第七讲 嵌入式操作系统概述new

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1、嵌入式系统概论第七讲嵌入式操作系统概述东南大学国家专用集成电路系统工程技术研究中心Sep2006No.1目录¾复习嵌入式系统硬件设计概述¾OS概述¾嵌入式操作系统的基本原理•任务和调度•任务同步和通信•中断,时钟及其他¾嵌入式操作系统ASIXOS举例Sep2006No.2复习－嵌入式系统硬件设计¾电源设计•LDO：低压差线性稳压器，输出纹波小，效率较低；•DC-DC：开关稳压电源，效率高，产生噪声；¾存储器设计•NORFLASH：SRAM总线接口，程序存储器，容量小，价格高•NANDFLASH：I/O接口，

2、数据存储器，容量大而便宜，存在位反转和坏区；•SDRAM：同步动态RAM，时序比SRAM总线接口复杂，行列交叉地址，需要动态刷新。¾人机接口•LCD：STN/TFT液晶显示屏，LCD控制器－LCD驱动器－液晶屏•键盘设计：N*N键盘使用N＋1接口实现的方法Sep2006No.3复习－嵌入式系统硬件设计¾通信和接口•UART：通用异步串口•古老的协议：RS232/RS485•SPI：同步串行接口•I2CSDA、SCL两线制串行总线•USB：通用串行总线¾可编程器件•基于乘积项（Product-Term)的PL

3、D结构/CPLD•基于查找表（Look-Up-Table)的PLD结构/FPGA•CPLD和FPGA的区别•可编程器件的设计流程ò硬件描述语言ò逻辑仿真ò逻辑综合ò布局布线ò后仿真Sep2006No.4目录¾复习嵌入式系统硬件设计概述¾OS概述¾嵌入式操作系统的基本原理•任务和调度•任务同步和通信•中断,时钟及其他¾嵌入式操作系统ASIXOS举例Sep2006No.5操作系统概述¾OS是位于计算机硬件系统之上，控制和管理计算机软硬件资源，为用户提供便捷使用计算机的程序集合¾OS的作用：•管理计算机：OS用来

4、更有效的管理和分配系统的硬、软件资源，使得其能够发挥更大的作用。•使用计算机：OS通过内部复杂的综合处理，为用户提供友好、快捷的操作界面，以便用户无需了解计算机软、硬件的细节就能方便地使用计算机¾OS的主要功能•进程管理•存储管理•设备管理•文件管理•用户接口/作业管理Sep2006No.6OS的功能¾进程管理•程序及其数据在计算机上的一次执行过程，是操作系统进行资源分配和调度有的一个独立单位。主要是按照某种原则分配进程资源。（正在执行的程序的管理，单线程和多线程）•线程：线程ID，程序计数器，寄存器集合，

5、堆栈和属于同一进程的其他线程共享其代码段，数据段和其他资源）¾存储管理•主要是管理内存资源，提高内存的利用率¾设备管理•制定分配和使用设备的策略，最大限度的实现并行操作¾文件管理，•有效管理文件的存储空间¾用户接口：用户界面Sep2006No.7进程，线程和任务的关系¾进程一般都拥有自己的独立内存空间，进程间的内存空间彼此隔离，以此实现保护。所以进程的实现有赖于硬件的支持（MMU）多进程，单线程¾在多线程的系统中，进程更像是一个容器的概念，这个容器规定了线程运行的内存空间，每个线程拥有自己独立的堆栈，是最小

6、的可调度多进程，多线程单元¾对于嵌入式系统而言，由于很多嵌入式处理器没有MMU，所以每个可调度单元虽然拥有自己的堆栈，但是却运行在同一内存空间，我们称其为任务内存空间任务单进程，多线程Sep2006No.8嵌入式软件的发展－循环轮询系统¾单线程程序Single-threadedprogram也称为顺序程序Sequentialprogram,它分为两种：¾循环轮询系统:(PollingLoop)最简单的软件结构是循环轮询,程序依次检查系统的每一个输入条件,一旦条件成立就进行相应的处理其通常的软件结构如下•优点

7、:ò对于简单的系统而言便于编程和理解ò没有中断的机制程序运行良好不会出现随机的问题•缺点:ò有限的应用领域(由于不可确定性)ò对于大量的I/O服务的应用不易实现;ò大的程序不便于调试,initialize()CheckforminputWhile(true){if(condition_1)action_1();Dosomework……if(condition_2)action_2();……if(condition_n)acition_n();}RepeatSep2006No.9嵌入式软件的发展－前后台系统¾

8、单线程程序第二种：前后台系统(Foreground/Background)，这种系统可称为或超循环系统(Super-Loops)。•应用程序是一个无限的循环，循环中调用相应的函数完成相应的操作，这部分可以看成后台行为(background)。•中断服务程序处理异步事件，这部分可以看成前台行为（foreground）。后台也可以叫做任务级。前台也叫中断级。•时间相关性很强的关键操作(Criticaloperatio