1嵌入式系統(tǒng)概述 1.1嵌入式系統(tǒng) 1.2嵌入式處理器 1.3嵌入式操作系統(tǒng)1嵌入式系統(tǒng)概述 1.1嵌入式系統(tǒng)11.1嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)誕生于微型計(jì)算機(jī)時(shí)代，與通用計(jì)算機(jī)的發(fā)展道路完全不同，形成了獨(dú)立的單芯片的技術(shù)發(fā)展道路，形成兩大分支的獨(dú)立發(fā)展通用計(jì)算機(jī)按高速、海量的技術(shù)發(fā)展嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)則為滿足對(duì)象按照嵌入式、智能化控制的要求發(fā)展經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已經(jīng)在很大程度上改變了人們的生活、工作和娛樂方式，而且這些改變還在加速具有無數(shù)的種類，每類都具有自己獨(dú)特的個(gè)性MP3、數(shù)碼相機(jī)與打印機(jī)就有很大的不同汽車中更是具有多個(gè)嵌入式系統(tǒng)，使汽車更輕快、更干凈、更容易駕駛1.1嵌入式系統(tǒng)概述21.1嵌入式系統(tǒng)現(xiàn)實(shí)中的嵌入式系統(tǒng)無處不在即使不可見，嵌入式系統(tǒng)也無處不在。嵌入式系統(tǒng)在很多產(chǎn)業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用并逐步改變著這些產(chǎn)業(yè)，包括工業(yè)自動(dòng)化、國防、運(yùn)輸和航天領(lǐng)域。如神州飛船和長征火箭中肯定有很多嵌入式系統(tǒng)，導(dǎo)彈制導(dǎo)系統(tǒng)也是嵌入式系統(tǒng)，高檔汽車中有多達(dá)幾十個(gè)嵌入式系統(tǒng)日常生活中，人們使用各種嵌入式系統(tǒng)但未必知道它們。事實(shí)上，幾乎所有帶有一點(diǎn)“智能”的家電（全自動(dòng)洗衣機(jī)、電腦電飯煲…）都是嵌入式系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)廣泛的適應(yīng)能力和多樣性，使得視聽、工作場所甚至健身設(shè)備中到處都有嵌入式系統(tǒng)1.1嵌入式系統(tǒng)現(xiàn)實(shí)中的嵌入式系統(tǒng)31.1嵌入式系統(tǒng)現(xiàn)實(shí)中的嵌入式系統(tǒng)1.1嵌入式系統(tǒng)現(xiàn)實(shí)中的嵌入式系統(tǒng)41.1嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)示例——汽車控制系統(tǒng)1.1嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)示例——汽車控制系統(tǒng)5馬達(dá)控制器車燈1.1嵌入式系統(tǒng)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)1.1嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)示例——汽車控制系統(tǒng)尾燈控制61.1嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)的概念嵌入式系統(tǒng)源于微型計(jì)算機(jī)，是嵌入到對(duì)象體系中、實(shí)現(xiàn)嵌入式對(duì)象智能化的計(jì)算機(jī)由于微型計(jì)算機(jī)無法滿足絕大多數(shù)對(duì)象體系嵌入式要求的體積、價(jià)位、可靠性，嵌入式系統(tǒng)迅速走上了獨(dú)立發(fā)展的單片機(jī)道路首先是計(jì)算機(jī)芯片化，成為單片微型計(jì)算機(jī)(SCMP)其后是滿足對(duì)象體系的控制要求，單片機(jī)不斷從SCMP向微控制器（MCU）和片上系統(tǒng)（SoC）發(fā)展無論怎么發(fā)展變化，都改變不了以下技術(shù)本質(zhì)內(nèi)含計(jì)算機(jī)嵌入到對(duì)象體系中滿足對(duì)象智能化控制要求1.1嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)的概念71.1嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)的定義目前，對(duì)嵌入式系統(tǒng)的定義多種多樣，但沒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)本教材的定義：嵌入到對(duì)象體系中的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1.1嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)的定義81.1嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)嵌入性：嵌入產(chǎn)品內(nèi)部內(nèi)含計(jì)算機(jī)：嵌有微處理器或微計(jì)算機(jī)專用性：按要求的軟、硬件剪裁嵌入式系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)多學(xué)科：計(jì)算機(jī)、電子技術(shù)、微電子、集成電路等嵌入式系統(tǒng)的前沿技術(shù)基于集成開發(fā)環(huán)境的應(yīng)用開發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)的用戶SoC設(shè)計(jì)操作系統(tǒng)的普遍應(yīng)用普遍的網(wǎng)絡(luò)接入先進(jìn)的電源技術(shù)多處理器SoC技術(shù)1.1嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)91.1嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)的未來早在1990年之前，嵌入式系統(tǒng)通常是很簡單的且具有很長的產(chǎn)品生命周期的自主設(shè)備。近些年來，嵌入式工業(yè)經(jīng)歷了巨大的變革：產(chǎn)品市場窗口現(xiàn)在預(yù)計(jì)翻番的周期狂熱到6～9個(gè)月全球重新定義市場的機(jī)會(huì)和膨脹的應(yīng)用空間互聯(lián)現(xiàn)在是一個(gè)需求而不是輔助性的，包括用有線和剛剛顯露頭角的無線技術(shù)基于電子的產(chǎn)品更復(fù)雜化互聯(lián)嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)生新的依賴網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的應(yīng)用微處理器的處理能力按莫爾定律（Moore’sLaw）預(yù)計(jì)的速度在增加。