嵌入式系统软件嵌入式系统软件.pdf

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1、1.嵌入式操作系统嵌入式系统软件¢嵌入式操作系统是个集合,而且是个无限集合–监控程序Æ常规操作系统杨剑锋(红外线Æ紫外线)–一维和多维¢许多嵌入式操作系统的内核是微内核结构¢嵌入式操作系统常常有实时要求–早期:嵌入式操作系统=实时操作系统¢许多嵌入式操作系统都不带磁盘–近期:–根本不支持文件系统»1)手持计算机和掌上计算机的出现;–结构上为了设备驱动而支持文件系统，但不»2)CPU速度的提高;支持文件系统的文件存储功能»3)常规操作系统增加实时进程调度的支持,如POSIX.4Æ嵌入式操作系统<>实时操作系统

2、¢许多嵌入式操作系统不采用存储管理技–对任何一个应用程序做细微的修改，都得重术,即不支持虚拟存储技术新生成整个系统，并且“下载”之；–系统调用的界面太庞大；¢许多嵌入式操作系统不划分“系统空间”和–共享变量的访问，需要谨慎对待；“用户空间”–把通用操作系统上的应用移植过来需考虑–操作系统的“内核”与外围应用程序之间不再“可重入”的问题；有物理的边界;–系统中所谓“进程”实际上全都是内核线程»静态连接、系统调用、进程调度/切换12.RTOS¢不分系统空间和用户空间<>必须静态连接–如DOS、CP/M的INT2

3、1¢是否实时¢不分系统空间和用户空间<>不能用页面映–一方面是多大程度上充分发挥硬件潜力，即射技术综合速度快慢的问题；–但只用于不同进程之间，而非不同空间之间–另一方面同时也是反映的速度在多大的程度¢即使采用了存储管理，基本上都不采用页上得到保证的问题面交换技术¢重启动技术（watchdog）¢中断延迟（InterruptLatency）¢调度延迟（SchedulingLatency）事件或软中断⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯→–中断不可嵌套–中断处理程序进程处理–LINUX的BottomHalf–一般调度算法（

4、RoundRobin）不能及时选–中断可嵌套：优先级中断中»大多微处理器不支持；»LINUX不支持；–基于优先级调度算法，一般能及时选中»UNIX支持»如果目标进程优先级低呢？–与指令集有关–可剥夺调度和不可剥夺调度–DMA操作有关»LINUX是属于什么调度？–保证系统调用的原子性有关Linux既不是完全的可剥夺，也不是完全的不可剥夺¢上下文切换延迟（ContextSwitchLatency）¢只要发生调度，就能选中目标进程吗？–大小取决于CPU和操作系统–根据时间片的耗用调整优先级–采用MMU>不采用MM

5、U–拉开距离，分等级¢对实时进程而言，“应该没有问题”不够。¢是否可以不用中断、也不用调度，回到最简单的“监控程序”?2实时性简介实时调度分类¢各种实时操作系统的实时调度算法从调度策略¢对于什么是实时系统，POSIX1003.b作了这上可以分为如下三种类别：基于优先级的调度样的定义：指系统能够在限定的响应时间算法（Priority-drivenscheduling-PD）、基于内提供所需水平的服务CPU使用比例的共享式的调度算法（Share-drivenscheduling-SD）、以及基于时间的进程¢实时

6、系统根据其对于实时性要求的不同，调度算法（Time-drivenscheduling-TD）可以分为软实时和硬实时两种类型¢从调度方式上来讲可以分为：可抢占、不可抢¢一个计算机系统为了提供对于实时性的支占；从时间片来分：固定时间片、可变时间片持，它的操作系统必须对于CPU和其他资源进行有效的调度和管理，即实时调度实时性改造实时多任务OS－RTOS¢对操作系统实时性的扩展可以从两方面¢单片机进行:向外扩展和向上扩展–无os¢向外扩展是从范围上扩展，让实时系统–主程序支持的范围更广，支持的设备更多¢RTOS¢向

7、上扩展是扩充操作系统内核，从功能–资源包装上扩充系统的实时处理–API–可移植（只要1－4%)实时系统实时操作系统与I/O¢在实时计算中，系统的正确性不仅仅依¢实时操作系统还需要有效的中断处理能赖于计算的逻辑结果而且依赖于结果产力来处理异步事件和高效的I/O能力来处生的时间理有严格时间限制的数据收发应用。就是:¢响应时间限定¢●系统应该有在事先定义的时间范围内¢可预知识别和处理离散的事件的能力。¢●系统能够处理和存储控制系统所需要的大量的数据。3RTOS与分时系统¢周期性的系统¢事件响应时间限定¢非周期性系

8、统¢事件随机到达¢硬实时系统¢系统可确定性–灾难后果¢软实时系统–性能下降Rtos的历史嵌入式软件开发平台¢1）早早期的监控系统¢RTOS–系统init¢标准化–时钟¢可移植–简单的任务调度¢设备独立¢2）专用实时OS–依赖于特定硬件–移植性不好¢3）通用RTOSRTOS基本struct¢实时多任务core¢RTOS的系统调用–任务管理:多任务和基于优先级的任务调度¢90%以上的设备独立–定时器:系统的实时时钟服