1、第1.1節(jié)嵌入式系統(tǒng)概述,嵌入式系統(tǒng)概述,1,2,3,4,本節(jié)主要內(nèi)容,5,LOGO,嵌入式系統(tǒng)概述,1嵌入式系統(tǒng)的概念,嵌入式系統(tǒng)（EmbeddedSystem）是以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，并且軟硬件可剪裁，適用于對功能、可靠性、成本、體積及功耗等有嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。,一般而言，整個(gè)嵌入式系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)可以分為4個(gè)部分：嵌入式處理器嵌入式外圍設(shè)備嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式應(yīng)用軟件,LOGO,嵌入式系統(tǒng)概述,嵌入式系統(tǒng)與單片機(jī),聯(lián)系：重量級的單片機(jī)可視為嵌入式系統(tǒng)?；蛘哒f，單片機(jī)是嵌入式系統(tǒng)的前身，嵌入式系統(tǒng)是增強(qiáng)型的單片機(jī)。區(qū)別：在處理能力、存儲空間、操作系統(tǒng)、開發(fā)及調(diào)試方面均有區(qū)

2、別：,LOGO,嵌入式系統(tǒng)概述,2嵌入式微處理器,嵌入式系統(tǒng)的核心是嵌入式微處理器（MicroProcessorUnit，MPU）。嵌入式微處理器一般具有以下特點(diǎn)：實(shí)時(shí)和多任務(wù)處理能力在限定時(shí)間內(nèi)完成多個(gè)任務(wù)，要求MPU執(zhí)行代碼時(shí)間盡可能短。集成度高嵌入式微處理器把通用處理器中許多由輔助設(shè)備完成的任務(wù)集成到芯片內(nèi)，這樣有利于嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的小型化。低功耗嵌入式設(shè)備不具有長時(shí)間不間斷的電源供應(yīng)（便攜式設(shè)備等），所以要求先進(jìn)的嵌入式微處理器的功耗在mW甚至uW級。,LOGO,嵌入式系統(tǒng)概述,3嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn),面向特定應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開發(fā)必須要考慮特定環(huán)境和系統(tǒng)要求。多種技術(shù)相結(jié)合將先進(jìn)計(jì)算

3、機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和電子技術(shù)與各個(gè)行業(yè)的具體應(yīng)用相結(jié)合，也是軟件和硬件緊密結(jié)合的產(chǎn)物。軟硬件高效剪裁嵌入式系統(tǒng)的軟/硬件都必須高效率地設(shè)計(jì)，量體裁衣、去除冗余，力爭在相同的資源條件下實(shí)現(xiàn)更高的性能。高執(zhí)行速度和高可靠性為了提高系統(tǒng)的執(zhí)行速度和可靠性，嵌入式系統(tǒng)的軟件一般固化在存儲器芯片中，而不是存儲在外加磁盤等載體中。,LOGO,嵌入式系統(tǒng)概述,4嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展,無操作系統(tǒng)階段嵌入式系統(tǒng)最初的應(yīng)用是基于單片機(jī)的，一般沒有操作系統(tǒng)的支持。這些設(shè)備雖然已經(jīng)具有了嵌入式的應(yīng)用特點(diǎn)，但因?yàn)閮H僅使用了8位CPU芯片，功能還不豐富。簡單操作系統(tǒng)階段20世紀(jì)80年代，隨著微電子工藝水平的提高，IC制造商開

4、始把嵌入式應(yīng)用中所需要的微處理器、I/O口、串口及RAM、ROM等部件集成到一片VLSI中。與此同時(shí)，嵌入式系統(tǒng)程序員開始基于一些簡單的“操作系統(tǒng)”開發(fā)嵌入式應(yīng)用軟件。嵌入式操作系統(tǒng)階段20世紀(jì)90年代，在分布控制、數(shù)字通信和信息家電等巨大需求的帶動下，嵌入式系統(tǒng)進(jìn)一步飛速發(fā)展。隨著硬件實(shí)時(shí)性要求的提高，嵌入式系統(tǒng)的軟件規(guī)模也在不斷擴(kuò)大，逐漸形成了多任務(wù)操作系統(tǒng)（RTOS），并開始成為嵌入式系統(tǒng)的主流。面向網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用階段將嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用到各種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中是一種必然的趨勢。,LOGO,嵌入式系統(tǒng)概述,5嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用,LOGO,第1.2節(jié)嵌入式操作系統(tǒng)介紹,1,2,3,4,本節(jié)主要內(nèi)容,嵌入式操作

