嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)教材課件

第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)如：PC機(jī)、服務(wù)器、大型計(jì)算機(jī)等。通用計(jì)算機(jī)－看得見(jiàn)的計(jì)算機(jī)顯示器主機(jī)鼠標(biāo)鍵盤硬件諸如主機(jī)、顯示器、鍵盤、鼠標(biāo)等看得見(jiàn)部件如：PC機(jī)、服務(wù)器、大型計(jì)算機(jī)等。通用計(jì)算機(jī)－看得見(jiàn)的計(jì)算機(jī)軟件應(yīng)用程序可按用戶需要隨時(shí)改變,即重新編制。通用計(jì)算機(jī)－看得見(jiàn)的計(jì)算機(jī)軟件應(yīng)用程序可按用戶通用計(jì)算機(jī)－看得見(jiàn)的計(jì)算機(jī)1.1嵌入式系統(tǒng)概念

在后PC時(shí)代，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)廣泛地滲透到科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)、軍事技術(shù)、各類產(chǎn)業(yè)商業(yè)、人們的日常生活等方方面面。嵌入式系統(tǒng)帶來(lái)的工業(yè)年產(chǎn)值已超過(guò)1萬(wàn)億美元。1.1嵌入式系統(tǒng)概念在后PC時(shí)代，嵌入式嵌入式系統(tǒng)主要應(yīng)用領(lǐng)域1國(guó)防工業(yè)、軍事工業(yè)、兵器工業(yè)：

各種武器控制（火炮控制、導(dǎo)彈控制、智能炸彈制導(dǎo)引爆裝置）、坦克、艦艇、轟炸機(jī)等陸海空各種軍用電子裝備，雷達(dá)、電子對(duì)抗軍事通信裝備，野戰(zhàn)指揮作戰(zhàn)用各種專用設(shè)備等。

我國(guó)嵌入式計(jì)算機(jī)最早用于導(dǎo)彈控制。嵌入式系統(tǒng)主要應(yīng)用領(lǐng)域1國(guó)防工業(yè)、軍事工業(yè)、兵器工業(yè)：嵌入式系統(tǒng)主要應(yīng)用領(lǐng)域2信息家電、民用設(shè)備：

各種信息家電產(chǎn)品，如數(shù)字電視機(jī)、機(jī)頂盒，數(shù)碼相機(jī)，VCD、DVD音響設(shè)備，可視電話，家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，洗衣機(jī)，網(wǎng)絡(luò)冰箱，網(wǎng)絡(luò)空調(diào)，智能玩具，其他消費(fèi)類電子產(chǎn)品等。嵌入式系統(tǒng)主要應(yīng)用領(lǐng)域2信息家電、民用設(shè)備：嵌入式系統(tǒng)主要應(yīng)用領(lǐng)域3工業(yè)：

各種智能測(cè)量?jī)x表、智能卡、數(shù)控裝置、可編程控制器、控制機(jī)、分布式控制系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)總線儀表及控制系統(tǒng)、工業(yè)機(jī)器人、智能機(jī)器人、智能傳感器、機(jī)電一體化機(jī)械設(shè)備、車載導(dǎo)航器、汽車電子設(shè)備、車輛與交通工程等。嵌入式系統(tǒng)主要應(yīng)用領(lǐng)域3工業(yè)：嵌入式系統(tǒng)主要應(yīng)用領(lǐng)域4商業(yè)：

各類收款機(jī)、電子秤、條形碼閱讀機(jī)、商用終端、銀行點(diǎn)鈔機(jī)、IC卡輸入設(shè)備、取款機(jī)、自動(dòng)柜員機(jī)、自動(dòng)服務(wù)終端、防盜系統(tǒng)、各種銀行專業(yè)外圍設(shè)備、智能金融器具、遠(yuǎn)程教育。嵌入式系統(tǒng)主要應(yīng)用領(lǐng)域4商業(yè)：辦公自動(dòng)化：

復(fù)印機(jī)、打印機(jī)、傳真機(jī)、掃描儀、其他計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備、掌上電腦、激光照排系統(tǒng)、安全監(jiān)控設(shè)備、媒體手機(jī)、移動(dòng)電話、尋呼機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理（PDA）、變頻空調(diào)設(shè)備、通信終端、程控交換機(jī)、網(wǎng)絡(luò)瀏覽器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（路由器、交換機(jī)、Webserver、網(wǎng)絡(luò)接入盒等）、網(wǎng)絡(luò)工程、錄音錄象及電視會(huì)議設(shè)備、數(shù)字音頻廣播系統(tǒng)等。嵌入式系統(tǒng)主要應(yīng)用領(lǐng)域5辦公自動(dòng)化：嵌入式系統(tǒng)主要應(yīng)用領(lǐng)域5嵌入式系統(tǒng)主要應(yīng)用領(lǐng)域6醫(yī)療保健設(shè)備：

各種醫(yī)療電子儀器，X光機(jī)、超聲診斷儀、計(jì)算機(jī)斷層成像系統(tǒng)、心臟起博器、監(jiān)護(hù)儀、輔助診斷系統(tǒng)、遠(yuǎn)程醫(yī)療、專家系統(tǒng)等。其他領(lǐng)域：

農(nóng)業(yè)技術(shù)、光學(xué)系統(tǒng)、氣象預(yù)報(bào)、衛(wèi)星通信網(wǎng)、數(shù)字通信、移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)、語(yǔ)音處理。嵌入式系統(tǒng)主要應(yīng)用領(lǐng)域6醫(yī)療保健設(shè)備：嵌入式系統(tǒng)的概念

目前，對(duì)嵌入式系統(tǒng)的定義多種多樣，但沒(méi)有一種定義是全面的。下面給出兩種比較合理定義：從技術(shù)的角度定義：以應(yīng)用為中心、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、軟件硬件可裁剪、適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。從系統(tǒng)的角度定義：嵌入式系統(tǒng)是設(shè)計(jì)完成復(fù)雜功能的硬件和軟件，并使其緊密耦合在一起的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。術(shù)語(yǔ)嵌入式反映了這些系統(tǒng)通常是更大系統(tǒng)中的一個(gè)完整的部分，稱為嵌入的系統(tǒng)。嵌入的系統(tǒng)中可以共存多個(gè)嵌入式系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)的概念目前，對(duì)嵌入式系統(tǒng)的定義多種嵌入式系統(tǒng)示例——汽車控制系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)示例——汽車控制系統(tǒng)馬達(dá)控制器車燈嵌入式系統(tǒng)示例——汽車控制系統(tǒng)尾燈控制系統(tǒng)后車門控制系統(tǒng)前車門控制系統(tǒng)座椅控制系統(tǒng)發(fā)動(dòng)器控制系統(tǒng)所有的控制系統(tǒng)都是一個(gè)完整的嵌入式系統(tǒng)馬達(dá)嵌入式系統(tǒng)示例——汽車控制系統(tǒng)尾燈控制系統(tǒng)后車門控制系統(tǒng)BMW745i美國(guó)汽車大王福特公司的高級(jí)經(jīng)理也曾宣稱，“福特出售的‘計(jì)算能力’已超過(guò)了IBM”，由此可以想見(jiàn)嵌入式計(jì)算機(jī)工業(yè)的規(guī)模和廣度。

WindowsCEOS53個(gè)8-bit嵌入式處理器7個(gè)16-bit嵌入式處理器1個(gè)32-bit嵌入式處理器多種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)BMW745i美國(guó)汽車大王福特公司的高級(jí)經(jīng)理也曾宣稱，“福嵌入式系統(tǒng)前景廣闊社會(huì)新的電子產(chǎn)品，尤其消費(fèi)電子產(chǎn)品發(fā)展及其迅速！嵌入式市場(chǎng)廣闊，但人才短缺學(xué)生嵌入式系統(tǒng)需要硬軟件綜合知識(shí)需要更全面的系統(tǒng)知識(shí)和領(lǐng)域知識(shí)更容易找到工作嵌入式系統(tǒng)前景廣闊社會(huì)嵌入式系統(tǒng)組成嵌入式系統(tǒng)由嵌入式硬件與嵌入式軟件組成。嵌入式硬件以芯片、模板、組件、控制器形式埋藏于設(shè)備內(nèi)部。嵌入式軟件是實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)和各種專用軟件，一般固化在ROM或閃存中。嵌入式系統(tǒng)軟硬兼施，融為一體，成為產(chǎn)品，但在開(kāi)發(fā)過(guò)程中需要一些開(kāi)發(fā)工具進(jìn)行輔助開(kāi)發(fā)。在嵌入式系統(tǒng)的組成中，其核心是嵌入式處理器嵌入式系統(tǒng)組成嵌入式系統(tǒng)由嵌入式硬件與嵌入式軟件組成。嵌入式處理器

早期的嵌入式系統(tǒng)通常使用普通個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）中的通用處理器。近年來(lái)，隨著大量先進(jìn)的微處理器制造技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的嵌入式系統(tǒng)用嵌入式處理器建造，而不是用通用目的的處理器。這些嵌入式處理器可以大致分為以下幾類：——概述

嵌入式微處理器；嵌入式微控制器；嵌入式DSP處理器；嵌入式片上系統(tǒng)（SOC）。嵌入式處理器早期的嵌入式系統(tǒng)通常使用普通嵌入式處理器

嵌入式微處理器的基礎(chǔ)是通用計(jì)算機(jī)中的CPU。在應(yīng)用中，將微處理器裝配在專門設(shè)計(jì)的電路板上，只保留和嵌入式應(yīng)用有關(guān)的母板功能，這樣可以大幅度減小系統(tǒng)體積和功耗。為了滿足嵌入式應(yīng)用的特殊要求，嵌入式微處理器雖然在功能上和標(biāo)準(zhǔn)微處理器基本是一樣的，但在工作溫度、抗電磁干擾、可靠性等方面一般都做了各種增強(qiáng)。和工業(yè)控制計(jì)算機(jī)相比，嵌入式微處理器具有體積小、重量輕、成本低、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，但是在電路板上必須包括ROM、RAM、總線接口、各種外設(shè)等器件，從而降低了系統(tǒng)的可靠性，技術(shù)保密性也較差。嵌入式微處理器及其存儲(chǔ)器、總線、外設(shè)等安裝在一塊電路板上，稱為單板計(jì)算機(jī)。如STD-BUS、PC104等?！度胧轿⑻幚砥鰿PUROMRAM外設(shè)1外設(shè)2單板計(jì)算機(jī)嵌入式處理器嵌入式微處理器的基礎(chǔ)是通用計(jì)算機(jī)嵌入式微處理器制造商：摩托羅拉、英特爾、IBM、日立、NEC、東芝、AMD、國(guó)家半導(dǎo)體、Zilog、IDT、富士通、Atmel、太陽(yáng)、微系統(tǒng)、夏普、Oki、飛利浦等。主要的嵌入式微處理器包括：MotorolaPowerPC、IntelPentium、Motorola68000、strongARM、MIPS、AMDX86系列等等。嵌入式微處理器制造商：嵌入式處理器

