嵌入式实时操作系统的基本概念要点分析.ppt

第1章 嵌入式实时操作系统的基本概念 本章内容 嵌入式系统的基本概念 嵌入式操作系统的基本概念 实时操作系统的概念 uCOS-II简介 嵌入式系统的基本概念 嵌入式系统出现的原因 设备智能化的要求 处理器应用领域扩展的要求 嵌入式系统的含义 嵌入到对象系统中，实现智能化控制的计算机系统—有别于通用的计算机系统 具有较强的处理能力，一般为32位单片机—有别于单片机机系统 三要素：嵌入性、专用性、计算机系统 构造方法 以应用为中心，以计算机技术为基础，采用可剪裁的软硬件，适用于对功能、可靠性、成本，体积功耗等有严格要求的专用计算机系统，用于实现对其他设备的控制、监视或管理等功能 嵌入式系统的基本概念 嵌入式系统的发展方向 高性能，可靠性，低功耗，廉价 嵌入式系统的基本概念 嵌入式系统的发展历程 嵌入式系统出现于20世纪60年代，40多年来随着计算机技术、电子信息技术的发展，嵌入式系统的各项技术蓬勃发展，市场迅猛扩大，已深入到生产和生活的各个角落 嵌入式系统发展的三个阶段 嵌入式系统的出现和兴起（1960-1970） 嵌入式系统走向成熟、软件、硬件不断完善（1971-1989） 嵌入式系统向纵深化方向发展（1990-现在） 嵌入式系统的出现和兴起1960-1970 第一代电子管计算机（1946-1957），无法满足嵌入式计算所要求的体积小、重量轻、耗电小、可靠性高、实时性强等要求 60年代，第二代晶体管计算机系统开始应用： 第一台机载专用数字计算机是美国海军为轰炸机“民团团员”号研制的多功能数字分析器(Verdan) 1962年美国乙烯厂实现了工业装置中的第一个直接数字控制系统 1965-1970年，第三代集成电路化计算机系统的应用 第一次使用机载数字计算机控制：1965年发射的Gemini3号 第一次通过容错来提高可靠性：1968年阿波罗4号、土星5号 嵌入式系统走向成熟1971-1989 嵌入式系统大发展是在微处理器问世以后 1971年11月，Intel公司推出了第一片微处理器Intel4004 人门再也不必为设计一台专用机而研制专用的电路、专用的运算器，只需要以微处理器为基础进行设计 1976年，第一个单片机Intel8048出现 1982年第一个DSP出现，比同期的CPU运算速度快10-50倍 80年代后期，第三代DSP出现 软件技术的进步使嵌入式系统不断完善 早期采用汇编语言，不采用操作系统 现在使用高级语言，采用操作系统 嵌入式系统向纵深化方向发展 应用充分普及：工业控制、数字化通讯、数字化家电 汽车：50个以上的嵌入式微处理器 飞机：70个以上嵌入式系统 嵌入式微处理器32位、64位 嵌入式系统开发工具十分丰富 形成了嵌入式系统开发产业 嵌入式系统与通用系统的区别（1） 嵌入式系统中运行的任务是专用而确定的 心脏监视嵌入式系统，只需要运行信号输入、处理、心电图显示的任务 如果要更改任务，需要对整个系统进行重新设计 桌面通用系统需要支持大量的、需求多样的应用程序 对系统中运行的程序不作假设 程序升级、更新方便 嵌入式系统与通用系统的区别（2） 嵌入式系统往往对实时性提出很高的要求 实时系统：指系统能够在限定的响应时间中，提供所需水平的服务 嵌入式实时系统可分为： 强实时型：us-ms级 一般实时型：ms-s级 弱实时型：s级以上 嵌入式系统与通用系统的区别（3） 嵌入式系统中使用的一般是实时操作系统 嵌入式实时操作系统数量众多 VxWorks Windows CE pSOS uCOS 国产嵌入式实时操作系统 HOPEN DeltaOS SmartOS 嵌入式系统与通用系统的区别（4） 嵌入式系统运行需要高可靠性保障，比桌面系统的故障容忍能力要弱很多 嵌入式系统需要忍受长时间、无人值守条件下的运行 嵌入式系统运行环境恶劣 嵌入式系统与通用系统的区别（5） 嵌入式系统大都有功耗约束 手机、PDA等需要有尽可能长的待机时间 引入间歇工作方式，降低功耗，节约能量 嵌入式系统与通用系统的区别（6） 嵌入式系统比桌面通用系统可用资源少得多 为降低系统的成本，降低功耗，系统资源配置采用够用应行的原则 嵌入式系统开发要使用专用的工具和特殊的方法 开发：交叉编译器，交叉链接器 调试：仿真器、虚拟机 更新：在线升级 嵌入式系统与通用系统的区别（7） 嵌入式系统开发是一项综合的计算机应用技术 系统结构：处理器中的控制寄存器 汇编语言：操纵外部设备、端口 操作系统：设置运行任务、通讯、互斥 编译原理：交叉编译、bootloader加载 嵌入式系统的基本概念 嵌入式系统的特点 集软硬件于一体的，可独立工作的计算机系统 可编程的电子器件 使宿主设备具有智能性 专用性强 可裁减性好 实时性与可靠性好 功耗低 嵌入式系统的构成 微处理器 存储器-EEP