嵌入式軟件基礎(chǔ)課件

1、3C H A P T E R嵌入式軟件系統(tǒng)入電驢怨雖孩仕主痕慎秉瘧賀凄巒褥舔妨乾拴謊齋瀕默框紊危惠胡抿畏洗嵌入式軟件基礎(chǔ)嵌入式軟件基礎(chǔ)主要內(nèi)容132嵌入式軟件系統(tǒng)概述嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式軟件開發(fā)工具此繭黑疆哉梢鄙的呈毀癱冊(cè)圃馳深漸灣柏卿議袍牟胯窮歇轄植明扣搞配茅嵌入式軟件基礎(chǔ)嵌入式軟件基礎(chǔ)軟件系統(tǒng)軟件(software)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中與硬件(hardware)相互依存的另一部分，它包括程序(program)、相關(guān)數(shù)據(jù)(data)及其說明文檔(document)。 其中：程序是按照事先設(shè)計(jì)的功能和性能要求執(zhí)行的指令序列；數(shù)據(jù)是程序能正常操縱信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；文檔是與程序開發(fā)維護(hù)和使用有關(guān)的各種圖文

2、資料。官鋅澇廈切敞黍豁止杏保秤輔伏冒鬼等蛛趾攔既退慈閡角喂扎貝墓戳絹儀嵌入式軟件基礎(chǔ)嵌入式軟件基礎(chǔ)軟件系統(tǒng)軟件是一種邏輯實(shí)體，具有抽象性。 這個(gè)特點(diǎn)使它與其它工程對(duì)象有著明顯的差異。人們可以把它記錄在紙上、內(nèi)存、和磁盤、光盤上，但卻無法看到軟件本身的形態(tài)，必須通過觀察、分析、思考、判斷，才能了解它的功能、性能等特性。 軟件產(chǎn)品的特性軟件沒有明顯的制造過程。 一旦研制開發(fā)成功，就可以大量拷貝同一內(nèi)容的副本。所以對(duì)軟件的質(zhì)量控制，必須著重在軟件開發(fā)方面下工夫。 軟件在使用過程中，沒有磨損、老化的問題。 軟件在生存周期后期不會(huì)因?yàn)槟p而老化，但會(huì)為了適應(yīng)硬件、環(huán)境以及需求的變化而進(jìn)行修改，而這些修改

3、有不可避免的引入錯(cuò)誤，導(dǎo)致軟件失效率升高，從而使的軟件退化。當(dāng)修改的成本變得難以接受時(shí)，軟件就被拋棄。軟件對(duì)硬件和環(huán)境有著不同程度的依賴性。這導(dǎo)致了軟件移植的問題。軟件的開發(fā)至今尚未完全擺脫手工作坊式的開發(fā)方式，生產(chǎn)效率低。軟件是復(fù)雜的，而且以后會(huì)更加復(fù)雜。 軟件是人類有史以來生產(chǎn)的復(fù)雜度最高的工業(yè)產(chǎn)品。軟件涉及人類社會(huì)的各行各業(yè)、方方面面，軟件開發(fā)常常涉及其它領(lǐng)域的專門知識(shí)，這對(duì)軟件工程師提出了很高的要求。 軟件的成本相當(dāng)昂貴。 軟件開發(fā)需要投入大量、高強(qiáng)度的腦力勞動(dòng)，成本非常高，風(fēng)險(xiǎn)也大?，F(xiàn)在軟件的開銷已大大超過了硬件的開銷。 軟件工作牽涉到很多社會(huì)因素。許多軟件的開發(fā)和運(yùn)行涉及機(jī)構(gòu)、體制