嵌入式微控制器又稱單片機(jī)，它是將整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一塊芯片中。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、FlashRAM、EEPROM等各種必要功能和外設(shè)。為適應(yīng)不同的應(yīng)用需求，一般一個(gè)系列的單片機(jī)具有多種衍生產(chǎn)品，每種衍生產(chǎn)品的處理器內(nèi)核都是一樣的，不同的是存儲(chǔ)器和外設(shè)的配置及封裝。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。和嵌入式微處理器相比，微控制器的最大特點(diǎn)是單片化，體積大大減小，從而使功耗和成本下降、可靠性提高。微控制器是目前嵌入式系統(tǒng)工業(yè)的主流。微控制器的片上外設(shè)資源一般比較豐富，適合于控制，因此稱微控制器。嵌入式微控制器目前的品種和數(shù)量最多，比較有代表性的通用系列包括8051、P51XA、MCS-251、MCS-96/196/296、C166/167、MC68HC05/11/12/16、68300、數(shù)目眾多ARM芯片等。目前MCU占嵌入式系統(tǒng)約70％的市場(chǎng)份額?！度胧轿⒖刂破鲝?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核嵌入式處理器嵌入式微控制器又稱單片機(jī)，它是將嵌入式微控制器制造商：摩托羅拉、英特爾、英飛凌科技、Atmel、日立、NEC、三菱、東芝、松下、Microchip、富士、飛利浦、德州儀器、三星、三洋、索尼、Oki、凌陽(yáng)科技等。主要的嵌入式微控制器包括：MCS-51、MCS-251、MCS-96/196/296、P51XA、C166/167、68K、Z8、C540、PIC、AVR等系列。嵌入式微控制器制造商：嵌入式處理器DSP處理器對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和指令進(jìn)行了特殊設(shè)計(jì)，使其適合于執(zhí)行DSP算法，編譯效率較高，指令執(zhí)行速度也較高。在數(shù)字濾波、FFT、譜分析等方面DSP算法正在大量進(jìn)入嵌入式領(lǐng)域，DSP應(yīng)用正從在通用單片機(jī)中以普通指令實(shí)現(xiàn)DSP功能，過(guò)渡到采用嵌入式DSP處理器。

DSP內(nèi)部采用程序和數(shù)據(jù)分開(kāi)存儲(chǔ)和傳輸?shù)墓鸾Y(jié)構(gòu)，具有專門硬件乘法器，廣泛采用流水線操作，提供特殊的DSP指令，可用來(lái)快速的實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字信號(hào)處理算法，加之集成電路的優(yōu)化設(shè)計(jì)，速度甚至比最快的CPU還快數(shù)倍?！度胧紻SP處理器嵌入式處理器DSP處理器對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和指令進(jìn)行嵌入式DSP處理器比較有代表性的產(chǎn)品是TexasInstruments的TMS320系列和Motorola的DSP56000系列。TMS320系列處理器包括用于控制的C2000系列，移動(dòng)通信的C5000系列，以及性能更高的C6000和C8000系列。DSP56000目前已經(jīng)發(fā)展成為DSP56000，DSP56100，DSP56200和DSP56300等幾個(gè)不同系列的處理器。另外PHILIPS公司近年也推出了基于可重置嵌入式DSP結(jié)構(gòu)低成本、低功耗技術(shù)上制造的R.E.A.LDSP處理器，應(yīng)用目標(biāo)是大批量消費(fèi)類產(chǎn)品。嵌入式DSP處理器比較有代表性的產(chǎn)品是TexasInstr嵌入式處理器

隨著EDA的推廣和VLSI設(shè)計(jì)的普及化及半導(dǎo)體工藝的迅速發(fā)展，在一個(gè)硅片上實(shí)現(xiàn)一個(gè)更為復(fù)雜的系統(tǒng)的時(shí)代已來(lái)臨，這就是SystemOnChip(SOC)。各種通用處理器內(nèi)核將作為SOC設(shè)計(jì)公司的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)，和許多其它嵌入式系統(tǒng)外設(shè)一樣，成為VLSI設(shè)計(jì)中一種標(biāo)準(zhǔn)的器件，用標(biāo)準(zhǔn)的VHDL等語(yǔ)言描述，存儲(chǔ)在器件庫(kù)中。用戶只需定義出其整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)，仿真通過(guò)后就可以將設(shè)計(jì)圖交給半導(dǎo)體工廠制作樣品。這樣除個(gè)別無(wú)法集成的器件以外，整個(gè)嵌入式系統(tǒng)大部分均可集成到一塊或幾塊芯片中去，應(yīng)用系統(tǒng)電路板將變得很簡(jiǎn)潔，對(duì)于減小體積和功耗、提高可靠性非常有利。

——嵌入式片上系統(tǒng)(SOC)嵌入式處理器隨著EDA的推廣和VLSI設(shè)計(jì)的SoC可以分為通用和專用兩類。通用系列包括Infineon的TriCore、Motorola的M-Core、某些ARM系列器件、Echelon和Motorola聯(lián)合研制的Neuron芯片等。專用SoC一般專用于某個(gè)或某類系統(tǒng)中，不為一般用戶所知。一個(gè)有代表性的產(chǎn)品是Philips的SmartXA，它將XA單片機(jī)內(nèi)核和支持超過(guò)2048位復(fù)雜RSA算法的CCU單元制作在一塊硅片上，形成一個(gè)可加載JAVA或C語(yǔ)言的專用的SOC，可用于公眾互聯(lián)網(wǎng)如Internet安全方面。SoC可以分為通用和專用兩類。嵌入式處理器單片機(jī)和soc設(shè)計(jì)方法的區(qū)別: MCU(微控制器)所有的開(kāi)發(fā)都是基于已經(jīng)存在的系統(tǒng)架構(gòu)，應(yīng)用者要做的就是開(kāi)發(fā)軟件程序和加外部設(shè)備。

SOC，是個(gè)整體的設(shè)計(jì)方法概念，它指的是一種芯片設(shè)計(jì)方法，集成了各種功能模塊，每一種功能都是由硬件描述語(yǔ)言設(shè)計(jì)程序，然后在SOC內(nèi)由電路實(shí)現(xiàn)的；如果不滿意硬件架構(gòu)設(shè)計(jì)，想要加一個(gè)存儲(chǔ)器，或是減少一個(gè)接口都可以通過(guò)程序直接更改，這一點(diǎn)，MCU的設(shè)計(jì)方法是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，MCU的方法中，硬件架構(gòu)是固定的，是不可更改的，多了只能浪費(fèi)，少了也只能在軟件上想辦法或是再加硬件。 如果硬件調(diào)試成功后直接投片生產(chǎn)成“固定結(jié)構(gòu)的芯片”，則其為普通的SOC；如果其硬件就是基于FPGA的，也就是說(shuō)它是“用FPGA做為最終實(shí)現(xiàn)”的，它在以后也可以隨時(shí)進(jìn)行硬件升級(jí)與調(diào)試的，我們就叫它為SOPC的設(shè)計(jì)方法，所以說(shuō)SOPC是SOC的一種解決方案。

SOPC設(shè)計(jì)靈活、高效，且具有成品的硬件可重構(gòu)特性。但它的價(jià)格可能會(huì)比批量生產(chǎn)的固定結(jié)構(gòu)IC要貴得多！——嵌入式片上系統(tǒng)(SOC)嵌入式處理器單片機(jī)和soc設(shè)計(jì)方法的區(qū)別:——嵌入式片上1.3嵌入式操作系統(tǒng)概述

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由硬件和軟件組成，在發(fā)展初期沒(méi)有操作系統(tǒng)這個(gè)概念，用戶使用監(jiān)控程序來(lái)使用計(jì)算機(jī)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件、軟件資源也愈來(lái)愈豐富，監(jiān)控程序已不能適應(yīng)計(jì)算機(jī)應(yīng)用的要求。于是在六十年代中期監(jiān)控程序又進(jìn)一步發(fā)展形成了操作系統(tǒng)(OperatingSystem)。發(fā)展到現(xiàn)在，廣泛使用的有三種操作系統(tǒng)即多道批處理操作系統(tǒng)、分時(shí)操作系統(tǒng)以及實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。1.3嵌入式操作系統(tǒng)概述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由硬件1.3嵌入式操作系統(tǒng)概述監(jiān)控程序操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)分時(shí)操作系統(tǒng)多道批處理操作系統(tǒng)

時(shí)間先后適用于多個(gè)用戶共享系統(tǒng)資源適用于計(jì)算中心等較大的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)適用于嵌入式設(shè)備和有實(shí)時(shí)性要求的系統(tǒng)中1.3嵌入式操作系統(tǒng)概述監(jiān)操實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)分時(shí)操作系統(tǒng)多道1.3嵌入式操作系統(tǒng)基本概念操作系統(tǒng)（OS）的基本思想是隱藏底層不同硬件的差異，向在其上運(yùn)行的應(yīng)用程序提供一個(gè)統(tǒng)一的調(diào)用接口。應(yīng)用程序通過(guò)這一接口實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件的使用和控制，不必考慮不同硬件操作方式的差異。主要任務(wù)：內(nèi)存管理，多任務(wù)管理，外圍設(shè)備管理。——操作系統(tǒng)硬件硬件驅(qū)動(dòng)操作系統(tǒng)用戶程序1.3嵌入式操作系統(tǒng)基本概念操作系統(tǒng)（OS）的基本思想是1.3嵌入式操作系統(tǒng)基本概念

多道-在內(nèi)存中同時(shí)存放多個(gè)作業(yè)，使之同時(shí)處于運(yùn)行狀態(tài)，這些作業(yè)共享CPU和外部設(shè)備等資源。

成批-用戶和他的作業(yè)之間沒(méi)有交互性。用戶自己不能干預(yù)自己的作業(yè)的運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)作業(yè)錯(cuò)誤不能及時(shí)改正。

通常用在以科學(xué)計(jì)算為主的大中型計(jì)算機(jī)上，由于多道程序能交替使用CPU，提高了CPU及其他系統(tǒng)資源的利用率，同時(shí)也提高了系統(tǒng)的效率。多道批處理系統(tǒng)的缺點(diǎn)是延長(zhǎng)了作業(yè)的周轉(zhuǎn)時(shí)間，用戶不能進(jìn)行直接干預(yù)，缺少交互性，不利于程序的開(kāi)發(fā)與調(diào)試。批處理系統(tǒng)的目的是提高系統(tǒng)吞吐量和資源的利用率?！嗟琅幚聿僮飨到y(tǒng)1.3嵌入式操作系統(tǒng)基本概念多道-在內(nèi)存1.3嵌入式操作系統(tǒng)基本概念