該定律認(rèn)為集成電路和晶體管個(gè)數(shù)每18個(gè)月翻一番1.1嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)的未來101嵌入式系統(tǒng)概述 1.1嵌入式系統(tǒng) 1.2嵌入式處理器 1.3嵌入式操作系統(tǒng)1嵌入式系統(tǒng)概述 1.1嵌入式系統(tǒng)111.2嵌入式處理器簡介早期的嵌入式系統(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，隨著大量先進(jìn)的微處理器制造技術(shù)的發(fā)展，越來越多的嵌入式系統(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：注重嵌入式處理器的尺寸、能耗和價(jià)格——應(yīng)用于PDA等不注重計(jì)算的設(shè)備注重嵌入式處理器的性能——應(yīng)用于路由器等計(jì)算密集型的設(shè)備注重嵌入式處理器的性能、尺寸、能耗和價(jià)格——應(yīng)用于蜂窩電話等設(shè)備1.2嵌入式處理器簡介121.2嵌入式處理器分類嵌入式處理器可以分為以下幾大類： 嵌入式微處理器EmbeddedMicro-ProcessorUint，EMPU 微控制器Micro-ControllerUint，MCU DSP處理器DigitalSignalProcessorUint，DSP片上系統(tǒng)（SOC）SystemonChip，SoC1.2嵌入式處理器分類131.2嵌入式處理器分類——嵌入式微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，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)單板計(jì)算機(jī)和工控計(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，又降低了系統(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1.2嵌入式處理器分類——嵌入式微處理器141.2嵌入式處理器分類——嵌入式微處理器CPUROMRAM外設(shè)1外設(shè)2單板計(jì)算機(jī)1.2嵌入式處理器分類——嵌入式微處理器CPUROMRAM151.2嵌入式處理器分類——嵌入式微控制器又稱單片機(jī)是將整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一塊芯片中。以某一種微處理器內(nèi)核為核心，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、PWM、A/D、D/A、Flash、EEPROM等必要功能和外設(shè)。為適應(yīng)不同應(yīng)用，一個(gè)系列的具有多種衍生品，衍生品處理器內(nèi)核一樣，不同的是存儲(chǔ)器、外設(shè)的配置及封裝。可以最大限度地和應(yīng)用需求相匹配，功能不多不少，從而減少功耗和成本微控制器和嵌入式微處理器相比，最大特點(diǎn)是單片化，體積大大減小，功耗和成本下降、可靠性提高。是目前嵌入式系統(tǒng)工業(yè)的主流。片上外設(shè)資源一般比較豐富，適合于控制，因此稱微控制器數(shù)量最多品種和數(shù)量最多，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％的市場份額1.2嵌入式處理器分類——嵌入式微控制器161.2嵌入式處理器分類——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1.2嵌入式處理器分類——嵌入式微控制器復(fù)位看門狗晶振I/171.2嵌入式處理器分類——嵌入式DSP處理器特殊設(shè)計(jì)對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和指令進(jìn)行了特殊設(shè)計(jì)，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，過渡到采用嵌入式DSP處理器TI、Motorola有代表性的產(chǎn)品是TexasInstruments的TMS320系列、Motorola的DSP56000系列。TMS320包括用于控制的C2000系列、移動(dòng)通信的C5000系列、性能更高的C6000和C8000系列。DSP56000目前已經(jīng)發(fā)展成為DSP56000、56100、56200、56300等幾個(gè)不同系列。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，特點(diǎn)是具備雙Harvard結(jié)構(gòu)和雙乘/累加單元，應(yīng)用目標(biāo)是大批量消費(fèi)類產(chǎn)品1.2嵌入式處理器分類——嵌入式DSP處理器181.2嵌入式處理器分類——嵌入式DSP處理器1.2嵌入式處理器分類——嵌入式DSP處理器191.2嵌入式處理器分類——嵌入式片上系統(tǒng)(SOC)EDA/VLSI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，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等語言描述，存儲(chǔ)在器件庫中。用戶只需定義出其整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)，仿真通過后就可以將設(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)電路板將變得很簡潔，對(duì)于減小體積和功耗、提高可靠性非常有利通用/專用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語言的專用的SOC，可用于公眾互聯(lián)網(wǎng)如Internet安全方面1.2嵌入式處理器分類——嵌入式片上系統(tǒng)(SOC)201嵌入式系統(tǒng)概述 1.1嵌入式系統(tǒng) 1.2嵌入式處理器 1.3嵌入式操作系統(tǒng)1嵌入式系統(tǒng)概述 1.1嵌入式系統(tǒng)211.3嵌入式操作系統(tǒng)概述監(jiān)控程序計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由硬件和軟件組成，在發(fā)展初期沒有操作系統(tǒng)這個(gè)概念，用戶使用監(jiān)控程序來使用計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬件、軟件資源也愈來愈豐富，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)：多道批處理操作系統(tǒng)分時(shí)操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)1.3嵌入式操作系統(tǒng)概述221.3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)多道批231.3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)多道批241.3嵌入式操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的特點(diǎn)IEEE實(shí)時(shí)UNIX分會(huì)認(rèn)為實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)應(yīng)具備：異步的事件響應(yīng)(在要求的時(shí)間內(nèi)響應(yīng)異步的外部事件，有異步IO和中斷處理能力。受內(nèi)存訪問、盤訪問、總線速度的限制)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(高優(yōu)先級(jí)任務(wù)一旦準(zhǔn)備好馬上搶占低優(yōu)先級(jí)任務(wù)的執(zhí)行)內(nèi)存鎖定(將程序或部分程序鎖定在內(nèi)存的能力)連續(xù)文件(提供存取盤上數(shù)據(jù)的優(yōu)化方法)

