第10章 嵌入式操作系统简介

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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——CLinux10.1嵌入式系统概述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，总线和外部接口多集成在处理器内部。软件与硬件紧密集成在一起通用处理器、标准总线和外设。软件和硬件相对独立安装卸载运行方式基于固定硬件，自动运行，不可修改用户可以任意选择运行或修改生成后再运行开发平台采用交叉开发方式，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

2、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一体，在系统中运行多种多样，与操作系统相互独立10.2嵌入式操作系统概述10.2.1嵌入式软件系统的体系结构10.2.2嵌入式操作系统从原理上说，嵌入式操作系统仍旧是一种操作系统，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。大致经历了以下几个阶段：（1）无操作系统阶段（2）简单操作系统阶段（3）实时操作系统阶段（4）面向Internet的阶段10.3实时内核及其实现10.3.1任务管理与调度1．任务:每个任务是一个独立的执行线程，可以与其他的

3、并发任务竞争处理器时间。2．任务管理:可以通过创建、删除、挂起、解挂、设置优先级等操作对任务进行管理3．任务的调度算法:多采用基于静态优先级的可抢占式调度，任务优先级是在运行前通过某种策略静态分配好的，一旦有优先级更高的任务就绪，就马上进行调度。4．任务的构建模型:采用单进程/多线程模型，或简单地称为任务模型5．任务的组成:代码、数据、堆栈6．任务的属性：与任务相关的参数就是任务的属性，包括任务的优先级（Priority）、任务的周期（Period）、任务的计算时间（ComputationTime）、任务的就绪时间（ReadyTime），任务的截止时间（Deadlin

4、e）。10.3.2中断和时间管理1．中断2．时间管理模块任务的执行时间、任务的挂起时间、时钟节拍等与时间相关联的数据是控制实时系统的关键参数，必须有一个明确的管理方式。3．中断管理功能4．时间管理功能10.3.3任务间同步、互斥与通信及其实现嵌入式系统中使用任务间原语实现任务的同步和通信。1．信号量操作系统对信号量提供初始化、等待信号量、发送信号量等操作2．事件是指一种表明预先定义的系统事件已经发生的机制。一个事件就是一个标志；每个事件由在事件集变量中的某一位表示。3．消息消息是传递信息的媒介。任务间的通信方式可分为直接通信和间接通信4．管道提供非结构化数据交换和实现

5、任务间同步的内核对象5．异步信号信号是当某事件发生时产生的一个软件中断，它将信号接收者从其正常执行路径转到相关的异步处理子程序。信号的种类及其编号依赖于系统对异步信号的主要操作包括：安装异步信号处理例程，发送异步信号到任务。6．共享内存实现任务间通信最常用的方法是使用共享数据结构，尤其是当所有任务都在同一地址空间的条件下。7．任务间的耦合度在嵌入式多任务系统中，任务间的耦合程度是不一样的。8．任务优先级反转即高优先级任务需要等待低优先级任务释放资源。10.3.4内存管理和I/O管理1．内存管理对内存管理的普遍要求是最小的碎片、最小的管理负载和确定的分配时间。通常不采用

6、虚拟存储管理，而采用静态内存分配和动态内存分配（1）嵌入式实时操作系统在内存管理方面需要考虑如下因素：①内存管理方式应简捷。②在嵌入式实时操作系统中一般不使用虚拟存储技术③内存保护可以采用平面内存模式，即不保护方式。（2）内存管理机制可分为静态分配和动态分配两种模式（3）常用的嵌入式内存管理方式有定长存储区和可变长存储区两种（4）内存保护可通过硬件提供的MMU（MemoryManagementUnit）来实现。2．I/O管理嵌入式的I/O系统主要由I/O设备、相关设备驱动程序、I/O子系统组成10.4嵌入式操作系统实例介绍——CLinuxCLinux表示Micr

7、o-Control-Linux，意指“针对微控制领域而设计的Linux系统”。CLinux是由Linux2.0内核发展而来，是专为没有MMU的微处理器（如ARM7TDMI，Coldfire等）设计的嵌入式Linux操作系统。1．CLinux系统架构主要由三个基本部分组成：引导程序、CLinux内核（由内存管理、进程管理和中断处理等构成）和文件系统。2．内存管理CLinux采用实存管理策略，即通过地址总线对物理内存进行直接访问。仍然采用存储器的分页管理。因为系统不含MMU，所以无法使用磁盘交换空间。3．文件系统CLinux系统多采用Romfs