使一臺(tái)計(jì)算機(jī)同時(shí)為幾個(gè)、幾十個(gè)甚至幾百個(gè)用戶服務(wù)的一種操作系統(tǒng)。把計(jì)算機(jī)與許多終端用戶連接起來(lái)，分時(shí)操作系統(tǒng)將系統(tǒng)處理機(jī)時(shí)間與內(nèi)存空間按一定的時(shí)間間隔，輪流地切換給各終端用戶的程序使用。由于時(shí)間間隔很短，每個(gè)用戶的感覺(jué)就像他獨(dú)占計(jì)算機(jī)一樣。分時(shí)操作系統(tǒng)的特點(diǎn)是可有效增加資源的使用率。例如UNIX系統(tǒng)就采用剝奪式動(dòng)態(tài)優(yōu)先的CPU調(diào)度，有力地支持分時(shí)操作。

——分時(shí)操作系統(tǒng)1.3嵌入式操作系統(tǒng)基本概念使一臺(tái)計(jì)算機(jī)同1.3嵌入式操作系統(tǒng)基本概念

是指當(dāng)外界事件或數(shù)據(jù)產(chǎn)生時(shí)，能夠接受并以足夠快的速度予以處理，其處理的結(jié)果又能在規(guī)定的時(shí)間之內(nèi)來(lái)控制生產(chǎn)過(guò)程或?qū)μ幚硐到y(tǒng)作出快速響應(yīng)，并控制所有實(shí)時(shí)任務(wù)協(xié)調(diào)一致運(yùn)行的操作系統(tǒng)。因而，提供及時(shí)響應(yīng)和高可靠性是其主要特點(diǎn)。實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)有硬實(shí)時(shí)和軟實(shí)時(shí)之分，

硬實(shí)時(shí)要求在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)必須完成操作，這是在操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)保證的；

軟實(shí)時(shí)則只要按照任務(wù)的優(yōu)先級(jí)，盡可能快地完成操作即可。我們通常使用的操作系統(tǒng)在經(jīng)過(guò)一定改變之后就可以變成實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)?！獙?shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS）1.3嵌入式操作系統(tǒng)基本概念是指當(dāng)外界1.3嵌入式操作系統(tǒng)概述監(jiān)控程序操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)分時(shí)操作系統(tǒng)多道批處理操作系統(tǒng)

時(shí)間先后適用于多個(gè)用戶共享系統(tǒng)資源適用于計(jì)算中心等較大的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)適用于嵌入式設(shè)備和有實(shí)時(shí)性要求的系統(tǒng)中實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)是我們介紹的重點(diǎn)1.3嵌入式操作系統(tǒng)概述監(jiān)操實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)分時(shí)操作系統(tǒng)多道1.3嵌入式操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的特點(diǎn)IEEE的實(shí)時(shí)UNIX分委會(huì)認(rèn)為實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)應(yīng)具備以下的幾點(diǎn):異步的事件響應(yīng)切換時(shí)間和中斷延遲時(shí)間確定優(yōu)先級(jí)中斷和調(diào)度搶占式調(diào)度內(nèi)存鎖定連續(xù)文件同步1.3嵌入式操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的特點(diǎn)I1.3嵌入式操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的特點(diǎn)

總的來(lái)說(shuō)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)是事件驅(qū)動(dòng)的，能對(duì)來(lái)自外界的作用和信號(hào)在限定的時(shí)間范圍內(nèi)作出響應(yīng)。它強(qiáng)調(diào)的是實(shí)時(shí)性、可靠性和靈活性,與實(shí)時(shí)應(yīng)用軟件相結(jié)合成為有機(jī)的整體起著核心作用,由它來(lái)管理和協(xié)調(diào)各項(xiàng)工作,為應(yīng)用軟件提供良好的運(yùn)行軟件環(huán)境及開(kāi)發(fā)環(huán)境。從實(shí)時(shí)系統(tǒng)的應(yīng)用特點(diǎn)來(lái)看實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)可以分為兩種：一般實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。1.3嵌入式操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的特點(diǎn)總1.3嵌入式操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的特點(diǎn)

一般實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)應(yīng)用于實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)的上位機(jī)和實(shí)時(shí)查詢系統(tǒng)等實(shí)時(shí)性較弱的實(shí)時(shí)系統(tǒng)，并且提供了開(kāi)發(fā)、調(diào)試、運(yùn)用一致的環(huán)境。(WindowsNT)

嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)應(yīng)用于實(shí)時(shí)性要求高的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，而且應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)過(guò)程是通過(guò)交叉開(kāi)發(fā)來(lái)完成的，即開(kāi)發(fā)環(huán)境與運(yùn)行環(huán)境是不一致。嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)具有規(guī)模小(一般在幾K～幾十K內(nèi))、可固化使用實(shí)時(shí)性強(qiáng)(在毫秒或微秒數(shù)量級(jí)上)的特點(diǎn)

。1.3嵌入式操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的特點(diǎn)一嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)特點(diǎn)

1．微內(nèi)核結(jié)構(gòu)一般來(lái)說(shuō)，操作系統(tǒng)內(nèi)核只提供基本的功能，如建立和管理進(jìn)程、管理設(shè)備等。但是，一些桌面操作系統(tǒng)，如Windows等，將許多功能引入內(nèi)核，操作系統(tǒng)的內(nèi)核變得越來(lái)越大。內(nèi)核變大使得占用的資源增多，剪裁起來(lái)很麻煩。嵌入式操作系統(tǒng)采用微內(nèi)核結(jié)構(gòu)，內(nèi)核只提供基本的功能，比如：任務(wù)的調(diào)度、任務(wù)之間的通信與同步、內(nèi)存管理、時(shí)鐘管理等。其它的應(yīng)用組件，比如網(wǎng)絡(luò)功能、文件系統(tǒng)等均工作在用戶態(tài)，以系統(tǒng)進(jìn)程或函數(shù)調(diào)用的方式工作。因而系統(tǒng)都是可裁減的，用戶可以根據(jù)自己的需要選用相應(yīng)的組件。嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)特點(diǎn)1．微內(nèi)核結(jié)構(gòu)一般來(lái)說(shuō)，操作系統(tǒng)內(nèi)核嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)特點(diǎn)

2．任務(wù)調(diào)度任務(wù)的調(diào)度有三種方式：可搶占式調(diào)度、不可搶占式調(diào)度和時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度。不可搶占式調(diào)度：一個(gè)任務(wù)一旦獲得CPU就獨(dú)占CPU運(yùn)行，除非由于某種原因，它決定放棄CPU的使用權(quán)；可搶占式調(diào)度：基于任務(wù)優(yōu)先級(jí)，當(dāng)前正在運(yùn)行的任務(wù)可以隨時(shí)讓位給優(yōu)先級(jí)更高的處于就緒態(tài)的其它任務(wù)；時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度：當(dāng)兩個(gè)或兩個(gè)以上任務(wù)有同樣的優(yōu)先級(jí)，不同任務(wù)輪轉(zhuǎn)地使用CPU，直到系統(tǒng)分配的CPU時(shí)間片用完。目前，大多數(shù)嵌入式操作系統(tǒng)對(duì)不同優(yōu)先級(jí)的任務(wù)采用基于優(yōu)先級(jí)的搶占式調(diào)度法，對(duì)相同優(yōu)先級(jí)的任務(wù)則采用時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度法。嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)特點(diǎn)2．任務(wù)調(diào)度任務(wù)的調(diào)度有三種方式：可嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)特點(diǎn)

3．硬實(shí)時(shí)和軟實(shí)時(shí)多數(shù)嵌入式系統(tǒng)對(duì)時(shí)間的要求較高，稱之為實(shí)時(shí)系統(tǒng)。有兩種類型的實(shí)時(shí)系統(tǒng)：硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)和軟實(shí)時(shí)系統(tǒng)。軟實(shí)時(shí)系統(tǒng)并不要求限定某一任務(wù)必須在一定的時(shí)間內(nèi)完成，只要求各任務(wù)運(yùn)行得越快越好；硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間有嚴(yán)格要求，一旦系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間不能滿足，就可能會(huì)引起系統(tǒng)崩潰或致命的錯(cuò)誤，一般在工業(yè)控制中應(yīng)用較多。嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)特點(diǎn)3．硬實(shí)時(shí)和軟實(shí)時(shí)多數(shù)嵌入式系統(tǒng)對(duì)時(shí)硬實(shí)時(shí)-代表產(chǎn)品VxWorks舉一個(gè)經(jīng)常使用的實(shí)例，中高檔汽車中使用的氣囊。當(dāng)報(bào)告車輛碰撞的傳感器中斷CPU后，操作系統(tǒng)應(yīng)快速地分配展開(kāi)氣囊的任務(wù)，并且不允許任何其他非實(shí)時(shí)處理進(jìn)行干擾，晚一秒鐘展開(kāi)氣囊比沒(méi)有氣囊的情況更糟糕，這就是一個(gè)典型的必須使用硬實(shí)時(shí)的系統(tǒng)。硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)指系統(tǒng)要有確保的最壞情況下的服務(wù)時(shí)間，即對(duì)于事件的響應(yīng)時(shí)間的截止期限是無(wú)論如何都必須得到滿足。軟實(shí)時(shí)-代表產(chǎn)品軟實(shí)時(shí)Linux再舉一個(gè)實(shí)例，IPTV數(shù)字電視機(jī)頂盒，需要實(shí)時(shí)的處理(解碼)視頻流，如果丟失了一個(gè)或幾個(gè)視頻幀，顯然會(huì)造成視頻的品質(zhì)更差，但是只要做過(guò)簡(jiǎn)單的抖動(dòng)處理的系統(tǒng)，丟失幾個(gè)視頻幀就不會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)造成不可挽救的影響。軟實(shí)時(shí)系統(tǒng)就是那些從統(tǒng)計(jì)的角度來(lái)說(shuō)，一個(gè)任務(wù)能夠得到有確保的處理時(shí)間，到達(dá)系統(tǒng)的事件也能夠在截止期限到來(lái)之前得到處理，但違反截止期限并不會(huì)帶來(lái)致命的錯(cuò)誤。硬實(shí)時(shí)-代表產(chǎn)品VxWorks嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)特點(diǎn)

4．內(nèi)存管理一些桌面操作系統(tǒng)使用了虛擬存儲(chǔ)器的概念。采用段式管理、頁(yè)式管理、或段頁(yè)式管理。但是，大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)不使用虛存技術(shù)，對(duì)內(nèi)存的訪問(wèn)是直接的，使用物理地址；而且，大多數(shù)嵌入式操作系統(tǒng)對(duì)內(nèi)存空間沒(méi)有保護(hù)，各個(gè)進(jìn)程共享同一個(gè)運(yùn)行空間。一個(gè)進(jìn)程在執(zhí)行前，系統(tǒng)必須為它分配足夠的連續(xù)地址空間，然后全部載入主存儲(chǔ)器。由此可見(jiàn)，嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)人員必須參與系統(tǒng)的內(nèi)存管理，對(duì)軟件中的一些內(nèi)存操作必須格外小心。嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)特點(diǎn)4．內(nèi)存管理一些桌面操作系統(tǒng)使用了虛嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)特點(diǎn)

