《微型计算机控制技术》教程第八章.ppt

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1、微型计算机控制技术第八章嵌入式操作系统基础形形色色的嵌入式系统已经影响着生活的方方面面。嵌入式系统将与控制对象浑然一体，无处不在，识别出单纯的嵌入式系统将变得越来越难，以至于有专家预言，“嵌入式”这个术语将来会不再使用。8.1嵌入式系统8.1.1嵌入式系统的基本概念嵌入式系统（EmbeddedSystem）一般定义:以应用为中心，以计算机技术为基础，软件硬件可裁剪，能满足应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统先进的计算机技术、半导体技术、电子技术和各个行业的具体应用相结合,可以实现对其他设备的控制、监视或管理等功能通常由嵌入式处理器、嵌入式外围设备、嵌入

2、式操作系统和嵌入式应用软件等几部分组成。嵌入式操作系统的主要指标：实时性高效率安全稳定性可靠性结构紧凑，易于剪裁良好的开放性高效、易用与可视化的集成开发环境8.1.2嵌入式系统的体系结构8.1.3嵌入式系统的特点①面向特定应用，一般都有实时要求②先进的计算机技术、半导体工艺、电子技术和通信网络技术与各领域的具体应用相结合③升级换代也和具体产品同步进行；④硬件和软件都必须高效率地设计，量体裁衣，去除冗余⑤软件一般都固化在存储器芯片或处理器的内部存储器中⑥本身不具备自举开发能力，必须开发工具和开发环境8.1.4嵌入式系统的类型按硬件规模分为：系统级模块级芯片级按实时性能分为：非实时系统

3、软实时系统硬实时系统8.2嵌入式操作系统8.2.1嵌入式操作系统的基本概念嵌入式操作系统（EmbeddedOperatingSystem,EOS）是具备相应的存储器管理分配、中断处理、任务间通信和定时器响应，以及提供多任务处理等功能的稳定安全的软件模块集合。是支持嵌入式系统应用的操作系统软件，是嵌入式系统极为重要的组成部分，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。嵌入式操作系统的特点。系统实时高效性硬件的相关依赖性软件固态化应用的专用性可分为：面向控制、通信等领域的实时操作系统面向诸如个人数字助理（PDA）、移动电话、机顶盒、电

4、子书等电子产品的非实时操作系统嵌入式实时操作系统（ERTOS）的特点为满足嵌入式实时系统开发的需求实时性强性能稳定内核代码短小1．嵌入式操作系统发展的四个阶段(1)无操作系统的嵌入算法(2)以嵌入式CPU为基础、简单操作系统为核心的嵌入式系统(3)通用的嵌入式实时操作系统(4)基于Internet的嵌入式系统2．嵌入式操作系统的特点①可装卸性，开放性、可伸缩性的体系结构②强实时性③接口统一，提供各种设备驱动接口④操作方便、简单，提供友好的图形GUI⑤提供强大的网络功能，为各种移动计算设备预留接口。⑥强稳定性，弱交互性。⑦固化代码⑧更好的硬件适应性，也就是良好的移植性8.2.2嵌入式

5、操作系统的实现技术1．主要技术特性(1)内核的占先特性(2)调度策略单一比率调度算法（RMS）最早期限优先算法（EDF）实际策略常常是各种因素的折中。(3)任务优先级分配方法(4)时间的可确定性2．嵌入式操作系统的功能(1)多任务管理及快速的任务切换(2)任务之间的通信与同步(3)迅速的中断响应与中断服务(4)高精度的时钟控制(5)高效率的内存管理(6)安全稳定的文件系统管理(7)方便快捷的网络服务3．嵌入式操作系统的任务调度(1)嵌入式操作系统的调度算法先来先服务调度算法按照时间片循环轮转调度算法优先级调度算法具有时间片循环轮转的优先级调度算法(2)嵌入式操作系统的实时调度机制每

6、一个实时任务都有合理的机会被调度运行优先级高的实时任务获得更好的运行机会大多数采用基于优先级的抢占式调度机制(3)实时调度模块的基本功能当前运行任务与其他任务优先级的比较保存当前运行任务现场信息从就绪队列中按照一定的规则选出一个任务进入运行状态恢复即将进入运行状态的任务的现场信息将处理器控制权交给新任务8.2.3嵌入式操作系统的性能指标1．任务切换时间（TaskSwitchingTime）2．抢占时间（PreemptionTime）3．中断延迟时间（InterruptLatencyTime）4．信号量混洗时间（SemaphoreShufflingTime）5．死锁解除时间（Dead

7、lockBreakingTime）6．数据包吞吐率（DatagramThroughputTime）8.2.4嵌入式操作系统的占先特性分类1．使用非占先式内核的嵌入式操作系统优点：可以使用不可重入函数简单，占用内存，特别是RAM要少得多几乎不需要使用信号量保护共享数据缺点：响应时间不确定开发人员必须时刻保护决定将CPU转交给其他任务的时间商业软件几乎都不使用非占先式内核2．使用占先式内核的嵌入式操作系统当系统响应时间很重要时，要使用占先式内核使用占先式内核使任务级响应时