同步(提供同步和協(xié)調(diào)共享數(shù)據(jù)使用和時(shí)間執(zhí)行的手段)1.3嵌入式操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的特點(diǎn)251.3嵌入式操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的特點(diǎn)總的來說實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)是事件驅(qū)動(dòng)的，能對(duì)來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)境及開發(fā)環(huán)境從實(shí)時(shí)系統(tǒng)的應(yīng)用特點(diǎn)來看實(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)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)261.3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)，并且提供了開發(fā)、調(diào)試、運(yùn)用一致的環(huán)境嵌入式實(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)用程序的開發(fā)過程是通過交叉開發(fā)來完成的，即開發(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)271.3嵌入式操作系統(tǒng)基本概念——前后臺(tái)系統(tǒng)對(duì)基于芯片的開發(fā)來說，應(yīng)用程序一般是一個(gè)無限的循環(huán)，可稱為前后臺(tái)系統(tǒng)或超循環(huán)系統(tǒng)很多基于微處理器的產(chǎn)品采用前后臺(tái)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，例如微波爐、電話機(jī)、玩具等在另外一些基于微處理器應(yīng)用中，從省電的角度出發(fā)，平時(shí)微處理器處在停機(jī)狀態(tài)，所有事都靠中斷服務(wù)來完成1.3嵌入式操作系統(tǒng)基本概念——前后臺(tái)系統(tǒng)281.3嵌入式操作系統(tǒng)基本概念——前后臺(tái)系統(tǒng)

中斷服務(wù)程序處理異步事件，這部分可以看成前臺(tái)行為，前臺(tái)也叫中斷級(jí)。時(shí)間相關(guān)性很強(qiáng)的關(guān)鍵操作一定是靠中斷服務(wù)程序來保證的。循環(huán)中調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)完成相應(yīng)的操作，這部分可以看成后臺(tái)行為，后臺(tái)也可以叫做任務(wù)級(jí)。這種系統(tǒng)在處理的及時(shí)性上比實(shí)際可以做到的要差。ISRISRISRISR后臺(tái)前臺(tái)中斷服務(wù)程序時(shí)間1.3嵌入式操作系統(tǒng)基本概念——前后臺(tái)系統(tǒng)中斷服務(wù)291.3嵌入式操作系統(tǒng)基本概念——操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)中最基本的程序。負(fù)責(zé)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中全部軟硬資源的分配與回收、控制與協(xié)調(diào)等并發(fā)的活動(dòng)；提供用戶接口，使用戶獲得良好的工作環(huán)境；為用戶擴(kuò)展新的系統(tǒng)功能提供軟件平臺(tái)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)硬件硬件驅(qū)動(dòng)操作系301.3嵌入式操作系統(tǒng)基本概念——實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(RTOS)RTOS是一段在嵌入式系統(tǒng)啟動(dòng)后首先執(zhí)行的背景程序，用戶的應(yīng)用程序是運(yùn)行于RTOS之上的各個(gè)任務(wù)，RTOS根據(jù)各個(gè)任務(wù)的要求，進(jìn)行資源(包括存儲(chǔ)器、外設(shè)等)管理、消息管理、任務(wù)調(diào)度、異常處理等工作。在RTOS支持的系統(tǒng)中，每個(gè)任務(wù)均有一個(gè)優(yōu)先級(jí)，RTOS根據(jù)各個(gè)任務(wù)的優(yōu)先級(jí)，動(dòng)態(tài)地切換各個(gè)任務(wù)，保證對(duì)實(shí)時(shí)性的要求RTIOS下，可以分別編寫各個(gè)任務(wù)，不必同時(shí)將所有任務(wù)運(yùn)行的各種可能記在心中，減少工作量，減少出錯(cuò)，保證高可靠性實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)，以分時(shí)方式運(yùn)行多個(gè)任務(wù)，任務(wù)之間的切換以優(yōu)先級(jí)為根據(jù)只有優(yōu)先服務(wù)方式的RTOS才是真正的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)時(shí)間分片方式和協(xié)作方式的RTOS并不是真正的“實(shí)時(shí)”1.3嵌入式操作系統(tǒng)基本概念——實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(RTOS)311.3嵌入式操作系統(tǒng)基本概念——代碼的臨界區(qū)也稱為臨界區(qū)，指處理時(shí)不可分割的代碼，運(yùn)行這些代碼不允許被打斷。為保證臨界區(qū)代碼的執(zhí)行，進(jìn)入臨界區(qū)之前要關(guān)中斷，執(zhí)行完成后要立即開中斷資源程序運(yùn)行時(shí)可使用的軟、硬件環(huán)境?？梢允荌O設(shè)備、也可以是一個(gè)變量、一個(gè)結(jié)構(gòu)、一個(gè)數(shù)組共享資源可以被一個(gè)以上任務(wù)使用的資源。為防止數(shù)據(jù)被破壞，每個(gè)任務(wù)在與共享資源打交道時(shí)，必須獨(dú)占該資源，這叫互斥1.3嵌入式操作系統(tǒng)基本概念——321.3嵌入式操作系統(tǒng)基本概念——任務(wù)也稱為線程，是一個(gè)簡單的程序，該程序可以認(rèn)為CPU完全屬于該程序本身。實(shí)時(shí)應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)過程，包括如何把問題分割成多個(gè)任務(wù)，賦予一定的優(yōu)先級(jí)，有它自己的一套CPU寄存器和自己的?？臻g任務(wù)切換當(dāng)多任務(wù)內(nèi)核決定運(yùn)行另外的任務(wù)時(shí)，保存正在運(yùn)行任務(wù)的當(dāng)前狀態(tài)(CPU寄存器中的全部內(nèi)容)，保存在任務(wù)的當(dāng)前狀態(tài)保存區(qū)(任務(wù)自己的棧)，入棧工作完成后，把下一任務(wù)的當(dāng)前狀態(tài)從任務(wù)的棧中重新裝入CPU寄存器，開始下一任務(wù)的執(zhí)行。任務(wù)切換增加了應(yīng)用程序的額外負(fù)荷。CPU寄存器越多，額外負(fù)荷越重。任務(wù)切換所需時(shí)間取決于CPU有多少寄存器要入棧1.3嵌入式操作系統(tǒng)基本概念——331.3嵌入式操作系統(tǒng)基本概念——內(nèi)核內(nèi)核負(fù)責(zé)管理各個(gè)任務(wù)，為每個(gè)任務(wù)分配CPU時(shí)間，負(fù)責(zé)任務(wù)間的通信。內(nèi)核提供的基本服務(wù)是任務(wù)切換。使用實(shí)時(shí)內(nèi)核可以大大簡化應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，因?yàn)閷?shí)時(shí)內(nèi)核允許將應(yīng)用分成若干個(gè)任務(wù)，由實(shí)時(shí)內(nèi)核來管理它們。內(nèi)核需要消耗一定的系統(tǒng)資源，比如2％～5％的CPU運(yùn)行時(shí)間、RAM和ROM等。內(nèi)核提供必不可少的系統(tǒng)服務(wù)，如信號(hào)量、消息隊(duì)列、延時(shí)等調(diào)度是內(nèi)核的主要職責(zé)之一。決定該輪到哪個(gè)任務(wù)運(yùn)行了。