5．內(nèi)核加載方式嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核可以在Flash上直接運(yùn)行，也可以加載到內(nèi)存中運(yùn)行。Flash的運(yùn)行方式，是把內(nèi)核的可執(zhí)行映像燒寫到Flash上，系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)從Flash的某個(gè)地址開(kāi)始執(zhí)行。這種方法實(shí)際上是很多嵌入式系統(tǒng)所采用的方法。內(nèi)核加載方式是把內(nèi)核的壓縮文件存放在Flash上，系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)讀取壓縮文件在內(nèi)存里解壓，然后開(kāi)始執(zhí)行。這種方式相對(duì)復(fù)雜一些，但是運(yùn)行速度可能更快，因?yàn)镽AM的存取速率要比Flash高。嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)特點(diǎn)5．內(nèi)核加載方式嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核可1.3嵌入式操作系統(tǒng)使用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的必要性

嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)在目前的嵌入式應(yīng)用中用得越來(lái)越廣泛，尤其在功能復(fù)雜、系統(tǒng)龐大的應(yīng)用中顯得愈來(lái)愈重要。在嵌入式應(yīng)用中，只有把CPU嵌入到系統(tǒng)中，同時(shí)又把操作系統(tǒng)嵌入進(jìn)去，才是真正的計(jì)算機(jī)嵌入式應(yīng)用。使用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)主要有以下幾個(gè)因素：嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)提高了系統(tǒng)的可靠性。提高了開(kāi)發(fā)效率，縮短了開(kāi)發(fā)周期。嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)充分發(fā)揮了32位CPU的多任務(wù)潛力。

1.3嵌入式操作系統(tǒng)使用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的必要性1.3嵌入式操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：在嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)環(huán)境下開(kāi)發(fā)實(shí)時(shí)應(yīng)用程序使程序的設(shè)計(jì)和擴(kuò)展，移植變得容易，不需要大的改動(dòng)就可以增加新的功能。通過(guò)將應(yīng)用程序分割成若干獨(dú)立的任務(wù)模塊，使應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)過(guò)程大為簡(jiǎn)化；而且對(duì)實(shí)時(shí)性要求苛刻的事件都得到了快速、可靠的處理。通過(guò)有效的系統(tǒng)服務(wù)，嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)使得系統(tǒng)資源得到更好的利用。缺點(diǎn)：但是，使用嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)還需要額外的ROM/RAM開(kāi)銷，2~5%的CPU額外負(fù)荷，以及內(nèi)核的費(fèi)用。1.3嵌入式操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：在嵌入式1.3常見(jiàn)的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)

國(guó)內(nèi)RTOS：女媧Hopen桑夏2000DeltaOS中軟Linux2.0LinuxHardHatLinux(MontaVista)RedFlagLinux（紅旗Linux）HBOS（“天堂之鳥(niǎo)”）SuseRedHatEmbedixLynxOS(LynuxWorks)1.3常見(jiàn)的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)國(guó)內(nèi)RTOS：1.3常見(jiàn)的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)

國(guó)外RTOS：VXWorks(風(fēng)河系統(tǒng))WindowsCE(微軟)VRTX(明導(dǎo)資訊)PalmPowerTVAMX(KADAK)CExecutivePSX(JMI)VelOSity(GreenHills)OS-9(MicrowareSystems)OSE(EneaOSESystems)QNX(QNXSoftwareSys)RTXC(Lineo/EmbeddedPowerCorp)SuperTask!(USSoftware)ThreadX(ExpressLogic)TNT/RTX(VenturCom)WindowsNTEmbedded/XP(微軟)1.3常見(jiàn)的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)國(guó)外RTOS：uClinux是一個(gè)完全符合GNU/GPL公約的操作系統(tǒng)，完全開(kāi)放代碼。uClinux從Linux

2.0/2.4內(nèi)核派生而來(lái)，沿襲了主流Linux的絕大部分特性。它是專門針對(duì)沒(méi)有MMU的CPU，并且為嵌入式系統(tǒng)做了許多小型化的工作。適用于沒(méi)有虛擬內(nèi)存或內(nèi)存管理單元(MMU)的處理器，例如ARM7TDMI。它通常用于具有很少內(nèi)存或Flash的嵌入式系統(tǒng)。它保留了Linux的大部分優(yōu)點(diǎn)：穩(wěn)定、良好的移植性、優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)功能、完備的對(duì)各種文件系統(tǒng)的支持、以及標(biāo)準(zhǔn)豐富的API等。1.3嵌入式操作系統(tǒng)常見(jiàn)的嵌入式操作系統(tǒng)——嵌入式LinuxuClinux是一個(gè)完全符合GNU/GPL公1.3嵌入式操作系統(tǒng)常見(jiàn)的嵌入式操作系統(tǒng)

WindowsCE是微軟開(kāi)發(fā)的一個(gè)開(kāi)放的、可升級(jí)的32位嵌入式操作系統(tǒng)，是基于掌上型電腦類的電子設(shè)備操作，它是精簡(jiǎn)的Windows95。WindowsCE的圖形用戶界面相當(dāng)出色。 WinCE具有模塊化、結(jié)構(gòu)化和基于Win32應(yīng)用程序接口以及與處理器無(wú)關(guān)等特點(diǎn)。WinCE不僅繼承了傳統(tǒng)的Windows圖形界面，并且在WinCE平臺(tái)上可以使用Windows95/98上的編程工具（如VisualBasic、VisualC++等）、使絕大多數(shù)的應(yīng)用軟件只需簡(jiǎn)單的修改和移植就可以在WindowsCE平臺(tái)上繼續(xù)使用。

——WinCE1.3嵌入式操作系統(tǒng)常見(jiàn)的嵌入式操作系統(tǒng)1.3嵌入式操作系統(tǒng)常見(jiàn)的嵌入式操作系統(tǒng)——VxWorksVxWorks操作系統(tǒng)是美國(guó)公司于1983年設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的一種嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS），是嵌入式開(kāi)發(fā)環(huán)境的關(guān)鍵組成部分。良好的持續(xù)發(fā)展能力、高性能的內(nèi)核以及友好的用戶開(kāi)發(fā)環(huán)境，在嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)領(lǐng)域占據(jù)一席之地。

它以其良好的可靠性和卓越的實(shí)時(shí)性被廣泛地應(yīng)用在通信、軍事、航空、航天等高精尖技術(shù)及實(shí)時(shí)性要求極高的領(lǐng)域中，如衛(wèi)星通訊、軍事演習(xí)、彈道制導(dǎo)、飛機(jī)導(dǎo)航等，甚至在1997年4月登陸火星表面的火星探測(cè)器，2008年5月在火星表面上登陸的鳳凰號(hào)火星探測(cè)器，2011年首飛的X-47B無(wú)人機(jī)，2012年8月在火星表面上登陸的好奇號(hào)火星探測(cè)器上也都使用到了VxWorks。1.3嵌入式操作系統(tǒng)常見(jiàn)的嵌入式操作系統(tǒng)——VxWork1.3嵌入式操作系統(tǒng)常見(jiàn)的嵌入式操作系統(tǒng)

OSE(Operating

System

Embedded)主要是由ENEADataAB下屬的ENEAOSESystemsAB負(fù)責(zé)開(kāi)發(fā)和技術(shù)服務(wù)的，一直以來(lái)都充當(dāng)著實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)以及分布式和容錯(cuò)性應(yīng)用的先鋒，并保持良好的發(fā)展態(tài)勢(shì)。

OSE是具有性能高、代碼小和可確定性實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(RTOS)。OSE專門針對(duì)移動(dòng)計(jì)算應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化，支持從基于DSP的基帶處理到RISC的應(yīng)用處理，覆蓋了所有成本低、功能豐富的3G手機(jī)設(shè)計(jì)的各個(gè)方面。

OSE操作系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于通信設(shè)備（接入網(wǎng)、核心網(wǎng)）以及終端設(shè)備中，包括愛(ài)立信、諾基亞、阿爾卡特-朗訊、中興、華為、普天，英飛凌等。——OSE1.3嵌入式操作系統(tǒng)常見(jiàn)的嵌入式操作系統(tǒng)1.3嵌入式操作系統(tǒng)常見(jiàn)的嵌入式操作系統(tǒng)

NucleusPLUS是為實(shí)時(shí)嵌入式應(yīng)用而設(shè)計(jì)的一個(gè)搶先式多任務(wù)操作系統(tǒng)內(nèi)核，其95％的代碼是用ANSIC寫成的，因此非常便于移植并能夠支持大多數(shù)類型的處理器。在典型的目標(biāo)環(huán)境中，NucleusPLUS核心代碼區(qū)一般不超過(guò)20K字節(jié)大小。NucleusPLUS采用了軟件組件的方法。每個(gè)組件具有單一而明確的目的，通常由幾個(gè)C及匯編語(yǔ)言模塊構(gòu)成，提供清晰的外部接口，對(duì)組件的引用就是通過(guò)這些接口完成的。NucleusPLUS各個(gè)組件非常易于替換和復(fù)用。NucleusPLUS的組件包括任務(wù)控制、內(nèi)存管理、任務(wù)間通信、任務(wù)的同步與互斥、中斷管理、定時(shí)器及I/O驅(qū)動(dòng)等。

Nucleus提供源代碼——Nucleus1.3嵌入式操作系統(tǒng)常見(jiàn)的嵌入式操作系統(tǒng)1.3嵌入式操作系統(tǒng)常見(jiàn)的嵌入式操作系統(tǒng)

eCos是RedHat公司開(kāi)發(fā)的源代碼開(kāi)放的嵌入式RTOS產(chǎn)品，是一個(gè)可配置、可移植的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，設(shè)計(jì)的運(yùn)行環(huán)境為RedHat的GNUPro和GNU開(kāi)發(fā)環(huán)境。 eCOS的所有部分都開(kāi)放源代碼，可以按照需要自由修改和添加。eCOS的關(guān)鍵技術(shù)是操作系統(tǒng)可配置性，允許用戶組和自己的實(shí)時(shí)組件和函數(shù)以及實(shí)現(xiàn)方式，特別允許eCOS的開(kāi)發(fā)則定制自己的面向應(yīng)用的操作系統(tǒng)，使eCos能有更廣泛的應(yīng)用范圍?！猠Cos1.3嵌入式操作系統(tǒng)常見(jiàn)的嵌入式操作系統(tǒng)1.3嵌入式操作系統(tǒng)常見(jiàn)的嵌入式操作系統(tǒng)

μC/OS-II的前身是μC/OS，最早出自于1992年美國(guó)嵌入式系統(tǒng)專家JeanJ.Labrosse在《嵌入式系統(tǒng)編程》雜志的5月和6月刊上刊登的文章連載，并把μC/OS的源碼發(fā)布在該雜志的BBS上。