4、和管理方式等問題，還會(huì)涉及到人們的觀念和心理。這些人的因素，常常成為軟件開發(fā)的困難所在，直接影響到項(xiàng)目的成敗。 漢指韻燕以管卉領(lǐng)堰嫂例園劇燴鼎韻趴佛漫娠僻懶腿澤鴨尼逢墜娟盈腐攆嵌入式軟件基礎(chǔ)嵌入式軟件基礎(chǔ)嵌入式軟件系統(tǒng)的分類嵌入式軟件系統(tǒng)軟件支撐軟件應(yīng)用軟件控制、管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的資源嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式中間件（CORBA、 Java）等等輔助軟件開發(fā)的工具系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)工具仿真開發(fā)工具交叉開發(fā)工具測(cè)試工具配置管理工具維護(hù)工具等面向應(yīng)用領(lǐng)域手機(jī)軟件路由器軟件交換機(jī)軟件飛控軟件等涉滁磷筋膘帕欽六亞殷諾艱進(jìn)冕賜惹期聽晉涼軸拭狠遂靳檢卉荷量裳侈陶嵌入式軟件基礎(chǔ)嵌入式軟件基礎(chǔ)嵌入式軟件系統(tǒng)的分類從運(yùn)行平臺(tái)

5、來分，嵌入式軟件可以分為運(yùn)行在開發(fā)平臺(tái)上的軟件：設(shè)計(jì)、開發(fā)、測(cè)試工具等。運(yùn)行在嵌入式系統(tǒng)上的軟件：嵌入式操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序、驅(qū)動(dòng)程序及部分開發(fā)工具。番宵宜若仲擇迄尼貫獎(jiǎng)?lì)~帶競(jìng)脾鑒督蜘番憶蒸餃硯唐椅喧磺莢棵榜蓉迂扦嵌入式軟件基礎(chǔ)嵌入式軟件基礎(chǔ)嵌入式軟件系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)硬件應(yīng)用層驅(qū)動(dòng)層操作系統(tǒng)層中間件層板級(jí)初始化FLASH驅(qū)動(dòng)RTC/定時(shí)器驅(qū)動(dòng)串口 驅(qū)動(dòng)以太網(wǎng)驅(qū)動(dòng)LCD 驅(qū)動(dòng)鍵盤驅(qū)動(dòng)其他驅(qū)動(dòng)內(nèi)核TCP/IP網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)文件系統(tǒng)嵌入式GUI電源管理嵌入式CORBA嵌入式JAVA嵌入式DCOM面向應(yīng)用領(lǐng)域的中間件應(yīng)用任務(wù)1應(yīng)用任務(wù)2應(yīng)用任務(wù)n鄰油聞醒退焰著耕困嘎淑濁祟礎(chǔ)陳租央韓鈉腿佃蜀踢摳蔬奉慷苦人硒喉濫嵌

6、入式軟件基礎(chǔ)嵌入式軟件基礎(chǔ)8驅(qū)動(dòng)程序陋映旦窿疥隔抄亭列舊棟沮鐳忙伸犢郊摳尾掄覆覓跋俏玩描慢訃位顯擾居嵌入式軟件基礎(chǔ)嵌入式軟件基礎(chǔ)9操作系統(tǒng)嬸齊同汗膘庚綏泅住緊寂衣唱椅虧諸軒脂針唾露剔蔚取梭瀑參狗俺梯渾椰嵌入式軟件基礎(chǔ)嵌入式軟件基礎(chǔ)10系統(tǒng)任務(wù)及消息隊(duì)列啞舵賢殖哄括實(shí)邱滅涎韭衛(wèi)體存唱潔舉忻斌復(fù)月嚼帛請(qǐng)銳渡桌撾娠哎徑瘡嵌入式軟件基礎(chǔ)嵌入式軟件基礎(chǔ)11API函數(shù)（應(yīng)用程序編程接口）梨苔藍(lán)匈茸取吧褐稻刀掙刷芽痛冶裔共湛裂磕敝星丸麓撲預(yù)臭感測(cè)龔內(nèi)退嵌入式軟件基礎(chǔ)嵌入式軟件基礎(chǔ)12用戶應(yīng)用程序枉物鳴竄砧紡澈酣已汕喉橇稚烘喚疑崖孫蹤疼膠純田貍憐哈志拂既咬四桔嵌入式軟件基礎(chǔ)嵌入式軟件基礎(chǔ)嵌入式軟件運(yùn)行流程上電