多數(shù)實(shí)時(shí)內(nèi)核是基于優(yōu)先級(jí)調(diào)度法的。每個(gè)任務(wù)根據(jù)其重要程度的不同被賦予一定的優(yōu)先級(jí)?；趦?yōu)先級(jí)的調(diào)度法指CPU總是讓處在就緒態(tài)的優(yōu)先級(jí)最高的任務(wù)先運(yùn)行。然而究竟何時(shí)讓高優(yōu)先級(jí)任務(wù)掌握CPU的使用權(quán)，有兩種不同的情況，這要看用的是什么類型的內(nèi)核，是非占先式的還是占先式的內(nèi)核1.3嵌入式操作系統(tǒng)基本概念——341.3嵌入式操作系統(tǒng)基本概念——非占先式內(nèi)核非占先式內(nèi)核要求每個(gè)任務(wù)自我放棄CPU的所有權(quán)。非占先式調(diào)度法也稱合作型多任務(wù)，各個(gè)任務(wù)彼此合作共享一個(gè)CPU。異步事件還是由中斷服務(wù)來處理。中斷服務(wù)可以使一個(gè)高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)由掛起狀態(tài)變?yōu)榫途w狀態(tài)。但中斷服務(wù)以后控制權(quán)還是回到原來被中斷了的那個(gè)任務(wù)，直到該任務(wù)主動(dòng)放棄CPU的使用權(quán)時(shí)，那個(gè)高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)才能獲得CPU的使用權(quán)占先式內(nèi)核系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間很重要時(shí)，要使用占先式內(nèi)核。絕大多數(shù)商業(yè)實(shí)時(shí)內(nèi)核都是占先式內(nèi)核。最高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)一旦就緒，總能得到CPU控制權(quán)。一個(gè)運(yùn)行著的任務(wù)使一個(gè)比它優(yōu)先級(jí)高的任務(wù)進(jìn)入了就緒狀態(tài)，當(dāng)前任務(wù)的CPU使用權(quán)就被剝奪(被掛起)，那個(gè)高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)立刻得到CPU的控制權(quán)。如果是中斷服務(wù)子程序使一個(gè)高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)進(jìn)入就緒態(tài)，中斷完成時(shí)，中斷了的任務(wù)被掛起，優(yōu)先級(jí)高的那個(gè)任務(wù)開始運(yùn)行1.3嵌入式操作系統(tǒng)基本概念——351.3嵌入式操作系統(tǒng)基本概念——任務(wù)優(yōu)先級(jí)任務(wù)的優(yōu)先級(jí)是表示任務(wù)被調(diào)度的優(yōu)先程度。每個(gè)任務(wù)都具有優(yōu)先級(jí)。任務(wù)越重要，賦予的優(yōu)先級(jí)應(yīng)越高，越容易被調(diào)度而進(jìn)入運(yùn)行態(tài)中斷中斷是一種硬件機(jī)制，用于通知CPU有個(gè)異步事件發(fā)生了。中斷一旦被識(shí)別，CPU保存部分(或全部)上下文即部分或全部寄存器的值，跳轉(zhuǎn)到專門的子程序(中斷服務(wù)子程序ISR)。中斷服務(wù)子程序做事件處理，處理完成后，程序回到： 1.在前后臺(tái)系統(tǒng)中，程序回到后臺(tái)程序 2.對(duì)非占先式內(nèi)核而言，程序回到被中斷了的任務(wù) 3.對(duì)占先式內(nèi)核而言，讓進(jìn)入就緒態(tài)的優(yōu)先級(jí)最高的任務(wù)開始運(yùn)行1.3嵌入式操作系統(tǒng)基本概念——361.3嵌入式操作系統(tǒng)基本概念——中斷前后臺(tái)系統(tǒng)ISR任務(wù)ISR非占先操作系統(tǒng)任務(wù)A任務(wù)B任務(wù)CISR占先操作系統(tǒng)任務(wù)A任務(wù)B任務(wù)C1.3嵌入式操作系統(tǒng)基本概念——中斷前后臺(tái)系統(tǒng)ISR任務(wù)I371.3嵌入式操作系統(tǒng)基本概念——時(shí)鐘節(jié)拍時(shí)鐘節(jié)拍是特定的周期性中斷。這個(gè)中斷可以看作是系統(tǒng)心臟的脈動(dòng)中斷之間的時(shí)間間隔取決于不同應(yīng)用，一般在10ms到200ms之間時(shí)鐘的節(jié)拍式中斷使得內(nèi)核可以將任務(wù)延時(shí)若干個(gè)整數(shù)時(shí)鐘節(jié)拍，以及當(dāng)任務(wù)等待事件發(fā)生時(shí)，提供等待超時(shí)的依據(jù)時(shí)鐘節(jié)拍率越快，系統(tǒng)的額外開銷就越大1.3嵌入式操作系統(tǒng)基本概念——時(shí)鐘節(jié)拍381.3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)的可靠性提高了開發(fā)效率，縮短了開發(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 運(yùn)行速度快 為運(yùn)行多用戶、多任務(wù)而設(shè)計(jì) 為提高可靠性、穩(wěn)定性而設(shè)計(jì)，更易不崩潰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391.3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)境下開發(fā)實(shí)時(shí)應(yīng)用程序使程序的設(shè)計(jì)和擴(kuò)展變得容易，不需要大的改動(dòng)就可以增加新的功能。通過將應(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)過程大為簡化；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)：使用嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)還需要額外的ROM/RAM開銷，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)401.3嵌入式操作系統(tǒng)常見的嵌入式操作系統(tǒng)——uClinux微(μ)控制（C）領(lǐng)域Linux系統(tǒng)是一個(gè)完全符合通用公共許可證(GNU/GPL)公約的操作系統(tǒng)，完全開放代碼。現(xiàn)由Lineo公司維護(hù)uClinux從Linux

2.0/2.4內(nèi)核派生而來，沿襲了主流Linux的絕大部分特性。專門針對(duì)沒有內(nèi)存管理單元(MMU)的CPU，且為嵌入式系統(tǒng)做了許多小型化的工作。適于沒有虛擬內(nèi)存或MMU處理器，如ARM7TDMI。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)常見的嵌入式操作系統(tǒng)——uClinux411.3嵌入式操作系統(tǒng)常見的嵌入式操作系統(tǒng)——WinCEWindowsCE是微軟開發(fā)的一個(gè)開放的、可升級(jí)的32位嵌入式操作系統(tǒng)，基于掌上型電腦類的電子設(shè)備操作系統(tǒng)，精簡的Windows95圖形用戶界面相當(dāng)出色。