μC/OS-II是一個(gè)源碼公開(kāi)、可移植、可固化、可裁剪、占先式的實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)。其絕大部分源碼是用ANSIC寫的，使其可以方便的移植并支持大多數(shù)類型的處理器。μC/OS-II通過(guò)了聯(lián)邦航空局（FAA）商用航行器認(rèn)證。自1992年問(wèn)世以來(lái)，μC/OS-II已經(jīng)被應(yīng)用到數(shù)以百計(jì)的產(chǎn)品中。μC/OS-II占用很少的系統(tǒng)資源，并且在高校教學(xué)使用是不需要申請(qǐng)?jiān)S可證。——μC/OS-II1.3嵌入式操作系統(tǒng)常見(jiàn)的嵌入式操作系統(tǒng)嚴(yán)格地說(shuō)uC/OS-II只是一個(gè)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)內(nèi)核，它僅僅包含了任務(wù)調(diào)度，任務(wù)管理，時(shí)間管理，內(nèi)存管理和任務(wù)間的通信和同步等基本功能。沒(méi)有提供輸入輸出管理，文件系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)等額外的服務(wù)。但由于uC/OS-II良好的可擴(kuò)展性和源碼開(kāi)放，這些非必須的功能完全可以由用戶自己根據(jù)需要分別實(shí)現(xiàn)。

uC/OS-II目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)一個(gè)基于優(yōu)先級(jí)調(diào)度的搶占式的實(shí)時(shí)內(nèi)核，并在這個(gè)內(nèi)核之上提供最基本的系統(tǒng)服務(wù)，如信號(hào)量，郵箱，消息隊(duì)列，內(nèi)存管理，中斷管理等。

uC/OS-II以源代碼的形式發(fā)布，但并不意味著它是開(kāi)源軟件。你可以將其用于教學(xué)和私下研究（peacefulresearch）；但是如果你將其用于商業(yè)用途，那么你必須通過(guò)Micrium獲得商用許可。常見(jiàn)的嵌入式操作系統(tǒng)——μC/OS-II嚴(yán)格地說(shuō)uC/OS-II只是一個(gè)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)內(nèi)1.3嵌入式操作系統(tǒng)常見(jiàn)的嵌入式操作系統(tǒng)TRON是指“實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)內(nèi)核（TheReal-timeOperatingsystemNucleux）”,它是在1984年由東京大學(xué)的Sakamura（坂村健教授）博士提出的，目的是為了建立一個(gè)理想的計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)。通過(guò)工業(yè)界和大學(xué)院校的合作，TRON方案正被逐步用到全新概念的計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)中。

uITRON是TRON的一個(gè)子方案，它具有標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)時(shí)內(nèi)核，適用于任何小規(guī)模的嵌入式系統(tǒng)，日本國(guó)內(nèi)現(xiàn)有很多基于該內(nèi)核的產(chǎn)品，其中消費(fèi)電器較多。目前已成為日本事實(shí)上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。該系統(tǒng)已得到幾十億片的應(yīng)用業(yè)績(jī)，如SONY，松下等品牌的廣泛應(yīng)用?！猽ITRON1.3嵌入式操作系統(tǒng)常見(jiàn)的嵌入式操作系統(tǒng)1.3嵌入式操作系統(tǒng)常見(jiàn)的嵌入式操作系統(tǒng)TRON明確的設(shè)計(jì)目標(biāo)使其甚至比Linux更適合于做嵌入式應(yīng)用，內(nèi)核小，啟動(dòng)速度快，即時(shí)性能好（實(shí)時(shí)處理可以到微秒級(jí)），也很適合漢字系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。另外，TRON的成功還來(lái)源于如下兩個(gè)重要的條件：

1.它是免費(fèi)的

2.它已經(jīng)建立了開(kāi)放的標(biāo)準(zhǔn)，形成了較完善的軟硬件配套開(kāi)發(fā)環(huán)境，較好地形成了產(chǎn)業(yè)化。——uITRON1.3嵌入式操作系統(tǒng)常見(jiàn)的嵌入式操作系統(tǒng)1.3嵌入式操作系統(tǒng)常見(jiàn)的嵌入式操作系統(tǒng)為了對(duì)抗微軟及Palm，取得未來(lái)智能移動(dòng)終端領(lǐng)域的市場(chǎng)先機(jī)，1998年6月，諾基亞、摩托羅拉（Motorola）、愛(ài)立信（ERICSSON）、三菱（MITSUBISHI）和寶意昂（Psion）在英國(guó)倫敦共同投資成立Symbian公司。2008年已被諾基亞全額收購(gòu)。

在NOKIA的大力倡導(dǎo)下，已經(jīng)成為一個(gè)開(kāi)放的、易用的、專業(yè)的開(kāi)發(fā)平臺(tái)，支持C++和java語(yǔ)言。2012年5月27日，諾基亞宣布，徹底放棄繼續(xù)開(kāi)發(fā)塞班系統(tǒng)，取消塞班Carla的開(kāi)發(fā)，最早在2012年底，最遲在2014年徹底終止對(duì)塞班的所有支持。——Symbian（塞班）1.3嵌入式操作系統(tǒng)常見(jiàn)的嵌入式操作系統(tǒng)為了對(duì)抗微軟及P1.3嵌入式操作系統(tǒng)常見(jiàn)的嵌入式操作系統(tǒng)Google于2007年11月5日宣布的基于Linux平臺(tái)的開(kāi)源手機(jī)操作系統(tǒng)的名稱，該平臺(tái)由操作系統(tǒng)、中間件、用戶界面和應(yīng)用軟件組成，號(hào)稱是首個(gè)為移動(dòng)終端打造的真正開(kāi)放和完整的移動(dòng)軟件。目前，最新版本為

Android4.4KitKat（奇巧巧克力）采用Android系統(tǒng)主要廠商包括美國(guó)摩托羅拉（MOTOROLA）、韓國(guó)的三星（SAMSUNG）、索尼愛(ài)立信（SonyEricsson）另外還有中國(guó)廠商如：中國(guó)臺(tái)灣HTC、聯(lián)想、華為、中興等，使之躍居全球最受歡迎的智能手機(jī)平臺(tái)，Android系統(tǒng)不但應(yīng)用于智能手機(jī)，也在平板電腦市場(chǎng)急速擴(kuò)張。

——Android1.3嵌入式操作系統(tǒng)常見(jiàn)的嵌入式操作系統(tǒng)米柚MIUI（米柚）是小米科技旗下基于Android進(jìn)行深度優(yōu)化、定制、開(kāi)發(fā)的第三方極受手機(jī)發(fā)燒友歡迎的Android系統(tǒng)ROM，專為中國(guó)人習(xí)慣設(shè)計(jì)，全面改進(jìn)原生體驗(yàn)。能夠帶給國(guó)內(nèi)用戶更為貼心的Android智能手機(jī)體驗(yàn)。EMUIEmotionUI是華為基于Android進(jìn)行開(kāi)發(fā)的情感化用戶界面。獨(dú)創(chuàng)的MeWidget整合常用功能，一步到位；快速便捷的合一桌面，減少二級(jí)菜單；繽紛海量的主題，何止讓你眼花繚亂。觸手可及的智能指導(dǎo)，瀟灑脫離小白狀態(tài)。貼心的語(yǔ)音助手，即刻解放你的雙手。隨時(shí)隨地，盡情愉悅體驗(yàn)。米柚MIUI（米柚）是小米科技旗下基于Android進(jìn)行深度1.3嵌入式操作系統(tǒng)常見(jiàn)的嵌入式操作系統(tǒng)WindowsMobile，是Microsoft用于PocketPC

和Smartphone的軟件平臺(tái)。WindowsMobile將熟悉的Windows桌面擴(kuò)展到了個(gè)人設(shè)備中。WindowsMobile是微軟為手持設(shè)備推出的“移動(dòng)版Windows”，使用WindowsMobile操作系統(tǒng)的設(shè)備主要有PPC手機(jī)、PDA、隨身音樂(lè)播放器等。

WindowsMobile操作系統(tǒng)有三種，分別是WindowsMobileStandard、WindowsMobileProfessional，WindowsMobileClassic。目前常用版本W(wǎng)indowsMobile6.1，最新的版本是6.5?！猈indowsMobile1.3嵌入式操作系統(tǒng)常見(jiàn)的嵌入式操作系統(tǒng)1.3嵌入式操作系統(tǒng)常見(jiàn)的嵌入式操作系統(tǒng)iOS是由蘋果公司為iPhone開(kāi)發(fā)的操作系統(tǒng)。它主要是給iPhone、iPodtouch以及iPad使用。就像其基于的MacOSX操作系統(tǒng)一樣，它也是以Darwin為基礎(chǔ)的。原本這個(gè)系統(tǒng)名為iPhoneOS，直到2010年6月7日WWDC大會(huì)上宣布改名為iOS。

iOS的系統(tǒng)架構(gòu)分為四個(gè)層次：核心操作系統(tǒng)層（theCoreOSlayer），核心服務(wù)層（theCoreServiceslayer），媒體層（theMedialayer），可輕觸層（theCocoaTouchlayer）。系統(tǒng)操作占用大概240MB的存儲(chǔ)器空間。——iOS1.3嵌入式操作系統(tǒng)常見(jiàn)的嵌入式操作系統(tǒng)1.3嵌入式操作系統(tǒng)常見(jiàn)的嵌入式操作系統(tǒng)DeltaOS是目前中國(guó)依靠自己的技術(shù)和力量自主開(kāi)發(fā)的最成熟的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。DeltaOS是電子科技大學(xué)嵌入式實(shí)時(shí)教研室和科銀公司聯(lián)合研制開(kāi)發(fā)的全中文的嵌入式操作系統(tǒng)。提供強(qiáng)實(shí)時(shí)和嵌入式多任務(wù)的內(nèi)核，任務(wù)響應(yīng)時(shí)間快速、確定，不隨任務(wù)負(fù)載大小改變。絕大部分的代碼由C語(yǔ)言編寫，具有很好的移植性。適用于內(nèi)存要求較大、可靠性要求較高的嵌入式系統(tǒng)。DeltaOS已成功地應(yīng)用于消費(fèi)電子產(chǎn)品，通信產(chǎn)品，工業(yè)控制及軍用電子產(chǎn)品中，典型的有WebPhone、WAP手機(jī)、ADSLRouter、二、三層交換機(jī)、電力控制系統(tǒng)及新型殲擊機(jī)的電子系統(tǒng)等?！狣eltaOS1.3嵌入式操作系統(tǒng)常見(jiàn)的嵌入式操作系統(tǒng)第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)如：PC機(jī)、服務(wù)器、大型計(jì)算機(jī)等。通用計(jì)算機(jī)－看得見(jiàn)的計(jì)算機(jī)顯示器主機(jī)鼠標(biāo)鍵盤硬件諸如主機(jī)、顯示器、鍵盤、鼠標(biāo)等看得見(jiàn)部件如：PC機(jī)、服務(wù)器、大型計(jì)算機(jī)等。通用計(jì)算機(jī)－看得見(jiàn)的計(jì)算機(jī)軟件應(yīng)用程序可按用戶需要隨時(shí)改變,即重新編制。通用計(jì)算機(jī)－看得見(jiàn)的計(jì)算機(jī)軟件應(yīng)用程序可按用戶通用計(jì)算機(jī)－看得見(jiàn)的計(jì)算機(jī)1.1嵌入式系統(tǒng)概念