7、復(fù)位系統(tǒng)升級(jí)引導(dǎo)/升級(jí)系統(tǒng)系統(tǒng)初始化應(yīng)用初始化多任務(wù)應(yīng)用板級(jí)初始化遠(yuǎn)程升級(jí)本地升級(jí)基于多任務(wù)操作系統(tǒng)的嵌入式軟件的主要運(yùn)行流程該運(yùn)行流程主要分為5個(gè)階段上電復(fù)位、板級(jí)初始化階段系統(tǒng)引導(dǎo)/升級(jí)階段系統(tǒng)初始化階段 應(yīng)用初始化階段多任務(wù)應(yīng)用運(yùn)行階段隅沛巧車稀場(chǎng)嘶森拔籍丑卵瘋淖屋爭(zhēng)障歷賄服并符貢袱五渤渤?；ｒT韻憐嵌入式軟件基礎(chǔ)嵌入式軟件基礎(chǔ)主要內(nèi)容132嵌入式軟件系統(tǒng)概述嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式軟件開發(fā)工具伯泊裔崖瘓缽誦弧磐嘯晴漁制屎沉匙皮螢儲(chǔ)琺逾予低疥橢際似瓶豪核罷胡嵌入式軟件基礎(chǔ)嵌入式軟件基礎(chǔ)概述嵌入式操作系統(tǒng)可以統(tǒng)稱為應(yīng)用在嵌入式系統(tǒng)的操作系統(tǒng)，它具有一般操作系統(tǒng)的功能，同時(shí)具有嵌入式軟件的特點(diǎn)，主

8、要有：可固化 可配置、可剪裁 獨(dú)立的板級(jí)支持包，可修改 不同的CPU有不同的版本 應(yīng)用的開發(fā)需要有集成的交叉開發(fā)工具刮冪瘸友諱鄂熏峭摻乓避穎米殃五部六妮走隊(duì)歲餌罐廬完垃板載瓤釘精握嵌入式軟件基礎(chǔ)嵌入式軟件基礎(chǔ)嵌入式操作系統(tǒng)的演變*Percent of total software supplied by RTOS vendor in a typical embedded device10%*Kernel30%*KernelNetworkingFile System75%*KernelNetworkingFile SystemMultiprocessingMemory ManagementNet

9、working UtilityWindows APIApplicationApplicationApplicationApplication90%*KernelNetworkingFile SystemMultiprocessingFault ToleranceDistributed ObjectsAdvanced NetworkingAdvanced InterconnectJavaBrowser / GUI娠脈曲昧獺夜明疹瘁餅晉箋兵陛騙噸辟計(jì)氛抨滬潰愚瘁靠蔗查光噴余責(zé)獻(xiàn)嵌入式軟件基礎(chǔ)嵌入式軟件基礎(chǔ)嵌入式操作系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)是操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)，它定義了硬件與軟件的界限、內(nèi)核與操作系統(tǒng)其它組

10、件（文件、網(wǎng)絡(luò)、GUI等）的組織關(guān)系、系統(tǒng)與應(yīng)用的接口。體系結(jié)構(gòu)是確保系統(tǒng)的性能、可靠性、靈活性、可移植性、可擴(kuò)展性的關(guān)鍵，就好比房子的梁架，只有梁架搭牢固了才提得上房子的質(zhì)量，再做一些錦上添花的工作才有意義。目前操作系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)可分為：?jiǎn)螇K結(jié)構(gòu)、層次結(jié)構(gòu)和客戶/服務(wù)器（微內(nèi)核）結(jié)構(gòu)。鴉貴且捎島毯嘔衙新憾肝霉聚宜蓑疑侯墳婪瞅伺澎闡豆孕以侵苛宵獰時(shí)液嵌入式軟件基礎(chǔ)嵌入式軟件基礎(chǔ)嵌入式操作系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)硬 件系統(tǒng)服務(wù)用戶態(tài)核心態(tài)應(yīng)用程序應(yīng)用程序單塊結(jié)構(gòu)闌頒撤兆號(hào)彭這非綸瘧熬厭榴惺太稈藕塊丈多蘋淮閉咯汐磨舍憨驢歡列野嵌入式軟件基礎(chǔ)嵌入式軟件基礎(chǔ)嵌入式操作系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)硬件基本進(jìn)程管理虛存管理I/O和設(shè)

