μcos-ii操作系统基础及其移植开发初步

《μcos-ii操作系统基础及其移植开发初步》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第2章可编程控制器的硬件结构第六章μCOS-II操作系统基础及其移植开发初步μCOS-II内核作为一种代码公开的嵌入式实时操作系统内核非常有特色，在规模不大的代码内实现了抢占式任务调度和多任务间通信等功能，任务调度算法也很有独特。该内核裁剪到最小状态后编译出来只有8K左右，全部内核功能（添加LWIP网络协议栈等）也就100K左右，资源消耗非常小。市面上一些ARM微处理器片上所带内存就已经足够一个裁剪合适的内核的简单应用，非常方便产品的开发设计。当前，μCOS-II是一个基本完整的嵌入式操作系统解决方案套件，包括μC/TCP-IP（IP网络协议栈）、μC/FS（文件系统）、μC/GUI（图形界

2、面）、μC/USB（USB驱动）、μC/FL（Flash加载器）等部件。但是这些部件不是公开代码的。还有一些比较重要的可能在嵌入式环境中发挥重要重要作用的部件，包括嵌入式数据库、POSIX兼容性接口、常用设备的驱动模块等。将来这个行业还会产生更多的重要部件需求，在互联网上的开源社区通常能够找到相应的开源代码包，并且可以进行移植。6.1实时操作系统基本原理与技术本节将主要讲述实时操作系统的基本原理和技术，通过对本章的学习读者可以了解掌握RTOS（RealTimeoperationSystem，实时操作系统）的基本特征、结构体系、重要指标、性能参数等重要理论，为全面掌握RTOS打下基础。6.1.

3、1实时操作系统基本特征根据IEEE实时UNIX分委会对实时操作系统的定义，实时操作系统的基本特征应表现为以下几个方面：·实时性：对外部事件作出反应的时间必须在限定的时间内，在某些情况下还需要是确定的，可重复实现的，不管当时系统内部状态如何，都是可预测的；··23·第2章可编程控制器的硬件结构异步并发事件响应能力：异步事件是指无一定时序关键随机发生的事件。如外部设备完成数据传输，实时控制设备出现异常情况等。实际环境中，嵌入式实时系统处理的外部事件往往不是单一的，这些事件往往同时出现，而且发生的时刻也是随机的，即异步的。实时软件应有能力对这类外部事件组有效地进行处理；·抢占式调度：为确保响应时间

4、，实时操作系统必须允许高优先级的任务一旦准备好，马上抢占低优先级任务的执行。·内存锁定：必须具有将程序或部分程序锁定在内存的能力，锁定在内存的程序减少了为获得该程序而访问磁盘的时间，从而保证了快速的响应时间；·快速启动，出错处理和自动复位功能；·优先级中断和调度机制：必须允许客户定义中断优先级和被度任务的优先级并指定如何中断服务；·连续文件存储机制：通常要求数据存储在连续文件上，以减少存取数据时的查找时间；·同步/互斥机制：提供同步和互斥共享数据使用和执行的手段；·应用程序和操作系统两种软件一体化；·需要独立的开发平台。实时操作系统能对来自外界的作用和信号在限定的时间范围内作出响应。它强调的

5、实时性、可靠性和灵活性。它与实时应用软件相结合成为有机整体，起着核心作用。由它来管理和调度各项工作，为应用软件提供良好的运行环境及开发环境。一般说来，实时操作系统提供系统调用来实现对上层实时应用程序的支持，而操作系统是以库的形式来实现这些支持。应用程序通过链接实时操作系统的库来获得实时支持。6.1.2实时操作系统关键技术指标评价一个实时操作系统一般可以从进程管理、任务调度、内存管理、任务通信、内存开销、任务切换时间和最大中断禁止时间等技术指标来衡量其优劣。·任务调度算法：RTOS的实时性和多任务能力在很大程度上取决于它的任务调度算法。从调度策略上来讲，可分为优先级调度策略和时间片轮转调度策略

6、；从调度方式上来讲，可分为可抢占式、不可抢占式和选择可抢占式调度方式；从时间片来看，分固定与可变时间片轮转两种方式。常用的调度算法有：RateMonotonic（发生率单调）、优先级与发生率成正比（LiuLay1973）、LotteryScheduler（彩票调度，Wald&Weih194）等；·上下文切换时间（ContextSwitchingTime）：在多任务系统中，上下文切换指当处理器的控制权由运行任务转移到另一个就绪任务时所发生的事件序列。当运行任务转为就绪、挂起、或删除时，另外一个被选定的就绪任务就成为当前任务。上下文切换包括保持当前任务的状态，决定哪个任务运行，恢复将要运行的那个

7、任务状态。保护和恢复上下文是依赖于相关处理器的。因此，上下文切换时间是影响RTOS性能的一个重要指标。·确定性（Determinism）：在实时操作系统中，在一定的条件下，系统调用运行的时间是可以预测的。但这并不意味着所有的系统调用都总是执行一个固定长度的时间，而不管系统的负载如何。系统调用的最大执行时间可以确定；·内存管理：通常内存管理分为两种模式：实时模式和保护模式；··23·第2章可编程控制器的硬件结构