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關(guān)等特點(diǎn)繼承傳統(tǒng)Windows圖形界面，WinCE平臺(tái)上可以使用Windows95/98編程工具(如VisualBasic、VisualC++等)，使絕大多數(shù)的應(yīng)用軟件只需簡單的修改和移植就可以在WindowsCE平臺(tái)上繼續(xù)使用1.3嵌入式操作系統(tǒng)常見的嵌入式操作系統(tǒng)——WinCE繼承421.3嵌入式操作系統(tǒng)常見的嵌入式操作系統(tǒng)——VxWorksVxWorks操作系統(tǒng)是美國WindRiver公司于1983年設(shè)計(jì)開發(fā)的一種嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS），是嵌入式開發(fā)環(huán)境的關(guān)鍵組成部分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器上也使用到了VxWorks良好的持續(xù)發(fā)展能力、高性能內(nèi)核以及友好的用戶開發(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1.3嵌入式操作系統(tǒng)常見的嵌入式操作系統(tǒng)——VxWorks431.3嵌入式操作系統(tǒng)常見的嵌入式操作系統(tǒng)——uC/OS-ⅡμC/OS-II通過了聯(lián)邦航空局(FAA)商用航行器認(rèn)證。自1992年問世以來，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。但將它的目標(biāo)代碼嵌入到產(chǎn)品中，應(yīng)當(dāng)購買目標(biāo)代碼銷售許可證μC/OS-II是一個(gè)源碼公開、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1.3嵌入式操作系統(tǒng)常見的嵌入式操作系統(tǒng)——uC/OS-Ⅱ441.3嵌入式操作系統(tǒng)uC/OS-Ⅱ的特點(diǎn)提供V2.52的所有源代碼可移植(portable)，使用匯編語言編寫的代碼已壓縮到最低限度可固化(ROMmable)可剪裁(scalable)，通過條件編譯即可可剝奪(preemptive),完全可剝奪型實(shí)時(shí)內(nèi)核多任務(wù)，最多可管理64個(gè)(其中8個(gè)留給系統(tǒng))可確定性，絕大多數(shù)函數(shù)的調(diào)用和服務(wù)時(shí)間具有確定性任務(wù)棧，每個(gè)任務(wù)都有自己獨(dú)立的棧系統(tǒng)服務(wù)，多種系統(tǒng)服務(wù)，如信號(hào)量、互斥信號(hào)量、事件標(biāo)志、消息郵箱、消息隊(duì)列、塊大小固定的內(nèi)存申請(qǐng)與釋放、時(shí)間管理函數(shù)中斷管理，中斷可以使正在執(zhí)行的任務(wù)暫時(shí)掛起，如果優(yōu)先級(jí)更高的任務(wù)被中斷喚醒，高優(yōu)先級(jí)任務(wù)在中斷嵌套全部退出后立即執(zhí)行，中斷嵌套數(shù)最多可達(dá)255層穩(wěn)定性與可靠性，是基于uC/OS的升級(jí)版本，與之內(nèi)核一樣1.3嵌入式操作系統(tǒng)uC/OS-Ⅱ的特點(diǎn)45請(qǐng)繼續(xù)下一章的學(xué)習(xí)……請(qǐng)繼續(xù)下一章的學(xué)習(xí)……461嵌入式系統(tǒng)概述 1.1嵌入式系統(tǒng) 1.2嵌入式處理器 1.3嵌入式操作系統(tǒng)1嵌入式系統(tǒng)概述 1.1嵌入式系統(tǒng)471.1嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)誕生于微型計(jì)算機(jī)時(shí)代，與通用計(jì)算機(jī)的發(fā)展道路完全不同，形成了獨(dú)立的單芯片的技術(shù)發(fā)展道路，形成兩大分支的獨(dú)立發(fā)展通用計(jì)算機(jī)按高速、海量的技術(shù)發(fā)展嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)則為滿足對(duì)象按照嵌入式、智能化控制的要求發(fā)展經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已經(jīng)在很大程度上改變了人們的生活、工作和娛樂方式，而且這些改變還在加速具有無數(shù)的種類，每類都具有自己獨(dú)特的個(gè)性MP3、數(shù)碼相機(jī)與打印機(jī)就有很大的不同汽車中更是具有多個(gè)嵌入式系統(tǒng)，使汽車更輕快、更干凈、更容易駕駛1.1嵌入式系統(tǒng)概述481.1嵌入式系統(tǒng)現(xiàn)實(shí)中的嵌入式系統(tǒng)無處不在即使不可見，嵌入式系統(tǒng)也無處不在。嵌入式系統(tǒng)在很多產(chǎn)業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用并逐步改變著這些產(chǎn)業(yè)，包括工業(yè)自動(dòng)化、國防、運(yùn)輸和航天領(lǐng)域。如神州飛船和長征火箭中肯定有很多嵌入式系統(tǒng)，導(dǎo)彈制導(dǎo)系統(tǒng)也是嵌入式系統(tǒng)，高檔汽車中有多達(dá)幾十個(gè)嵌入式系統(tǒng)日常生活中，人們使用各種嵌入式系統(tǒng)但未必知道它們。事實(shí)上，幾乎所有帶有一點(diǎn)“智能”的家電（全自動(dòng)洗衣機(jī)、電腦電飯煲…）都是嵌入式系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)廣泛的適應(yīng)能力和多樣性，使得視聽、工作場所甚至健身設(shè)備中到處都有嵌入式系統(tǒng)1.1嵌入式系統(tǒng)現(xiàn)實(shí)中的嵌入式系統(tǒng)491.1嵌入式系統(tǒng)現(xiàn)實(shí)中的嵌入式系統(tǒng)1.1嵌入式系統(tǒng)現(xiàn)實(shí)中的嵌入式系統(tǒng)501.1嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)示例——汽車控制系統(tǒng)1.1嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)示例——汽車控制系統(tǒng)51馬達(dá)控制器車燈1.1嵌入式系統(tǒng)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)1.1嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)示例——汽車控制系統(tǒng)尾燈控制521.1嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)的概念嵌入式系統(tǒng)源于微型計(jì)算機(jī)，是嵌入到對(duì)象體系中、實(shí)現(xiàn)嵌入式對(duì)象智能化的計(jì)算機(jī)由于微型計(jì)算機(jī)無法滿足絕大多數(shù)對(duì)象體系嵌入式要求的體積、價(jià)位、可靠性，嵌入式系統(tǒng)迅速走上了獨(dú)立發(fā)展的單片機(jī)道路首先是計(jì)算機(jī)芯片化，成為單片微型計(jì)算機(jī)(SCMP)其后是滿足對(duì)象體系的控制要求，單片機(jī)不斷從SCMP向微控制器（MCU）和片上系統(tǒng)（SoC）發(fā)展無論怎么發(fā)展變化，都改變不了以下技術(shù)本質(zhì)內(nèi)含計(jì)算機(jī)嵌入到對(duì)象體系中滿足對(duì)象智能化控制要求1.1嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)的概念531.1嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)的定義目前，對(duì)嵌入式系統(tǒng)的定義多種多樣，但沒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)本教材的定義：嵌入到對(duì)象體系中的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1.1嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