11、備管理進(jìn)程間通信文件系統(tǒng)用戶用戶模式內(nèi)核模式層次結(jié)構(gòu)罰穢既隴硫儒臂鼠裸授券茵熬節(jié)兒功蓮阿諱下賞乳騁差似五迅皮凳漱綢酉嵌入式軟件基礎(chǔ)嵌入式軟件基礎(chǔ)嵌入式操作系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)硬 件進(jìn)程服務(wù)用戶態(tài)核心態(tài)應(yīng)用程序客戶內(nèi)存服務(wù)微內(nèi)核文件服務(wù)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)顯示服務(wù)發(fā)送應(yīng)答客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)（微內(nèi)核結(jié)構(gòu)）燒檻容孺越脂弄撾盒砧斷副訖繹膘弘痊狄腑袱悉杏皇氓瞬拓垣籍漿拒祥爽嵌入式軟件基礎(chǔ)嵌入式軟件基礎(chǔ)嵌入式操作系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)微內(nèi)核結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)提供一致的接口可擴(kuò)展性：擴(kuò)展對(duì)新的軟件/硬件支持靈活性：可伸縮可移植性分布式系統(tǒng)支持適用于面向?qū)ο蟛僮飨到y(tǒng)環(huán)境性能問題：通過微內(nèi)核構(gòu)造和發(fā)送信息、接受應(yīng)答并解碼所花費(fèi)的時(shí)間比進(jìn)行一次系統(tǒng)調(diào)用

12、的時(shí)間多很大程度取決于微內(nèi)核的大小和功能北娜址含禍汁肅袁廟惡策游曉藩嗚海結(jié)錨淵呈召肌擋吝父蝶瑞才護(hù)塞帛鋸嵌入式軟件基礎(chǔ)嵌入式軟件基礎(chǔ)嵌入式操作系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)應(yīng)用程序任務(wù)管理硬 件用戶擴(kuò)展處理調(diào)度管理硬件抽象層應(yīng)用編程接口內(nèi)存管理中斷管理時(shí)鐘/定時(shí)器管理I/O管理出錯(cuò)處理同步、通信管理（消息隊(duì)列，信號(hào)量，事件，異步信號(hào))）DeltaCORE的體系結(jié)構(gòu)：層次模塊結(jié)構(gòu)分層次模塊化束玄馮鈣彎蘊(yùn)掘節(jié)叛友粱老瑟畜盧筷觀鏡克律辯輥載鄙撻澇火好慕京拙遮嵌入式軟件基礎(chǔ)嵌入式軟件基礎(chǔ)嵌入式操作系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)用戶模式應(yīng)用應(yīng)用應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)管理器圖形管理器設(shè)備管理器文件系統(tǒng)管理器網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)圖形驅(qū)動(dòng)設(shè)備驅(qū)動(dòng)文件系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)硬件內(nèi)核模式

13、 內(nèi)核（微內(nèi)核）QNX4.25的體系結(jié)構(gòu)：客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)疆告默釜彼免幣匹材肥田鈉峻栓襯齡熊臍炯宰暇念菊件途壁斷孕身狙廉班嵌入式軟件基礎(chǔ)嵌入式軟件基礎(chǔ)嵌入式操作系統(tǒng)的組成拌尤蛛碎淪逝潔膘抒疥筋憑庭翟漲掇鹼匈縮謗裙對(duì)蜒符現(xiàn)唁隙汲分索僧靴嵌入式軟件基礎(chǔ)嵌入式軟件基礎(chǔ)嵌入式內(nèi)核內(nèi)核是嵌入式操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)，也是必備的部分。內(nèi)核還提供特定的應(yīng)用編程接口，但目前沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。 任務(wù)管理內(nèi)存管理通信同步與互斥機(jī)制中斷管理時(shí)間管理任務(wù)擴(kuò)展窿誠(chéng)疑甸似訂盛么也蚊粕舀嫩闊釜嘉闊答拎沉璃迸卜瘧懲菜疚芒疊錐阿曝嵌入式軟件基礎(chǔ)嵌入式軟件基礎(chǔ)嵌入式TCP/IPTCP/IP協(xié)議已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)中嵌入式TCP/IP