在后PC時(shí)代，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)廣泛地滲透到科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)、軍事技術(shù)、各類產(chǎn)業(yè)商業(yè)、人們的日常生活等方方面面。嵌入式系統(tǒng)帶來(lái)的工業(yè)年產(chǎn)值已超過(guò)1萬(wàn)億美元。1.1嵌入式系統(tǒng)概念在后PC時(shí)代，嵌入式嵌入式系統(tǒng)主要應(yīng)用領(lǐng)域1國(guó)防工業(yè)、軍事工業(yè)、兵器工業(yè)：

各種武器控制（火炮控制、導(dǎo)彈控制、智能炸彈制導(dǎo)引爆裝置）、坦克、艦艇、轟炸機(jī)等陸?？崭鞣N軍用電子裝備，雷達(dá)、電子對(duì)抗軍事通信裝備，野戰(zhàn)指揮作戰(zhàn)用各種專用設(shè)備等。

我國(guó)嵌入式計(jì)算機(jī)最早用于導(dǎo)彈控制。嵌入式系統(tǒng)主要應(yīng)用領(lǐng)域1國(guó)防工業(yè)、軍事工業(yè)、兵器工業(yè)：嵌入式系統(tǒng)主要應(yīng)用領(lǐng)域2信息家電、民用設(shè)備：

各種信息家電產(chǎn)品，如數(shù)字電視機(jī)、機(jī)頂盒，數(shù)碼相機(jī)，VCD、DVD音響設(shè)備，可視電話，家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，洗衣機(jī)，網(wǎng)絡(luò)冰箱，網(wǎng)絡(luò)空調(diào)，智能玩具，其他消費(fèi)類電子產(chǎn)品等。嵌入式系統(tǒng)主要應(yīng)用領(lǐng)域2信息家電、民用設(shè)備：嵌入式系統(tǒng)主要應(yīng)用領(lǐng)域3工業(yè)：

各種智能測(cè)量?jī)x表、智能卡、數(shù)控裝置、可編程控制器、控制機(jī)、分布式控制系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)總線儀表及控制系統(tǒng)、工業(yè)機(jī)器人、智能機(jī)器人、智能傳感器、機(jī)電一體化機(jī)械設(shè)備、車載導(dǎo)航器、汽車電子設(shè)備、車輛與交通工程等。嵌入式系統(tǒng)主要應(yīng)用領(lǐng)域3工業(yè)：嵌入式系統(tǒng)主要應(yīng)用領(lǐng)域4商業(yè)：

各類收款機(jī)、電子秤、條形碼閱讀機(jī)、商用終端、銀行點(diǎn)鈔機(jī)、IC卡輸入設(shè)備、取款機(jī)、自動(dòng)柜員機(jī)、自動(dòng)服務(wù)終端、防盜系統(tǒng)、各種銀行專業(yè)外圍設(shè)備、智能金融器具、遠(yuǎn)程教育。嵌入式系統(tǒng)主要應(yīng)用領(lǐng)域4商業(yè)：辦公自動(dòng)化：

復(fù)印機(jī)、打印機(jī)、傳真機(jī)、掃描儀、其他計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備、掌上電腦、激光照排系統(tǒng)、安全監(jiān)控設(shè)備、媒體手機(jī)、移動(dòng)電話、尋呼機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理（PDA）、變頻空調(diào)設(shè)備、通信終端、程控交換機(jī)、網(wǎng)絡(luò)瀏覽器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（路由器、交換機(jī)、Webserver、網(wǎng)絡(luò)接入盒等）、網(wǎng)絡(luò)工程、錄音錄象及電視會(huì)議設(shè)備、數(shù)字音頻廣播系統(tǒng)等。嵌入式系統(tǒng)主要應(yīng)用領(lǐng)域5辦公自動(dòng)化：嵌入式系統(tǒng)主要應(yīng)用領(lǐng)域5嵌入式系統(tǒng)主要應(yīng)用領(lǐng)域6醫(yī)療保健設(shè)備：

各種醫(yī)療電子儀器，X光機(jī)、超聲診斷儀、計(jì)算機(jī)斷層成像系統(tǒng)、心臟起博器、監(jiān)護(hù)儀、輔助診斷系統(tǒng)、遠(yuǎn)程醫(yī)療、專家系統(tǒng)等。其他領(lǐng)域：

農(nóng)業(yè)技術(shù)、光學(xué)系統(tǒng)、氣象預(yù)報(bào)、衛(wèi)星通信網(wǎng)、數(shù)字通信、移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)、語(yǔ)音處理。嵌入式系統(tǒng)主要應(yīng)用領(lǐng)域6醫(yī)療保健設(shè)備：嵌入式系統(tǒng)的概念

目前，對(duì)嵌入式系統(tǒng)的定義多種多樣，但沒(méi)有一種定義是全面的。下面給出兩種比較合理定義：從技術(shù)的角度定義：以應(yīng)用為中心、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、軟件硬件可裁剪、適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。從系統(tǒng)的角度定義：嵌入式系統(tǒng)是設(shè)計(jì)完成復(fù)雜功能的硬件和軟件，并使其緊密耦合在一起的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。術(shù)語(yǔ)嵌入式反映了這些系統(tǒng)通常是更大系統(tǒng)中的一個(gè)完整的部分，稱為嵌入的系統(tǒng)。嵌入的系統(tǒng)中可以共存多個(gè)嵌入式系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)的概念目前，對(duì)嵌入式系統(tǒng)的定義多種嵌入式系統(tǒng)示例——汽車控制系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)示例——汽車控制系統(tǒng)馬達(dá)控制器車燈嵌入式系統(tǒng)示例——汽車控制系統(tǒng)尾燈控制系統(tǒng)后車門控制系統(tǒng)前車門控制系統(tǒng)座椅控制系統(tǒng)發(fā)動(dòng)器控制系統(tǒng)所有的控制系統(tǒng)都是一個(gè)完整的嵌入式系統(tǒng)馬達(dá)嵌入式系統(tǒng)示例——汽車控制系統(tǒng)尾燈控制系統(tǒng)后車門控制系統(tǒng)BMW745i美國(guó)汽車大王福特公司的高級(jí)經(jīng)理也曾宣稱，“福特出售的‘計(jì)算能力’已超過(guò)了IBM”，由此可以想見(jiàn)嵌入式計(jì)算機(jī)工業(yè)的規(guī)模和廣度。

WindowsCEOS53個(gè)8-bit嵌入式處理器7個(gè)16-bit嵌入式處理器1個(gè)32-bit嵌入式處理器多種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)BMW745i美國(guó)汽車大王福特公司的高級(jí)經(jīng)理也曾宣稱，“福嵌入式系統(tǒng)前景廣闊社會(huì)新的電子產(chǎn)品，尤其消費(fèi)電子產(chǎn)品發(fā)展及其迅速！嵌入式市場(chǎng)廣闊，但人才短缺學(xué)生嵌入式系統(tǒng)需要硬軟件綜合知識(shí)需要更全面的系統(tǒng)知識(shí)和領(lǐng)域知識(shí)更容易找到工作嵌入式系統(tǒng)前景廣闊社會(huì)嵌入式系統(tǒng)組成嵌入式系統(tǒng)由嵌入式硬件與嵌入式軟件組成。嵌入式硬件以芯片、模板、組件、控制器形式埋藏于設(shè)備內(nèi)部。嵌入式軟件是實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)和各種專用軟件，一般固化在ROM或閃存中。嵌入式系統(tǒng)軟硬兼施，融為一體，成為產(chǎn)品，但在開(kāi)發(fā)過(guò)程中需要一些開(kāi)發(fā)工具進(jìn)行輔助開(kāi)發(fā)。在嵌入式系統(tǒng)的組成中，其核心是嵌入式處理器嵌入式系統(tǒng)組成嵌入式系統(tǒng)由嵌入式硬件與嵌入式軟件組成。嵌入式處理器

早期的嵌入式系統(tǒng)通常使用普通個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）中的通用處理器。近年來(lái)，隨著大量先進(jìn)的微處理器制造技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的嵌入式系統(tǒng)用嵌入式處理器建造，而不是用通用目的的處理器。這些嵌入式處理器可以大致分為以下幾類：——概述

嵌入式微處理器；嵌入式微控制器；嵌入式DSP處理器；嵌入式片上系統(tǒng)（SOC）。嵌入式處理器早期的嵌入式系統(tǒng)通常使用普通嵌入式處理器

嵌入式微處理器的基礎(chǔ)是通用計(jì)算機(jī)中的CPU。在應(yīng)用中，將微處理器裝配在專門設(shè)計(jì)的電路板上，只保留和嵌入式應(yīng)用有關(guān)的母板功能，這樣可以大幅度減小系統(tǒng)體積和功耗。為了滿足嵌入式應(yīng)用的特殊要求，嵌入式微處理器雖然在功能上和標(biāo)準(zhǔn)微處理器基本是一樣的，但在工作溫度、抗電磁干擾、可靠性等方面一般都做了各種增強(qiáng)。和工業(yè)控制計(jì)算機(jī)相比，嵌入式微處理器具有體積小、重量輕、成本低、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，但是在電路板上必須包括ROM、RAM、總線接口、各種外設(shè)等器件，從而降低了系統(tǒng)的可靠性，技術(shù)保密性也較差。嵌入式微處理器及其存儲(chǔ)器、總線、外設(shè)等安裝在一塊電路板上，稱為單板計(jì)算機(jī)。如STD-BUS、PC104等。——嵌入式微處理器CPUROMRAM外設(shè)1外設(shè)2單板計(jì)算機(jī)嵌入式處理器嵌入式微處理器的基礎(chǔ)是通用計(jì)算機(jī)嵌入式微處理器制造商：摩托羅拉、英特爾、IBM、日立、NEC、東芝、AMD、國(guó)家半導(dǎo)體、Zilog、IDT、富士通、Atmel、太陽(yáng)、微系統(tǒng)、夏普、Oki、飛利浦等。主要的嵌入式微處理器包括：MotorolaPowerPC、IntelPentium、Motorola68000、strongARM、MIPS、AMDX86系列等等。嵌入式微處理器制造商：嵌入式處理器

