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)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。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。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)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)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)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)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)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，但在開發(fā)過(guò)程中需要一些開發(fā)工具進(jìn)行輔助開發(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

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)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。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)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)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

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

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

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)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)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)

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)

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。(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)用程序的開發(fā)過(guò)程是通過(guò)交叉開發(fā)來(lái)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)

。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)

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)

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