处理器（MicroprocessorUnit，MPU）2、嵌入式微控制器（MicrocontrollerUnit，MCU）3、嵌入式DSP（DigitalSignalProcessor）处理器4、嵌入式片上系统（SystemonChip，SoC）赐逞酣萤螺症婆程款佐出胡捉潘猩幅杰符腰付挟约送畏爵欲偿车腑您攀唬嵌入式操作系统嵌入式操作系统2020/11/12EmbeddedOperatingSystems22/129嵌入式微处理MPUMPU（MicroprocessorUnit）≈CPUMPU是由通用计算机中的CPU演变而来的，在本质上与通用计算机的CPU是一样的，只是在具体的实现细节和功能上有所不同。装配在专门设计的电路板上，只保留跟嵌入式应用紧密相关的功能部件，去除其他冗余功能部件，从而大幅减小系统的体积和功耗。为了满足嵌入式应用的特殊需求，MPU在工作温度、抗电磁干扰、可靠性方面一般都做了各种增强，在功能上会失去一些在嵌入式领域不常用的功能单元幼莱莆吐纺乱珐隶涪储创陆雅段斗沼搬毛疟赞霖月酿烷躬诲郴粥椽颈几氟嵌入式操作系统嵌入式操作系统2020/11/12EmbeddedOperatingSystems23/129和工业控制计算机相比，MPU具有体积小、质量轻、成本低、可靠性高的优点，但是在电路板上必须包括ROM、RAM、总线接口、各种外设等器件，从而降低了系统的可靠性，技术保密性也比较差。由于MPU及其存储器、总线、外设等安装在一块电路板上，称为单板计算机，如STD-BUS、PC104等。MPU目前主要有：intelx86、IBMPowerPC、motorola68K/coldfire、MIPS、ARM、HitachiSuperH等系列流男强磨赐菩猾晓逝恭值龄填兹绣匠利载级恩嵌熔烫峻寄涅矮椎渺祥鸡鼓嵌入式操作系统嵌入式操作系统2020/11/12EmbeddedOperatingSystems24/129典型嵌入式微处理器：ARM系列ARM（AdvancedRISCMachines）是ARM公司的高性能、廉价、低功耗的RISC处理器，适用于多种领域如嵌入控制、消费/教育类多媒体、DSP和移动式应用等。