5、系統(tǒng)介紹,LOGO,嵌入式操作系統(tǒng)介紹,1嵌入式操作系統(tǒng)的概念,嵌入式操作系統(tǒng)是一種支持嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的操作系統(tǒng)軟件，它是嵌入式系統(tǒng)的重要組成部分。嵌入式操作系統(tǒng)具有通用操作系統(tǒng)的基本特點(diǎn)，能夠有效管理復(fù)雜的系統(tǒng)資源，完成進(jìn)程管理、處理器調(diào)度、存儲管理、設(shè)備管理、中斷處理等操作系統(tǒng)任務(wù)。它通常包括與硬件相關(guān)的低層驅(qū)動軟件、系統(tǒng)內(nèi)核、通信協(xié)議、圖形界面等軟件模塊，也能提供庫函數(shù)、工具集以及應(yīng)用程序。,LOGO,嵌入式操作系統(tǒng)介紹,2嵌入式操作系統(tǒng)的分類,從應(yīng)用角度分（1）通用型實(shí)際應(yīng)用時(shí)需要定制。如linux、VxWorks、WindowsCE等。（2）專用型為某種環(huán)境專門設(shè)計(jì)，在具體應(yīng)用時(shí)不需

6、要剪裁或少量剪裁。如SmartPhone、PocketPc、Symbian等。按實(shí)時(shí)性分（1）實(shí)時(shí)型主要面向通信和控制等領(lǐng)域，如：風(fēng)河公司的VxWorks、ISI公司的pSOS、QNX系統(tǒng)軟件公司的QNX、ATI的Nucleus等。（2）非實(shí)時(shí)型主要是消費(fèi)類電子產(chǎn)品，如：數(shù)字助理（PDA）、移動電話、機(jī)頂盒等。微軟面向手機(jī)應(yīng)用的SmartPhone操作系統(tǒng)就是典型的非實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)。,LOGO,嵌入式操作系統(tǒng)介紹,系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性需要軟硬件協(xié)作支持，操作系統(tǒng)只是其中一部分，它可以幫助創(chuàng)建實(shí)時(shí)系統(tǒng)，但不能把一個(gè)系統(tǒng)變成實(shí)時(shí)系統(tǒng)。硬實(shí)時(shí)：保證關(guān)鍵任務(wù)按時(shí)完成，沒有絕大多數(shù)高級操作系統(tǒng)的功能，因?yàn)檫@

7、些功能常常將用戶與硬件分開，導(dǎo)致難以估計(jì)操作所需時(shí)間。這種嵌入式操作系統(tǒng)通常沒有虛擬內(nèi)存。軟實(shí)時(shí)：關(guān)鍵任務(wù)的優(yōu)先級要高于其他任務(wù)優(yōu)先級，且在完成之前能保持其高優(yōu)先級?？蓳屨夹停簝?nèi)核可以搶占正在運(yùn)行任務(wù)的CPU使用權(quán),并將使用權(quán)交給進(jìn)入就緒狀態(tài)的優(yōu)先級更高的任務(wù)。這類操作系統(tǒng)有：Linux、VxWorks、WindowsCE。不可搶占型：在某個(gè)任務(wù)運(yùn)行時(shí)，就把CPU的控制權(quán)完全交給這個(gè)任務(wù)，直到它主動把CPU的控制權(quán)交出。一個(gè)任務(wù)的最長執(zhí)行時(shí)間不能確定，所以系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性也就大打折扣。,LOGO,嵌入式操作系統(tǒng)介紹,3嵌入式操作系統(tǒng)的特點(diǎn),可定制性嵌入式操作系統(tǒng)一般需要提供可添加或可裁減的內(nèi)核及其他功能?？梢浦残灾С直M可能多的微處理器，使用戶具有硬件選擇的靈活性。實(shí)時(shí)性嵌入式操作系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)，目標(biāo)在于滿足基本的實(shí)時(shí)性要求，而不強(qiáng)求特別高的實(shí)時(shí)性。比如：WinCE能夠滿足95%的嵌入式系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求。低資源占有性與普通PC機(jī)相比，嵌入式設(shè)備一般都配置少量RAM、很小的永久存儲空間等。系統(tǒng)資源少的特點(diǎn)決定了嵌入式操作系統(tǒng)必須盡可能地減小資源占有率。,LOGO,嵌入式操作系統(tǒng)介紹,4常見的嵌入式操作系統(tǒng),LOGO,第1.3節(jié)先修課程,先修課程,硬件類匯編語言模擬電子電路數(shù)字邏輯與數(shù)字電路計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)軟件類C語言程序設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)參考書籍Win