嵌入式微控制器又稱單片機(jī)，它是將整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一塊芯片中。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、FlashRAM、EEPROM等各種必要功能和外設(shè)。為適應(yīng)不同的應(yīng)用需求，一般一個(gè)系列的單片機(jī)具有多種衍生產(chǎn)品，每種衍生產(chǎn)品的處理器內(nèi)核都是一樣的，不同的是存儲(chǔ)器和外設(shè)的配置及封裝。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。和嵌入式微處理器相比，微控制器的最大特點(diǎn)是單片化，體積大大減小，從而使功耗和成本下降、可靠性提高。微控制器是目前嵌入式系統(tǒng)工業(yè)的主流。微控制器的片上外設(shè)資源一般比較豐富，適合于控制，因此稱微控制器。嵌入式微控制器目前的品種和數(shù)量最多，比較有代表性的通用系列包括8051、P51XA、MCS-251、MCS-96/196/296、C166/167、MC68HC05/11/12/16、68300、數(shù)目眾多ARM芯片等。目前MCU占嵌入式系統(tǒng)約70％的市場(chǎng)份額。——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核嵌入式處理器嵌入式微控制器又稱單片機(jī)，它是將嵌入式微控制器制造商：摩托羅拉、英特爾、英飛凌科技、Atmel、日立、NEC、三菱、東芝、松下、Microchip、富士、飛利浦、德州儀器、三星、三洋、索尼、Oki、凌陽(yáng)科技等。主要的嵌入式微控制器包括：MCS-51、MCS-251、MCS-96/196/296、P51XA、C166/167、68K、Z8、C540、PIC、AVR等系列。嵌入式微控制器制造商：嵌入式處理器DSP處理器對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和指令進(jìn)行了特殊設(shè)計(jì)，使其適合于執(zhí)行DSP算法，編譯效率較高，指令執(zhí)行速度也較高。在數(shù)字濾波、FFT、譜分析等方面DSP算法正在大量進(jìn)入嵌入式領(lǐng)域，DSP應(yīng)用正從在通用單片機(jī)中以普通指令實(shí)現(xiàn)DSP功能，過(guò)渡到采用嵌入式DSP處理器。

DSP內(nèi)部采用程序和數(shù)據(jù)分開(kāi)存儲(chǔ)和傳輸?shù)墓鸾Y(jié)構(gòu)，具有專門硬件乘法器，廣泛采用流水線操作，提供特殊的DSP指令，可用來(lái)快速的實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字信號(hào)處理算法，加之集成電路的優(yōu)化設(shè)計(jì)，速度甚至比最快的CPU還快數(shù)倍?！度胧紻SP處理器嵌入式處理器DSP處理器對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和指令進(jìn)行嵌入式DSP處理器比較有代表性的產(chǎn)品是TexasInstruments的TMS320系列和Motorola的DSP56000系列。TMS320系列處理器包括用于控制的C2000系列，移動(dòng)通信的C5000系列，以及性能更高的C6000和C8000系列。DSP56000目前已經(jīng)發(fā)展成為DSP56000，DSP56100，DSP56200和DSP56300等幾個(gè)不同系列的處理器。另外PHILIPS公司近年也推出了基于可重置嵌入式DSP結(jié)構(gòu)低成本、低功耗技術(shù)上制造的R.E.A.LDSP處理器，應(yīng)用目標(biāo)是大批量消費(fèi)類產(chǎn)品。嵌入式DSP處理器比較有代表性的產(chǎn)品是TexasInstr嵌入式處理器

隨著EDA的推廣和VLSI設(shè)計(jì)的普及化及半導(dǎo)體工藝的迅速發(fā)展，在一個(gè)硅片上實(shí)現(xiàn)一個(gè)更為復(fù)雜的系統(tǒng)的時(shí)代已來(lái)臨，這就是SystemOnChip(SOC)。各種通用處理器內(nèi)核將作為SOC設(shè)計(jì)公司的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)，和許多其它嵌入式系統(tǒng)外設(shè)一樣，成為VLSI設(shè)計(jì)中一種標(biāo)準(zhǔn)的器件，用標(biāo)準(zhǔn)的VHDL等語(yǔ)言描述，存儲(chǔ)在器件庫(kù)中。用戶只需定義出其整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)，仿真通過(guò)后就可以將設(shè)計(jì)圖交給半導(dǎo)體工廠制作樣品。這樣除個(gè)別無(wú)法集成的器件以外，整個(gè)嵌入式系統(tǒng)大部分均可集成到一塊或幾塊芯片中去，應(yīng)用系統(tǒng)電路板將變得很簡(jiǎn)潔，對(duì)于減小體積和功耗、提高可靠性非常有利。

——嵌入式片上系統(tǒng)(SOC)嵌入式處理器隨著EDA的推廣和VLSI設(shè)計(jì)的SoC可以分為通用和專用兩類。通用系列包括Infineon的TriCore、Motorola的M-Core、某些ARM系列器件、Echelon和Motorola聯(lián)合研制的Neuron芯片等。專用SoC一般專用于某個(gè)或某類系統(tǒng)中，不為一般用戶所知。一個(gè)有代表性的產(chǎn)品是Philips的SmartXA，它將XA單片機(jī)內(nèi)核和支持超過(guò)2048位復(fù)雜RSA算法的CCU單元制作在一塊硅片上，形成一個(gè)可加載JAVA或C語(yǔ)言的專用的SOC，可用于公眾互聯(lián)網(wǎng)如Internet安全方面。SoC可以分為通用和專用兩類。嵌入式處理器單片機(jī)和soc設(shè)計(jì)方法的區(qū)別: MCU(微控制器)所有的開(kāi)發(fā)都是基于已經(jīng)存在的系統(tǒng)架構(gòu)，應(yīng)用者要做的就是開(kāi)發(fā)軟件程序和加外部設(shè)備。

SOC，是個(gè)整體的設(shè)計(jì)方法概念，它指的是一種芯片設(shè)計(jì)方法，集成了各種功能模塊，每一種功能都是由硬件描述語(yǔ)言設(shè)計(jì)程序，然后在SOC內(nèi)由電路實(shí)現(xiàn)的；如果不滿意硬件架構(gòu)設(shè)計(jì)，想要加一個(gè)存儲(chǔ)器，或是減少一個(gè)接口都可以通過(guò)程序直接更改，這一點(diǎn)，MCU的設(shè)計(jì)方法是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，MCU的方法中，硬件架構(gòu)是固定的，是不可更改的，多了只能浪費(fèi)，少了也只能在軟件上想辦法或是再加硬件。 如果硬件調(diào)試成功后直接投片生產(chǎn)成“固定結(jié)構(gòu)的芯片”，則其為普通的SOC；如果其硬件就是基于FPGA的，也就是說(shuō)它是“用FPGA做為最終實(shí)現(xiàn)”的，它在以后也可以隨時(shí)進(jìn)行硬件升級(jí)與調(diào)試的，我們就叫它為SOPC的設(shè)計(jì)方法，所以說(shuō)SOPC是SOC的一種解決方案。

SOPC設(shè)計(jì)靈活、高效，且具有成品的硬件可重構(gòu)特性。但它的價(jià)格可能會(huì)比批量生產(chǎn)的固定結(jié)構(gòu)IC要貴得多！——嵌入式片上系統(tǒng)(SOC)嵌入式處理器單片機(jī)和soc設(shè)計(jì)方法的區(qū)別:——嵌入式片上1.3嵌入式操作系統(tǒng)概述

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由硬件和軟件組成，在發(fā)展初期沒(méi)有操作系統(tǒng)這個(gè)概念，用戶使用監(jiān)控程序來(lái)使用計(jì)算機(jī)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件、軟件資源也愈來(lái)愈豐富，監(jiān)控程序已不能適應(yīng)計(jì)算機(jī)應(yīng)用的要求。于是在六十年代中期監(jiān)控程序又進(jìn)一步發(fā)展形成了操作系統(tǒng)(OperatingSystem)。發(fā)展到現(xiàn)在，廣泛使用的有三種操作系統(tǒng)即多道批處理操作系統(tǒng)、分時(shí)操作系統(tǒng)以及實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。1.3嵌入式操作系統(tǒng)概述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由硬件1.3嵌入式操作系統(tǒng)概述監(jiān)控程序操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)分時(shí)操作系統(tǒng)多道批處理操作系統(tǒng)

時(shí)間先后適用于多個(gè)用戶共享系統(tǒng)資源適用于計(jì)算中心等較大的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)適用于嵌入式設(shè)備和有實(shí)時(shí)性要求的系統(tǒng)中1.3嵌入式操作系統(tǒng)概述監(jiān)操實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)分時(shí)操作系統(tǒng)多道1.3嵌入式操作系統(tǒng)基本概念操作系統(tǒng)（OS）的基本思想是隱藏底層不同硬件的差異，向在其上運(yùn)行的應(yīng)用程序提供一個(gè)統(tǒng)一的調(diào)用接口。應(yīng)用程序通過(guò)這一接口實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件的使用和控制，不必考慮不同硬件操作方式的差異。主要任務(wù)：內(nèi)存管理，多任務(wù)管理，外圍設(shè)備管理?！僮飨到y(tǒng)硬件硬件驅(qū)動(dòng)操作系統(tǒng)用戶程序1.3嵌入式操作系統(tǒng)基本概念操作系統(tǒng)（OS）的基本思想是1.3嵌入式操作系統(tǒng)基本概念

多道-在內(nèi)存中同時(shí)存放多個(gè)作業(yè)，使之同時(shí)處于運(yùn)行狀態(tài)，這些作業(yè)共享CPU和外部設(shè)備等資源。

成批-用戶和他的作業(yè)之間沒(méi)有交互性。用戶自己不能干預(yù)自己的作業(yè)的運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)作業(yè)錯(cuò)誤不能及時(shí)改正。

通常用在以科學(xué)計(jì)算為主的大中型計(jì)算機(jī)上，由于多道程序能交替使用CPU，提高了CPU及其他系統(tǒng)資源的利用率，同時(shí)也提高了系統(tǒng)的效率。多道批處理系統(tǒng)的缺點(diǎn)是延長(zhǎng)了作業(yè)的周轉(zhuǎn)時(shí)間，用戶不能進(jìn)行直接干預(yù)，缺少交互性，不利于程序的開(kāi)發(fā)與調(diào)試。批處理系統(tǒng)的目的是提高系統(tǒng)吞吐量和資源的利用率。——多道批處理操作系統(tǒng)1.3嵌入式操作系統(tǒng)基本概念多道-在內(nèi)存1.3嵌入式操作系統(tǒng)基本概念

使一臺(tái)計(jì)算機(jī)同時(shí)為幾個(gè)、幾十個(gè)甚至幾百個(gè)用戶服務(wù)的一種操作系統(tǒng)。把計(jì)算機(jī)與許多終端用戶連接起來(lái)，分時(shí)操作系統(tǒng)將系統(tǒng)處理機(jī)時(shí)間與內(nèi)存空間按一定的時(shí)間間隔，輪流地切換給各終端用戶的程序使用。由于時(shí)間間隔很短，每個(gè)用戶的感覺(jué)就像他獨(dú)占計(jì)算機(jī)一樣。分時(shí)操作系統(tǒng)的特點(diǎn)是可有效增加資源的使用率。例如UNIX系統(tǒng)就采用剝奪式動(dòng)態(tài)優(yōu)先的CPU調(diào)度，有力地支持分時(shí)操作。