)的定義541.1嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)嵌入性：嵌入產(chǎn)品內(nèi)部內(nèi)含計(jì)算機(jī)：嵌有微處理器或微計(jì)算機(jī)專用性：按要求的軟、硬件剪裁嵌入式系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)多學(xué)科：計(jì)算機(jī)、電子技術(shù)、微電子、集成電路等嵌入式系統(tǒng)的前沿技術(shù)基于集成開發(fā)環(huán)境的應(yīng)用開發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)的用戶SoC設(shè)計(jì)操作系統(tǒng)的普遍應(yīng)用普遍的網(wǎng)絡(luò)接入先進(jìn)的電源技術(shù)多處理器SoC技術(shù)1.1嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)551.1嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)的未來早在1990年之前，嵌入式系統(tǒng)通常是很簡單的且具有很長的產(chǎn)品生命周期的自主設(shè)備。近些年來，嵌入式工業(yè)經(jīng)歷了巨大的變革：產(chǎn)品市場窗口現(xiàn)在預(yù)計(jì)翻番的周期狂熱到6～9個(gè)月全球重新定義市場的機(jī)會(huì)和膨脹的應(yīng)用空間互聯(lián)現(xiàn)在是一個(gè)需求而不是輔助性的，包括用有線和剛剛顯露頭角的無線技術(shù)基于電子的產(chǎn)品更復(fù)雜化互聯(lián)嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)生新的依賴網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的應(yīng)用微處理器的處理能力按莫爾定律（Moore’sLaw）預(yù)計(jì)的速度在增加。該定律認(rèn)為集成電路和晶體管個(gè)數(shù)每18個(gè)月翻一番1.1嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)的未來561嵌入式系統(tǒng)概述 1.1嵌入式系統(tǒng) 1.2嵌入式處理器 1.3嵌入式操作系統(tǒng)1嵌入式系統(tǒng)概述 1.1嵌入式系統(tǒng)571.2嵌入式處理器簡介早期的嵌入式系統(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，隨著大量先進(jìn)的微處理器制造技術(shù)的發(fā)展，越來越多的嵌入式系統(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：注重嵌入式處理器的尺寸、能耗和價(jià)格——應(yīng)用于PDA等不注重計(jì)算的設(shè)備注重嵌入式處理器的性能——應(yīng)用于路由器等計(jì)算密集型的設(shè)備注重嵌入式處理器的性能、尺寸、能耗和價(jià)格——應(yīng)用于蜂窩電話等設(shè)備1.2嵌入式處理器簡介581.2嵌入式處理器分類嵌入式處理器可以分為以下幾大類： 嵌入式微處理器EmbeddedMicro-ProcessorUint，EMPU 微控制器Micro-ControllerUint，MCU DSP處理器DigitalSignalProcessorUint，DSP片上系統(tǒng)（SOC）SystemonChip，SoC1.2嵌入式處理器分類591.2嵌入式處理器分類——嵌入式微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，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)單板計(jì)算機(jī)和工控計(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，又降低了系統(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1.2嵌入式處理器分類——嵌入式微處理器601.2嵌入式處理器分類——嵌入式微處理器CPUROMRAM外設(shè)1外設(shè)2單板計(jì)算機(jī)1.2嵌入式處理器分類——嵌入式微處理器CPUROMRAM611.2嵌入式處理器分類——嵌入式微控制器又稱單片機(jī)是將整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一塊芯片中。以某一種微處理器內(nèi)核為核心，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、PWM、A/D、D/A、Flash、EEPROM等必要功能和外設(shè)。為適應(yīng)不同應(yīng)用，一個(gè)系列的具有多種衍生品，衍生品處理器內(nèi)核一樣，不同的是存儲(chǔ)器、外設(shè)的配置及封裝?？梢宰畲笙薅鹊睾蛻?yīng)用需求相匹配，功能不多不少，從而減少功耗和成本微控制器和嵌入式微處理器相比，最大特點(diǎn)是單片化，體積大大減小，功耗和成本下降、可靠性提高。是目前嵌入式系統(tǒng)工業(yè)的主流。片上外設(shè)資源一般比較豐富，適合于控制，因此稱微控制器數(shù)量最多品種和數(shù)量最多，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％的市場份額1.2嵌入式處理器分類——嵌入式微控制器621.2嵌入式處理器分類——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1.2嵌入式處理器分類——嵌入式微控制器復(fù)位看門狗晶振I/631.2嵌入式處理器分類——嵌入式DSP處理器特殊設(shè)計(jì)對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和指令進(jìn)行了特殊設(shè)計(jì)，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，過渡到采用嵌入式DSP處理器TI、Motorola有代表性的產(chǎn)品是TexasInstruments的TMS320系列、Motorola的DSP56000系列。TMS320包括用于控制的C2000系列、移動(dòng)通信的C5000系列、性能更高的C6000和C8000系列。DSP56000目前已經(jīng)發(fā)展成為DSP56000、56100、56200、56300等幾個(gè)不同系列。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，特點(diǎn)是具備雙Harvard結(jié)構(gòu)和雙乘/累加單元，應(yīng)用目標(biāo)是大批量消費(fèi)類產(chǎn)品1.2嵌入式處理器分類——嵌入式DSP處理器641.2嵌入式處理器分類——嵌入式DSP處理器1.2嵌入式處理器分類——嵌入式DSP處理器651.2嵌入式處理器分類——嵌入式片上系統(tǒng)(SOC)EDA/VLSI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，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等語言描述，存儲(chǔ)在器件庫中。