浅谈嵌入式系统的设计理念[1]

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1、科技信息博士·专家论坛浅谈嵌入式系统的设计理念武汉软件职业学院　杨敬杰[摘　要]嵌入式系统通常是指操作系统和功能软件集成于计算机硬件系统之中,简单地说就是系统的应用软件与系统的硬件一体化。具有软件代码少,高度自动化,响应速度快等特点。特别适合于要求实时和多任务的系统。本文就嵌入式系统的基本组成和实时操作系统进行分类,提出嵌入式系统设计中的若干问题。最后,对两种嵌入式操作系统WindowsCE和Linux进行了分析和比较,并结合一个Linux嵌入式编程实例对设计理念进行了进一步的说明。[关键词]嵌入

2、式　操作系统　编程　设计　理念　　众所周知,我们经常从ATM中取钱,使用移动电话或是家进行特定操作的一段代码,来“准同时”地运行。这意味着看上去用电器,在这些设备中存在微处理器就是人们常说的嵌入式系各个任务似乎是在同时运行,同时做很多特定的工作。不但如统。每年都有几十亿的微处理器和微控制器销售用于嵌入式系此,RTOS还是一个可靠性和可信性很高的实时内核,将CPU统,这其中大部分用于消费类电子产品。那么嵌入式系统是如何时间、中断、IöO、定时器等资源都包装起来,留给用户一个标准定义的呢?嵌入式系统通

3、常是指操作系统和功能软件集成于计的API,并根据各个任务的优先级,合理的在不同任务之间分配算机硬件系统之中,简单地说就是系统的应用软件与系统的硬CPU时间。件一体化。具有软件代码少,高度自动化,响应速度快等特点。特“实时”,首要任务是调度一切可利用的资源完成实时控制别适合于要求实时和多任务的系统。由此可以看出嵌入式系统任务,其次才着眼于提高计算机系统的使用效率。简单说就是嵌的特性,是利用有限的资源来完成一系列预先定义或特定的功入式系统能够响应外部事件的同时,也能完成等待其他任务或能。进程的操作,重

4、要特点是满足时限的要求。通常又分为“硬实时”一.嵌入式系统的基本组成和“软实时”。硬实时是指在特定时间内完成一个事件,通常有十嵌入式系统种类繁多,有资源开销很少的IC卡,也有功能几个微秒到几毫秒,例如视频数据流的处理或是自动引擎上脉较强的网络计算机系统。这些嵌入式操作系统从功能到性能各冲的处理;软实时应用于那些不要求硬实时的场合,当超过了截具特色,为各种硬件环境及应用提供了相应的支持和服务。止时限也不会破坏系统的完整性,但对系统会产生不利的影响。当前,许多嵌入式系统都有一个多任务核心,以满足多种嵌

5、例如,当POS机不能读出代码时,可能是刷卡太快,系统产生错入式系统的需要。对于系统核心的功能,各种嵌入式系统差别较误,可以再次查询识别。无论硬实时还是软实时的操作系统与桌大,但即使是微内核系统,系统核心也负责完成如下一些基本任面或大型机操作系统的区别如下:务:进程间通讯、线程调度、中断和内存管理等。1.受限的中断服务:有一个允许系统转向处理中断的最大在一些嵌入式系统中,窗口系统没有被采用,随着嵌入式操时间;作系统的广泛应用,嵌入式系统性能的提高,窗口系统越来越成2.基于优先级的调度:在实时系统中,

6、所有任务都被安排某为许多嵌入式操作系统的重要内容。窗口系统一般具有如下一个优先级,这个优先级可能基于一些准则(包括运行时间);些基本功能:窗口管理功能、接口、提供菜单、按钮、编辑框、列表3.悬挂任务:所有任务和队列能被一些已经准备就绪的高框、组合框、控件框、滚动条、对话框和默认窗口等多种窗口界面优先级的任务或队列悬挂;对象。4.可衡量性:操作系统所提供的服务不是单一的,而是作为许多嵌入式操作系统都有文件系统,一般支持ROM、一系列的调度模块和库。RAM、FLASH和外接卡文件系统,提供文件的创建、

7、打开、读写除了这四点外,在实时和桌面OS之间还有其他的区别,就和检索等功能。是处理更多终端应用的需要、嵌入式开发的需要和利用有限资设备驱动是大多嵌入式系统的重要内容,驱动内容包括源的需要。最重要的是对RAM的需求,考虑到大部分嵌入式系RS232接口、网络设备、LCD、笔、鼠标、触摸屏等。统的成本和体积,OS必须能高效地使用内存、防止产生存储碎嵌入式设备正逐渐成为主要的互联网接入设备,与之对应,片;在任务完成时能够重用内存;当任务创建时用最小的内存,嵌入式操作系统也必须支持相关的网络协议,目前许多嵌

8、入式提供有效的椎栈结构。再一个重要的就是调度算法,因为这些是系统都支持TCPöIP。系统性能的核心。由于终端的应用对象不同,开发了各种各样的二.实时操作系统(RTOS)算法,希望能选择一种算法在最节省资源的情况下满足相应的随着竞争的日渐激烈,决定了对开发工具的需求是嵌入式需要。已使用的一些算法有:启发式调度算法、周期调度算法、固市场的一个重要的方面。嵌入式系统开发工具的重要环节是实定时间调度算法、简单优先级调度算法、单调调度算法、截止时时操作系统,还包括支持它们编程的工具:源代码调