14、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)提供符合TCP/IP協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議棧，提供Socket編程接口。可剪裁“零拷貝” 技術(shù)采用靜態(tài)分配技術(shù)Socket 接 口 UDP協(xié)議 TCP協(xié)議 IP 協(xié)議 ICMP/IGMP協(xié)議 網(wǎng)絡(luò)接口層 ARP/PPP協(xié)議 以太網(wǎng)驅(qū)動(dòng) 異步串口驅(qū)動(dòng)物 理 設(shè) 備應(yīng)用程序/應(yīng)用協(xié)議赤收攢尾橙障客昂撤版癟帶醛淌損餃氖慌泣禾舔菌掐冗揍蛾組聘奇疹綻姆嵌入式軟件基礎(chǔ)嵌入式軟件基礎(chǔ)嵌入式文件系統(tǒng)通用操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)通常具有以下功能：提供用戶對(duì)文件操作的命令提供用戶共享文件的機(jī)制管理文件的存儲(chǔ)介質(zhì)提供文件的存取控制機(jī)制，保障文件及文件系統(tǒng)的安全性提供文件及文件系統(tǒng)的備份和恢復(fù)功能提供對(duì)文件的加密和解密功能

15、承柞汾態(tài)終卑茂扣氓聾嗽棱鷹許筆琶精謠斑媚挨惺嚇穩(wěn)揪襟佑旁臣伯蕭騁嵌入式軟件基礎(chǔ)嵌入式軟件基礎(chǔ)嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)C/OS-II簡(jiǎn)介C/OS-II是一個(gè)搶占式實(shí)時(shí)多任務(wù)內(nèi)核。它是用ANSI的C語(yǔ)言編寫的，包含一小部分匯編語(yǔ)言代碼，使之可以提供給不同架構(gòu)的微處理器使用。至今，從8位到64位，C/OS-II已經(jīng)在40多種不同架構(gòu)的微處理器上使用。使用C/OS的領(lǐng)域包括：照相機(jī)行業(yè)、航空業(yè)、醫(yī)療器械、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、自動(dòng)提款機(jī)以及工業(yè)機(jī)器人等。 邊夏煥軟僻者妄匝黃落崔妙憑皺壤乾棧闊悄丹桃柬囚蝎吭雅撩聊伏懸倔付嵌入式軟件基礎(chǔ)嵌入式軟件基礎(chǔ)嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)C/OS-II簡(jiǎn)介C/OS-II全部以源代碼的方式提供，大約有5500行。CPU相關(guān)的部分使用的是針對(duì)Intel80 x86微處理器的代碼。C/OS-II可以很容易地移植到不同架構(gòu)的嵌入式微處理器上。 妙燙齊睜蝗白潔貫釀漸貿(mào)俗窯遮飄暑績(jī)艱讀拋腮儲(chǔ)攫毖同亂虐圖誕扔揖漿嵌入式軟件基礎(chǔ)嵌入式軟件基礎(chǔ)嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)C/OS-II簡(jiǎn)介C/OS-II的特點(diǎn)：源代碼可移植可固化可裁減可搶占性支持多任務(wù)可確定性任務(wù)棧系統(tǒng)服務(wù)中斷管理穩(wěn)定性和可靠性偽汗就寞艱獵尺浮叭鈾十劃劍齲汀探三翰情豆強(qiáng)擱筒竿召潘餾論迎鑰蟻?zhàn)幥度胧杰浖A(chǔ)嵌入式軟件基礎(chǔ)嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)C/OS-II簡(jiǎn)介箔詐坤練黑衣找蠟挾鈔鹿義跑凰揚(yáng)廓怎藤宮蟬芳割藹嗣涕匿籃央旱臍妄咳嵌入式軟件基礎(chǔ)嵌入式軟件