用戶只需定義出其整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)，仿真通過后就可以將設(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)電路板將變得很簡潔，對(duì)于減小體積和功耗、提高可靠性非常有利通用/專用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語言的專用的SOC，可用于公眾互聯(lián)網(wǎng)如Internet安全方面1.2嵌入式處理器分類——嵌入式片上系統(tǒng)(SOC)661嵌入式系統(tǒng)概述 1.1嵌入式系統(tǒng) 1.2嵌入式處理器 1.3嵌入式操作系統(tǒng)1嵌入式系統(tǒng)概述 1.1嵌入式系統(tǒng)671.3嵌入式操作系統(tǒng)概述監(jiān)控程序計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由硬件和軟件組成，在發(fā)展初期沒有操作系統(tǒng)這個(gè)概念，用戶使用監(jiān)控程序來使用計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬件、軟件資源也愈來愈豐富，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)：多道批處理操作系統(tǒng)分時(shí)操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)1.3嵌入式操作系統(tǒng)概述681.3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)多道批691.3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)多道批701.3嵌入式操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的特點(diǎn)IEEE實(shí)時(shí)UNIX分會(huì)認(rèn)為實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)應(yīng)具備：異步的事件響應(yīng)(在要求的時(shí)間內(nèi)響應(yīng)異步的外部事件，有異步IO和中斷處理能力。受內(nèi)存訪問、盤訪問、總線速度的限制)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(高優(yōu)先級(jí)任務(wù)一旦準(zhǔn)備好馬上搶占低優(yōu)先級(jí)任務(wù)的執(zhí)行)內(nèi)存鎖定(將程序或部分程序鎖定在內(nèi)存的能力)連續(xù)文件(提供存取盤上數(shù)據(jù)的優(yōu)化方法)

同步(提供同步和協(xié)調(diào)共享數(shù)據(jù)使用和時(shí)間執(zhí)行的手段)1.3嵌入式操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的特點(diǎn)711.3嵌入式操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的特點(diǎn)總的來說實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)是事件驅(qū)動(dòng)的，能對(duì)來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)境及開發(fā)環(huán)境從實(shí)時(shí)系統(tǒng)的應(yīng)用特點(diǎn)來看實(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)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)721.3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)，并且提供了開發(fā)、調(diào)試、運(yùn)用一致的環(huán)境嵌入式實(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)用程序的開發(fā)過程是通過交叉開發(fā)來完成的，即開發(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)731.3嵌入式操作系統(tǒng)基本概念——前后臺(tái)系統(tǒng)對(duì)基于芯片的開發(fā)來說，應(yīng)用程序一般是一個(gè)無限的循環(huán)，可稱為前后臺(tái)系統(tǒng)或超循環(huán)系統(tǒng)很多基于微處理器的產(chǎn)品采用前后臺(tái)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，例如微波爐、電話機(jī)、玩具等在另外一些基于微處理器應(yīng)用中，從省電的角度出發(fā)，平時(shí)微處理器處在停機(jī)狀態(tài)，所有事都靠中斷服務(wù)來完成1.3嵌入式操作系統(tǒng)基本概念——前后臺(tái)系統(tǒng)741.3嵌入式操作系統(tǒng)基本概念——前后臺(tái)系統(tǒng)

中斷服務(wù)程序處理異步事件，這部分可以看成前臺(tái)行為，前臺(tái)也叫中斷級(jí)。時(shí)間相關(guān)性很強(qiáng)的關(guān)鍵操作一定是靠中斷服務(wù)程序來保證的。循環(huán)中調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)完成相應(yīng)的操作，這部分可以看成后臺(tái)行為，后臺(tái)也可以叫做任務(wù)級(jí)。這種系統(tǒng)在處理的及時(shí)性上比實(shí)際可以做到的要差。ISRISRISRISR后臺(tái)前臺(tái)中斷服務(wù)程序時(shí)間1.3嵌入式操作系統(tǒng)基本概念——前后臺(tái)系統(tǒng)中斷服務(wù)751.3嵌入式操作系統(tǒng)基本概念——操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)中最基本的程序。負(fù)責(zé)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中全部軟硬資源的分配與回收、控制與協(xié)調(diào)等并發(fā)的活動(dòng)；提供用戶接口，使用戶獲得良好的工作環(huán)境；為用戶擴(kuò)展新的系統(tǒng)功能提供軟件平臺(tái)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)硬件硬件驅(qū)動(dòng)操作系761.3嵌入式操作系統(tǒng)基本概念——實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(RTOS)RTOS是一段在嵌入式系統(tǒng)啟動(dòng)后首先執(zhí)行的背景程序，用戶的應(yīng)用程序是運(yùn)行于RTOS之上的各個(gè)任務(wù)，RTOS根據(jù)各個(gè)任務(wù)的要求，進(jìn)行資源(包括存儲(chǔ)器、外設(shè)等)管理、消息管理、任務(wù)調(diào)度、異常處理等工作。在RTOS支持的系統(tǒng)中，每個(gè)任務(wù)均有一個(gè)優(yōu)先級(jí)，RTOS根據(jù)各個(gè)任務(wù)的優(yōu)先級(jí)，動(dòng)態(tài)地切換各個(gè)任務(wù)，保證對(duì)實(shí)時(shí)性的要求RTIOS下，可以分別編寫各個(gè)任務(wù)，不必同時(shí)將所有任務(wù)運(yùn)行的各種可能記在心中，減少工作量，減少出錯(cuò)，保證高可靠性實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)，以分時(shí)方式運(yùn)行多個(gè)任務(wù)，任務(wù)之間的切換以優(yōu)先級(jí)為根據(jù)只有優(yōu)先服務(wù)方式的RTOS才是真正的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)時(shí)間分片方式和協(xié)作方式的RTOS并不是真正的“實(shí)時(shí)”1.3嵌入式操作系統(tǒng)基本概念——實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(RTOS)771.3嵌入式操作系統(tǒng)基本概念——代碼的臨界區(qū)也稱為臨界區(qū)，指處理時(shí)不可分割的代碼，運(yùn)行這些代碼不允許被打斷。