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《ARM嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與編程》，邱鐵編著，清華大學(xué)出版社，2009,3ARM嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與編程第1章 緒論

本章主要介紹嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展歷史和相關(guān)概念，當(dāng)前嵌入式技術(shù)的主要應(yīng)用以及市場(chǎng)上最流行的嵌入式產(chǎn)品，通過(guò)典型產(chǎn)品實(shí)例使讀者了解當(dāng)前嵌入式技術(shù)的應(yīng)用狀況和研究方向。最后介紹了嵌入式技術(shù)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。內(nèi)容提要1.1嵌入式系統(tǒng)定義1.2嵌入式操作系統(tǒng)1.3嵌入式技術(shù)在工程領(lǐng)域的應(yīng)用1.4典型應(yīng)用：嵌入式機(jī)器人控制系統(tǒng)1.5嵌入式技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 典型嵌入式操作系統(tǒng)介紹

μC/OS-II嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核

VxWorks嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)

WinCE操作系統(tǒng)

Linux操作系統(tǒng)

μC/OS-II嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核μC/OS-II是一個(gè)可裁減的、源碼開放的、結(jié)構(gòu)小巧、可剝奪型的實(shí)時(shí)多任務(wù)內(nèi)核，主要面向中小型嵌入式系統(tǒng)，具有執(zhí)行效率高、占用空間小、可移植性強(qiáng)、實(shí)時(shí)性能優(yōu)良等特點(diǎn)。μC/OS-II中最多可以支持64個(gè)任務(wù)，分別對(duì)應(yīng)優(yōu)先級(jí)0~63，其中0為最高優(yōu)先級(jí)。實(shí)時(shí)內(nèi)核在任何時(shí)候都是運(yùn)行就緒了的最高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)。μC/OS-II最大程度上使用ANSIC語(yǔ)言開發(fā)，現(xiàn)已成功移植到近40多種處理器體系上。

WinCE操作系統(tǒng)MicrosoftWindowsCE是針對(duì)有限資源的平臺(tái)而設(shè)計(jì)的多線程、完整優(yōu)先權(quán)、多任務(wù)的操作系統(tǒng)。高度模塊化是WinCE的一個(gè)特性，有利于對(duì)從掌上電腦到專用的工業(yè)控制器的用戶電子設(shè)備進(jìn)行定制。WinCE操作系統(tǒng)的基本內(nèi)核需要至少200K的ROM，它支持Win32API子集、多種用戶界面硬件、多種的串行和網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、COM/OLE和其他的進(jìn)程間通訊的先進(jìn)方法。Microsoft公司為WindowsCE提供了PlatformBuilder和EmbeddedVisualStudio開發(fā)工具。

WinCE操作系統(tǒng)WindowsCE嵌入式操作系統(tǒng)能提供與PC機(jī)類似的圖形界面和主要的應(yīng)用程序。這樣只要是對(duì)PC機(jī)上的Windows比較熟悉的用戶，可以很快地使用移植有WindowsCE嵌入式操作系統(tǒng)的設(shè)備。1.4典型應(yīng)用：嵌入式機(jī)器人控制系統(tǒng)1.4.1硬件設(shè)計(jì)1.4.2RTOS的移植與任務(wù)設(shè)計(jì)1.4.3系統(tǒng)調(diào)試與運(yùn)行1.4.1硬件設(shè)計(jì)主控制板1.4.2RTOS的移植與任務(wù)設(shè)計(jì)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μC/OS-II

在LPC2136下文件配置任務(wù)運(yùn)行機(jī)制系統(tǒng)調(diào)試與運(yùn)行μC/OS-II軟/硬件體系系統(tǒng)中任務(wù)狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖在LPC2136下μC/OS-II的文件配置設(shè)置堆棧增長(zhǎng)方向聲明3個(gè)宏（開、關(guān)中斷及任務(wù)切換）聲明與編譯器相關(guān)的數(shù)據(jù)類型C語(yǔ)言編寫與操作系統(tǒng)相關(guān)的函數(shù)匯編編寫與處理器相關(guān)的函數(shù)任務(wù)

