第10章 嵌入式操作系统简介 (2学时)

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1、第10章嵌入式操作系统简介主要内容∑嵌入式系统概述∑嵌入式操作系统概述∑嵌入式操作系统实时内核与实现∑嵌入式操作系统实例介绍——μCLinux10.1嵌入式系统概述嵌入式系统设计是一门综合性的课程，涉及电子、计算机、自动控制等诸多专业知识，综合性强，可包括微机原理、单片机设计、操作系统等课程内容。嵌入式系统的定义¾嵌入式系统是“用于控制、监视或者辅助机器和设备操作的装置”;¾可以看出,此定义是从应用上考虑的，嵌入式系统是软件和硬件的综合体，还可以涵盖机电等附属装置。一般定义“以应用为中心、以计算机

2、技术为基础、软件硬件可裁剪、功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。”微机学会对嵌入式系统的定义¾嵌入式系统是以嵌入式应用为目的的计算机系统。可分为系统级、板级、片级¾系统级：各种类型的工控器、PC模块¾板级：各种类型的带CPU的主板及OEM产品¾片级：各种以单片机、DSP、微处理器为核心的产品嵌入式系统的几个重要特征（1）系统内核小¾由于嵌入式系统一般是应用于小型电子装置的，系统资源相对有限，所以内核较之传统的操作系统要小得多。（２）专用性强¾软件系统和硬件的结合非常紧密，一般要

3、针对硬件进行系统的移植。¾程序的编译下载要和系统相结合，这种修改和通用软件的“升级”是完全不同的概念。（3）系统精简¾一般没有系统软件和应用软件的明显区分，不要求其功能设计及实现上过于复杂，利于控制系统成本，同时也利于实现系统安全。（4）开发走向标准化嵌入式系统与通用计算机系统的异同特征嵌入式系统通用计算机系统外观独特，面向应用，各不相同具有台式机、笔记本等标准外观组成面向应用的嵌入式微处理器，总通用处理器、标准总线和外设。线和外部接口多集成在处理器内软件和硬件相对独立安装卸载部。软件与硬件紧密集

4、成在一起运行方式基于固定硬件，自动运行，不可用户可以任意选择运行修改开发平台一般采用通用计算机开发平台是通用计算机二次开发性一般不能再做编程开发应用程序可重新编制应用程序固定。应用软件与操作系统整合多种多样，与操作系统相互独立一体，在系统中运行嵌入式系统的广泛应用过程控制：食品加工、化工厂汽车业：发动机控制、防抱死系统办公自动化：传真机、复印机计算机外设：打印机、扫描仪通信类：交换机、路由器民用消费：微波炉、洗碗机、洗衣机、数码相机……10.2嵌入式操作系统概述¾从原理上说，嵌入式操作系统仍旧是一

5、种操作系统，因此它同样具有操作系统在进程管理、存储管理、设备管理、处理器管理和输入/输出管理等方面的基本功能。¾其中，嵌入式内核是嵌入式操作系统的核心和必备部分，而其他部分可以根据需求来确定是否需要。基本概念¾是一种支持嵌入式系统应用的操作系统软件，通常包括与硬件相关的底层驱动软件、系统内核、设备驱动接口、通信协议、图形界面、标准化浏览器等。¾与通用操作系统相比较，嵌入式操作系统在系统实时高效性、硬件的相关依赖性、软件固态化以及应用的专用性等方面具有较为突出的特点。基本概念一般情况下，嵌入式操作系

6、统可以分为两类：1、面向控制、通信等领域的实时操作系统，2、面向消费电子产品的非实时操作系统，包括个人数字助理(pda)、移动电话、机顶盒、电子书、webphone等。实时系统是指：能在确定的时间内执行其功能,并对外部的异步事件做出响应的计算机系统。其操作的正确性不仅依赖于逻辑设计，而且与这些操作进行的时间有关。基本概念嵌入式操作系统的发展经历了4个比较明显的阶段第一阶段：无操作系统的嵌入算法阶段，1.是以单芯片为核心的可编程控制器形式的系统，同时具有与监测、伺服、指示设备相配合的功能。2.这种系

7、统大部分应用于：专业性极强的工业控制系统中，一般没有操作系统的支持，通过汇编语言编程对系统进行直接控制，运行结束后清除内存。这一阶段系统的主要特点是：1.系统结构和功能都相对单一，处理效率较低，存储容量较小，几乎没有用户接口。2.由于使用简便、价格很低，以前在国内工业领域应用较为普遍，但是已经远远不能适应需要大容量存储介质的现代化工业控制和新兴的信息家电等领域的需求。第二阶段：以嵌入式cpu为基础、以简单操作系统为核心的嵌入式系统这一阶段系统的主要特点是：¾cpu种类繁多，通用性比较差；¾系统开销

8、小，效率高；¾一般配备系统仿真器，操作系统具有一定的兼容性和扩展性；¾应用软件较专业，用户界面不够友好；¾系统主要用来控制系统负载以及监控应用程序运行。第三阶段：通用的嵌入式实时操作系统阶段以嵌入式操作系统为核心的嵌入式系统。这一阶段系统的主要特点是：¾嵌入式操作系统能运行于各种不同类型的微处理器上，兼容性好；操作系统内核精小、效率高，并且具有高度的模块化和扩展性；¾具备文件和目录管理、设备支持、多任务、网络支持、图形窗口以及用户界面等功能；¾具有大量的应用程序接口(api)，开发