嵌入式系统设计与实例开发05293

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1、嵌入式系统设计与实例开发——基于32位微处理器与实时操作系统第八讲基于C/OS-Ⅱ的软件设计北京航空航天大学机器人研究所王田苗　魏洪兴uCOS-II的不足之处只有多任务调度的简单内核内存管理过于简单，几乎没有动态内存管理功能文件系统和图形界面需要外挂对于设备驱动程序没有专门统一的接口对COS-II进行必要的扩展要想实现一个相对完整、实用的嵌入式操作系统，还需要相当多的扩展性的工作。如：建立了FAT兼容的文件系统外设及驱动程序的实现基于Unicode的汉字库基本绘图函数的实现其它实用API函数基于COS-II扩展RTOS的体

2、系结构1．系统外围设备的硬件部分系统外围设备的硬件部分包括：液晶显示屏（LCD）、USB通信模块、键盘、海量Flash存储器、系统的时钟和日历。外围设备的硬件部分是保证系统实现指定任务的最底层的部件。2、驱动程序模块驱动程序是连接底层的硬件和上层的API函数的纽带，有了驱动程序模块，就可以把操作系统的API函数和底层的硬件分离开来。硬件的改变、删除或者添加，只需要随之改变、删除或者添加提供给操作系统的相应的驱动程序就可以了。而不会影响到API函数的功能，更不会影响到用户的应用程序。3．操作系统的API函数在操作系统中提供标准的应

3、用程序接口（API）函数，可以加速用户应用程序的开发，统一应用程序的标准，同时也给操作系统版本的升级带来了方便。在API函数中，提供了大量的常用模块，可以大大简化用户应用程序的编写。4．实时操作系统的多任务管理C/OS-Ⅱ作为操作系统的内核，主要的任务就是完成多任务之间的调度和同步。5．系统的消息队列这里所说的系统的消息队列是以C/OS-Ⅱ的消息队列派生出来的系统消息传递机制，用来实现系统的各个任务之间、用户应用程序的各个任务之间以及用户应用程序和系统的各个任务之间的通信。6．系统任务系统任务主要包括液晶显示屏（LCD）的刷

4、新任务、系统键盘扫描任务。这两个任务是操作系统的基本任务，随着操作系统的启动而运行。7．用户应用程序用户的应用程序建立在系统的主任务（Main_Task）基础之上。用户应用程序主要通过调用系统的API函数对系统进行操作，完成用户的要求。在用户的应用程序中也可以创建用户自己的任务。任务之间的协调主要依赖于系统的消息队列。嵌入式文件系统什么是文件系统（FileSystem)文件系统的定义——处理文件的操作系统的部分称为文件系统.是操作系统中统一管理信息资源的一种软件，管理文件的存储、检索、更新，提供安全可靠的共享和保护手段，并且方便

5、用户使用文件系统的功能——文件的构造、命名、存取、保护等。文件系统的存储媒质——磁盘（软盘、硬盘）、光盘、FLASH（盘）、RAM、ROM、网络甚至设备等基于NANDFLASH的嵌入式文件系统FLASH读写的特点（1）必须以Page为单位进行读写；（2）写之前必须先擦除原有内容；（3）擦除操作必须对Block进行，即一次至少擦除一个Block的内容针对这种情况，将Flash的一个Page定为1个扇区，将其1个Block，32个扇区定为一个簇，这样，簇的容量刚好为512＊32＝16K，满足FAT16对簇大小的要求FLASH文件系统

6、的要求（1）掉电安全：嵌入式系统的运行环境一般比较恶劣，但同时又要求有较高的可靠性。这就对FLASH文件系统进出了较高的要求，无论程序崩溃或系统掉电，都不能影响文件系统的一致性和完整性，文件系统的写入、垃圾回收等操作对系统异常中止都非常敏感，极易造成数据丢失和数据垃圾，在文件系统设计和选用时应考虑；（2）平均使用（wear-leveling)：由于FLASH扇区的擦除次数有限制，要求能够均匀使用各扇区，以延长FLASH的使用寿命；（3）高效垃圾回收（garbagecollection)：任何存储器在分配使用一段时间后，都会出现空

7、区和碎片数据，为保证存储空间的使用率。方法是先移动扇区数据，再擦除整个扇区；（4）低空间消耗（lovoverhead)：指文件系统管理结构在FLASH存储器上的空间消耗，该空间用于FS建立，而不能用于实际数据的存储，可以提高有用数据的存储空间FLASH文件系统的分类（1）集中管理文件系统特点：存储器空间的使用信息集中存放在存储器的某个地方，存储器的其它区域用于存放数据，数据必须依赖关键信息区才能被索引和使用缺点：需要大量缓存空间，当某扇区需要更新时，先将扇区数据备份到RAM中，再进行擦除操作，最后将修改后的备份写入FLASH，难

8、以保证掉电安全，不能均匀使用存储器空间，特别是关键信息区，对文件系统的使用都会改写该区，导致FLASH快速损坏；FLASH文件系统的分类（2）线性文件系统概述：每个文件相关的信息都连续存放在存储器中，实现简单，读写快速，文件系统的关键信息分布存放；优点：安全性好