劃分過(guò)程

驅(qū)動(dòng)電機(jī)1、脈沖編碼器1驅(qū)動(dòng)電機(jī)2、脈沖編碼器2轉(zhuǎn)向舵機(jī)（控制機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)方向）任務(wù)4任務(wù)3七路光電檢測(cè)（巡地面顏色標(biāo)記）任務(wù)5行程開關(guān)、微動(dòng)開關(guān)檢測(cè)（報(bào)警或置終止標(biāo)志）任務(wù)7LCD動(dòng)態(tài)顯示（運(yùn)行狀態(tài)、參數(shù)或出錯(cuò)信息）任務(wù)9超聲波檢測(cè)（避開障礙物、預(yù)測(cè)目標(biāo)點(diǎn)距離）任務(wù)6機(jī)械手電磁鐵（控制機(jī)械手開合或拾取物品）任務(wù)8監(jiān)視按鍵狀態(tài)任務(wù)2起動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)（硬件電路及運(yùn)行參數(shù)初始化）任務(wù)1多任務(wù)機(jī)制機(jī)器人起動(dòng)后，第一個(gè)應(yīng)用任務(wù)對(duì)機(jī)器人系統(tǒng)初始化，初始化完成后，這個(gè)應(yīng)用任務(wù)被刪除。接下來(lái)實(shí)時(shí)系統(tǒng)開始根據(jù)時(shí)間片輪轉(zhuǎn)法，進(jìn)行多任務(wù)的執(zhí)行與切換，實(shí)時(shí)控制機(jī)器人的運(yùn)行。

1.4.3系統(tǒng)調(diào)試與運(yùn)行系

統(tǒng)

初

始

化實(shí)時(shí)控制顯示1.5嵌入式技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)時(shí)代的發(fā)展使得嵌入式產(chǎn)品獲得了巨大的商機(jī)，為嵌入式產(chǎn)品提供了廣闊的市場(chǎng)前景，同時(shí)也對(duì)嵌入式生產(chǎn)廠商提出了新的挑戰(zhàn)。1．隨著信息化與數(shù)字化的發(fā)展，嵌入式設(shè)備進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)是未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。未來(lái)的嵌入式設(shè)備為了適應(yīng)信息化與數(shù)字化的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)化成為發(fā)展的方向。要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，在硬件設(shè)計(jì)上要提供各種網(wǎng)絡(luò)通信接口。在應(yīng)用軟件方面，要提供可以在設(shè)備上安裝嵌入式Web瀏覽器，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)頁(yè)瀏覽和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)。2．優(yōu)化嵌入式系統(tǒng)軟硬件內(nèi)核，提高系統(tǒng)運(yùn)行速度，降低功耗和硬件成本。嵌入式產(chǎn)品是軟件和硬件相結(jié)合的設(shè)備，為了提高運(yùn)行速度、降低功耗和成本，要求開發(fā)人員盡量裁剪系統(tǒng)的硬件資源和軟件內(nèi)核，利用最少的硬件資源和軟件結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)最多的功能。在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中要不斷的優(yōu)化硬件電路并改進(jìn)算法，達(dá)到最佳的控制功能。3．指令級(jí)的并行計(jì)算技術(shù)將引入嵌入式微處理器。在工程的實(shí)際應(yīng)用中會(huì)出現(xiàn)大量的數(shù)據(jù)執(zhí)行相同的運(yùn)算功能，比如向量計(jì)算，這就需要在單個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)實(shí)現(xiàn)多個(gè)數(shù)據(jù)的運(yùn)算操作。在CPU中設(shè)計(jì)多個(gè)執(zhí)行部件來(lái)完成此功能，這種CPU的架構(gòu)形式稱為單指令流多數(shù)據(jù)流體系結(jié)構(gòu)，也稱之為指令級(jí)的并行計(jì)算技術(shù)。4．嵌入式微處理器將會(huì)向多核技術(shù)發(fā)展。無(wú)所不在的智能必將帶來(lái)無(wú)所不在的計(jì)算，大量的圖像信息也需要高速的處理器來(lái)處理，面對(duì)海量數(shù)據(jù)，單個(gè)處理器可能無(wú)法在規(guī)定的時(shí)間完成處理。引入并行計(jì)算技術(shù)，可以采用多個(gè)執(zhí)行單元同時(shí)處理，這就是處理器的多核技術(shù)。5．嵌入式技術(shù)將引領(lǐng)信息