——分時(shí)操作系統(tǒng)1.3嵌入式操作系統(tǒng)基本概念使一臺(tái)計(jì)算機(jī)同1.3嵌入式操作系統(tǒng)基本概念

是指當(dāng)外界事件或數(shù)據(jù)產(chǎn)生時(shí)，能夠接受并以足夠快的速度予以處理，其處理的結(jié)果又能在規(guī)定的時(shí)間之內(nèi)來(lái)控制生產(chǎn)過(guò)程或?qū)μ幚硐到y(tǒng)作出快速響應(yīng)，并控制所有實(shí)時(shí)任務(wù)協(xié)調(diào)一致運(yùn)行的操作系統(tǒng)。因而，提供及時(shí)響應(yīng)和高可靠性是其主要特點(diǎn)。實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)有硬實(shí)時(shí)和軟實(shí)時(shí)之分，

硬實(shí)時(shí)要求在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)必須完成操作，這是在操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)保證的；

軟實(shí)時(shí)則只要按照任務(wù)的優(yōu)先級(jí)，盡可能快地完成操作即可。我們通常使用的操作系統(tǒng)在經(jīng)過(guò)一定改變之后就可以變成實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。——實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS）1.3嵌入式操作系統(tǒng)基本概念是指當(dāng)外界1.3嵌入式操作系統(tǒng)概述監(jiān)控程序操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)分時(shí)操作系統(tǒng)多道批處理操作系統(tǒng)

時(shí)間先后適用于多個(gè)用戶共享系統(tǒng)資源適用于計(jì)算中心等較大的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)適用于嵌入式設(shè)備和有實(shí)時(shí)性要求的系統(tǒng)中實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)是我們介紹的重點(diǎn)1.3嵌入式操作系統(tǒng)概述監(jiān)操實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)分時(shí)操作系統(tǒng)多道1.3嵌入式操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的特點(diǎn)IEEE的實(shí)時(shí)UNIX分委會(huì)認(rèn)為實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)應(yīng)具備以下的幾點(diǎn):異步的事件響應(yīng)切換時(shí)間和中斷延遲時(shí)間確定優(yōu)先級(jí)中斷和調(diào)度搶占式調(diào)度內(nèi)存鎖定連續(xù)文件同步1.3嵌入式操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的特點(diǎn)I1.3嵌入式操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的特點(diǎn)

總的來(lái)說(shuō)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)是事件驅(qū)動(dòng)的，能對(duì)來(lái)自外界的作用和信號(hào)在限定的時(shí)間范圍內(nèi)作出響應(yīng)。它強(qiáng)調(diào)的是實(shí)時(shí)性、可靠性和靈活性,與實(shí)時(shí)應(yīng)用軟件相結(jié)合成為有機(jī)的整體起著核心作用,由它來(lái)管理和協(xié)調(diào)各項(xiàng)工作,為應(yīng)用軟件提供良好的運(yùn)行軟件環(huán)境及開(kāi)發(fā)環(huán)境。從實(shí)時(shí)系統(tǒng)的應(yīng)用特點(diǎn)來(lái)看實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)可以分為兩種：一般實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。1.3嵌入式操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的特點(diǎn)總1.3嵌入式操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的特點(diǎn)

一般實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)應(yīng)用于實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)的上位機(jī)和實(shí)時(shí)查詢系統(tǒng)等實(shí)時(shí)性較弱的實(shí)時(shí)系統(tǒng)，并且提供了開(kāi)發(fā)、調(diào)試、運(yùn)用一致的環(huán)境。(WindowsNT)

嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)應(yīng)用于實(shí)時(shí)性要求高的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，而且應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)過(guò)程是通過(guò)交叉開(kāi)發(fā)來(lái)完成的，即開(kāi)發(fā)環(huán)境與運(yùn)行環(huán)境是不一致。嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)具有規(guī)模小(一般在幾K～幾十K內(nèi))、可固化使用實(shí)時(shí)性強(qiáng)(在毫秒或微秒數(shù)量級(jí)上)的特點(diǎn)

。1.3嵌入式操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的特點(diǎn)一嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)特點(diǎn)

1．微內(nèi)核結(jié)構(gòu)一般來(lái)說(shuō)，操作系統(tǒng)內(nèi)核只提供基本的功能，如建立和管理進(jìn)程、管理設(shè)備等。但是，一些桌面操作系統(tǒng)，如Windows等，將許多功能引入內(nèi)核，操作系統(tǒng)的內(nèi)核變得越來(lái)越大。內(nèi)核變大使得占用的資源增多，剪裁起來(lái)很麻煩。嵌入式操作系統(tǒng)采用微內(nèi)核結(jié)構(gòu)，內(nèi)核只提供基本的功能，比如：任務(wù)的調(diào)度、任務(wù)之間的通信與同步、內(nèi)存管理、時(shí)鐘管理等。其它的應(yīng)用組件，比如網(wǎng)絡(luò)功能、文件系統(tǒng)等均工作在用戶態(tài)，以系統(tǒng)進(jìn)程或函數(shù)調(diào)用的方式工作。因而系統(tǒng)都是可裁減的，用戶可以根據(jù)自己的需要選用相應(yīng)的組件。嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)特點(diǎn)1．微內(nèi)核結(jié)構(gòu)一般來(lái)說(shuō)，操作系統(tǒng)內(nèi)核嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)特點(diǎn)

2．任務(wù)調(diào)度任務(wù)的調(diào)度有三種方式：可搶占式調(diào)度、不可搶占式調(diào)度和時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度。不可搶占式調(diào)度：一個(gè)任務(wù)一旦獲得CPU就獨(dú)占CPU運(yùn)行，除非由于某種原因，它決定放棄CPU的使用權(quán)；可搶占式調(diào)度：基于任務(wù)優(yōu)先級(jí)，當(dāng)前正在運(yùn)行的任務(wù)可以隨時(shí)讓位給優(yōu)先級(jí)更高的處于就緒態(tài)的其它任務(wù)；時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度：當(dāng)兩個(gè)或兩個(gè)以上任務(wù)有同樣的優(yōu)先級(jí)，不同任務(wù)輪轉(zhuǎn)地使用CPU，直到系統(tǒng)分配的CPU時(shí)間片用完。目前，大多數(shù)嵌入式操作系統(tǒng)對(duì)不同優(yōu)先級(jí)的任務(wù)采用基于優(yōu)先級(jí)的搶占式調(diào)度法，對(duì)相同優(yōu)先級(jí)的任務(wù)則采用時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度法。嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)特點(diǎn)2．任務(wù)調(diào)度任務(wù)的調(diào)度有三種方式：可嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)特點(diǎn)

3．硬實(shí)時(shí)和軟實(shí)時(shí)多數(shù)嵌入式系統(tǒng)對(duì)時(shí)間的要求較高，稱之為實(shí)時(shí)系統(tǒng)。有兩種類型的實(shí)時(shí)系統(tǒng)：硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)和軟實(shí)時(shí)系統(tǒng)。軟實(shí)時(shí)系統(tǒng)并不要求限定某一任務(wù)必須在一定的時(shí)間內(nèi)完成，只要求各任務(wù)運(yùn)行得越快越好；硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間有嚴(yán)格要求，一旦系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間不能滿足，就可能會(huì)引起系統(tǒng)崩潰或致命的錯(cuò)誤，一般在工業(yè)控制中應(yīng)用較多。嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)特點(diǎn)3．硬實(shí)時(shí)和軟實(shí)時(shí)多數(shù)嵌入式系統(tǒng)對(duì)時(shí)硬實(shí)時(shí)-代表產(chǎn)品VxWorks舉一個(gè)經(jīng)常使用的實(shí)例，中高檔汽車中使用的氣囊。當(dāng)報(bào)告車輛碰撞的傳感器中斷CPU后，操作系統(tǒng)應(yīng)快速地分配展開(kāi)氣囊的任務(wù)，并且不允許任何其他非實(shí)時(shí)處理進(jìn)行干擾，晚一秒鐘展開(kāi)氣囊比沒(méi)有氣囊的情況更糟糕，這就是一個(gè)典型的必須使用硬實(shí)時(shí)的系統(tǒng)。硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)指系統(tǒng)要有確保的最壞情況下的服務(wù)時(shí)間，即對(duì)于事件的響應(yīng)時(shí)間的截止期限是無(wú)論如何都必須得到滿足。軟實(shí)時(shí)-代表產(chǎn)品軟實(shí)時(shí)Linux再舉一個(gè)實(shí)例，IPTV數(shù)字電視機(jī)頂盒，需要實(shí)時(shí)的處理(解碼)視頻流，如果丟失了一個(gè)或幾個(gè)視頻幀，顯然會(huì)造成視頻的品質(zhì)更差，但是只要做過(guò)簡(jiǎn)單的抖動(dòng)處理的系統(tǒng)，丟失幾個(gè)視頻幀就不會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)造成不可挽救的影響。軟實(shí)時(shí)系統(tǒng)就是那些從統(tǒng)計(jì)的角度來(lái)說(shuō)，一個(gè)任務(wù)能夠得到有確保的處理時(shí)間，到達(dá)系統(tǒng)的事件也能夠在截止期限到來(lái)之前得到處理，但違反截止期限并不會(huì)帶來(lái)致命的錯(cuò)誤。硬實(shí)時(shí)-代表產(chǎn)品VxWorks嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)特點(diǎn)

4．內(nèi)存管理一些桌面操作系統(tǒng)使用了虛擬存儲(chǔ)器的概念。采用段式管理、頁(yè)式管理、或段頁(yè)式管理。但是，大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)不使用虛存技術(shù)，對(duì)內(nèi)存的訪問(wèn)是直接的，使用物理地址；而且，大多數(shù)嵌入式操作系統(tǒng)對(duì)內(nèi)存空間沒(méi)有保護(hù)，各個(gè)進(jìn)程共享同一個(gè)運(yùn)行空間。一個(gè)進(jìn)程在執(zhí)行前，系統(tǒng)必須為它分配足夠的連續(xù)地址空間，然后全部載入主存儲(chǔ)器。由此可見(jiàn)，嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)人員必須參與系統(tǒng)的內(nèi)存管理，對(duì)軟件中的一些內(nèi)存操作必須格外小心。嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)特點(diǎn)4．內(nèi)存管理一些桌面操作系統(tǒng)使用了虛嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)特點(diǎn)

5．內(nèi)核加載方式嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核可以在Flash上直接運(yùn)行，也可以加載到內(nèi)存中運(yùn)行。Flash的運(yùn)行方式，是把內(nèi)核的可執(zhí)行映像燒寫到Flash上，系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)從Flash的某個(gè)地址開(kāi)始執(zhí)行。這種方法實(shí)際上是很多嵌入式系統(tǒng)所采用的方法。內(nèi)核加載方式是把內(nèi)核的壓縮文件存放在Flash上，系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)讀取壓縮文件在內(nèi)存里解壓，然后開(kāi)始執(zhí)行。這種方式相對(duì)復(fù)雜一些，但是運(yùn)行速度可能更快，因?yàn)镽AM的存取速率要比Flash高。嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)特點(diǎn)5．