為保證臨界區(qū)代碼的執(zhí)行，進(jìn)入臨界區(qū)之前要關(guān)中斷，執(zhí)行完成后要立即開中斷資源程序運(yùn)行時(shí)可使用的軟、硬件環(huán)境。可以是IO設(shè)備、也可以是一個(gè)變量、一個(gè)結(jié)構(gòu)、一個(gè)數(shù)組共享資源可以被一個(gè)以上任務(wù)使用的資源。為防止數(shù)據(jù)被破壞，每個(gè)任務(wù)在與共享資源打交道時(shí)，必須獨(dú)占該資源，這叫互斥1.3嵌入式操作系統(tǒng)基本概念——781.3嵌入式操作系統(tǒng)基本概念——任務(wù)也稱為線程，是一個(gè)簡單的程序，該程序可以認(rèn)為CPU完全屬于該程序本身。實(shí)時(shí)應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)過程，包括如何把問題分割成多個(gè)任務(wù)，賦予一定的優(yōu)先級(jí)，有它自己的一套CPU寄存器和自己的?？臻g任務(wù)切換當(dāng)多任務(wù)內(nèi)核決定運(yùn)行另外的任務(wù)時(shí)，保存正在運(yùn)行任務(wù)的當(dāng)前狀態(tài)(CPU寄存器中的全部內(nèi)容)，保存在任務(wù)的當(dāng)前狀態(tài)保存區(qū)(任務(wù)自己的棧)，入棧工作完成后，把下一任務(wù)的當(dāng)前狀態(tài)從任務(wù)的棧中重新裝入CPU寄存器，開始下一任務(wù)的執(zhí)行。任務(wù)切換增加了應(yīng)用程序的額外負(fù)荷。CPU寄存器越多，額外負(fù)荷越重。任務(wù)切換所需時(shí)間取決于CPU有多少寄存器要入棧1.3嵌入式操作系統(tǒng)基本概念——791.3嵌入式操作系統(tǒng)基本概念——內(nèi)核內(nèi)核負(fù)責(zé)管理各個(gè)任務(wù)，為每個(gè)任務(wù)分配CPU時(shí)間，負(fù)責(zé)任務(wù)間的通信。內(nèi)核提供的基本服務(wù)是任務(wù)切換。使用實(shí)時(shí)內(nèi)核可以大大簡化應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，因?yàn)閷?shí)時(shí)內(nèi)核允許將應(yīng)用分成若干個(gè)任務(wù)，由實(shí)時(shí)內(nèi)核來管理它們。內(nèi)核需要消耗一定的系統(tǒng)資源，比如2％～5％的CPU運(yùn)行時(shí)間、RAM和ROM等。內(nèi)核提供必不可少的系統(tǒng)服務(wù)，如信號(hào)量、消息隊(duì)列、延時(shí)等調(diào)度是內(nèi)核的主要職責(zé)之一。決定該輪到哪個(gè)任務(wù)運(yùn)行了。多數(shù)實(shí)時(shí)內(nèi)核是基于優(yōu)先級(jí)調(diào)度法的。每個(gè)任務(wù)根據(jù)其重要程度的不同被賦予一定的優(yōu)先級(jí)?；趦?yōu)先級(jí)的調(diào)度法指CPU總是讓處在就緒態(tài)的優(yōu)先級(jí)最高的任務(wù)先運(yùn)行。然而究竟何時(shí)讓高優(yōu)先級(jí)任務(wù)掌握CPU的使用權(quán)，有兩種不同的情況，這要看用的是什么類型的內(nèi)核，是非占先式的還是占先式的內(nèi)核1.3嵌入式操作系統(tǒng)基本概念——801.3嵌入式操作系統(tǒng)基本概念——非占先式內(nèi)核非占先式內(nèi)核要求每個(gè)任務(wù)自我放棄CPU的所有權(quán)。非占先式調(diào)度法也稱合作型多任務(wù)，各個(gè)任務(wù)彼此合作共享一個(gè)CPU。異步事件還是由中斷服務(wù)來處理。中斷服務(wù)可以使一個(gè)高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)由掛起狀態(tài)變?yōu)榫途w狀態(tài)。但中斷服務(wù)以后控制權(quán)還是回到原來被中斷了的那個(gè)任務(wù)，直到該任務(wù)主動(dòng)放棄CPU的使用權(quán)時(shí)，那個(gè)高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)才能獲得CPU的使用權(quán)占先式內(nèi)核系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間很重要時(shí)，要使用占先式內(nèi)核。絕大多數(shù)商業(yè)實(shí)時(shí)內(nèi)核都是占先式內(nèi)核。最高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)一旦就緒，總能得到CPU控制權(quán)。一個(gè)運(yùn)行著的任務(wù)使一個(gè)比它優(yōu)先級(jí)高的任務(wù)進(jìn)入了就緒狀態(tài)，當(dāng)前任務(wù)的CPU使用權(quán)就被剝奪(被掛起)，那個(gè)高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)立刻得到CPU的控制權(quán)。如果是中斷服務(wù)子程序使一個(gè)高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)進(jìn)入就緒態(tài)，中斷完成時(shí)，中斷了的任務(wù)被掛起，優(yōu)先級(jí)高的那個(gè)任務(wù)開始運(yùn)行1.3嵌入式操作系統(tǒng)基本概念——811.3嵌入式操作系統(tǒng)基本概念——任務(wù)優(yōu)先級(jí)任務(wù)的優(yōu)先級(jí)是表示任務(wù)被調(diào)度的優(yōu)先程度。每個(gè)任務(wù)都具有優(yōu)先級(jí)。任務(wù)越重要，賦予的優(yōu)先級(jí)應(yīng)越高，越容易被調(diào)度而進(jìn)入運(yùn)行態(tài)中斷中斷是一種硬件機(jī)制，用于通知CPU有個(gè)異步事件發(fā)生了。中斷一旦被識(shí)別，CPU保存部分(或全部)上下文即部分或全部寄存器的值，跳轉(zhuǎn)到專門的子程序(中斷服務(wù)子程序ISR)。中斷服務(wù)子程序做事件處理，處理完成后，程序回到： 1.在前后臺(tái)系統(tǒng)中，程序回到后臺(tái)程序 2.對(duì)非占先式內(nèi)核而言，程序回到被中斷了的任務(wù) 3.對(duì)占先式內(nèi)核而言，讓進(jìn)入就緒態(tài)的優(yōu)先級(jí)最高的任務(wù)開始運(yùn)行1.3嵌入式操作系統(tǒng)基本概念——821.3嵌入式操作系統(tǒng)基本概念——中斷前后臺(tái)系統(tǒng)ISR任務(wù)ISR非占先操作系統(tǒng)任務(wù)A任務(wù)B任務(wù)CISR占先操作系統(tǒng)任務(wù)A任務(wù)B任務(wù)C1.3嵌入式操作系統(tǒng)基本概念——中斷前后臺(tái)系統(tǒng)ISR任務(wù)I831.3嵌入式操作系統(tǒng)基本概念——時(shí)鐘節(jié)拍時(shí)鐘節(jié)拍是特定的周期性中斷。這個(gè)中斷可以看作是系統(tǒng)心臟的脈動(dòng)中斷之間的時(shí)間間隔取決于不同應(yīng)用，一般在10ms到200ms之間時(shí)鐘的節(jié)拍式中斷使得內(nèi)核可以將任務(wù)延時(shí)若干個(gè)整數(shù)時(shí)鐘節(jié)拍，以及當(dāng)任務(wù)等待事件發(fā)生時(shí)，提供等待超時(shí)的依據(jù)時(shí)鐘節(jié)拍率越快，系統(tǒng)的額外開銷就越大1.3嵌入式操作系統(tǒng)基本概念——時(shí)鐘