第1章+嵌入式系统概述1.ppt

嵌入式操作系统 VxWorks 以其良好的可靠性和卓越的实时性被广泛地应用在通信、军事、航空航天等高精尖技术及实时性要求极高的领域中，如卫星通讯、军事演习、弹道制导、飞机导航等。 在美国的 F-16、FA-18 战斗机、B-2 隐形轰炸机和爱国者导弹上，甚至连1997年4月在火星表面登陆的火星探测器、2008年5月登陆的凤凰号，和2012年8月登陆的好奇号也都使用到了VxWorks上 * VxWorks Vxworks的基本构成模块包括以下部分 ： 高效实时微内核wind：Vxworks实时微内核wind以灵活性和可配置性为设计目标，它主要包括 基于优先级的任务调度 任务同步和通信 中断处理 定时器 内存管理 兼容POSIX实时系统标准 * I/O处理系统：Vxworks提供与ANSIC兼容的I/O处理系统，主要包括 UNIX缓冲I/O处理系统，和 面向实时的异步I/O处理系统 本机文件系统 网络处理模块：Vxworks网络处理模块能与许多运行其他协议的网络进行通信，如TCP/IP、NFS、UDP、SNMP、FTP等 * 虚拟内存模块VxVMI：VxVMI主要用于对指定内存区的保护，如内存块只读等 共享内存模块VxMP：主要用于多处理器行运行任务之间的共享信号量、消息队列、内存块管理 板级支持包BSP：提供各种硬件的初始化、中断的建立、定时器、内存映象 * VxWorks的评价 Vxworks是一款非常出色的嵌入式实时操作系统，但是它是不公开源码的商业化操作系统，价格比较高 为追求系统的实时性而设计的，并不是以通用OS为设计目标。 去掉了一些OS模块，因为这些模块在某种程度上会影响系统的实时性 （如在内存管理中没有采用页面管理模式，采用的是平板式内存）。 * 任务调度采用的是基于优先级的抢占式任务调度模式，优先级分256级(0-255) 用户可以动态的改变优先级，但是这种做法不提倡 用户可以锁定一个任务使它不被更高的任务或中断抢占 允许使用固定优先级响应时间来检查任务调度的性能 * 资源共享和优先级继承机制 采用最优化的上下文切换和中断返回机制. 内核从不禁止非屏蔽中断 NMI (non-maskable interrupts) * VxWorks缺点 缺少某些OS特性 保证时限要求是设计者自己的任务(系统的灵活性带来的弊端) 不支持很多应用和APIs(只支持部分POSIX标准的函数集) 尽管采用了平板式内存管理，但是由于内存的动态分配，仍然存在内存段，这样仍然存在时间上的不可预测性 * VxWorks 应用领域主要局限在对实时性要求较严格的硬实时系统中 带给用户最大的控制权的同时，用户对系统的实时性调度责任也更大 嵌入式操作系统 * Tornado —— 集成开发环境 * Tornado是开发调试VxWorks系统不可缺少的组成部分，安装并运行在主机上。 其基本功能是将与操作系统和应用程序运行无关的工作（如编辑、编译、调试、配置等）与目标机分离，使这些工作一方面不会与操作系统争抢目标机上有限的资源，另一方面它们集成在一个开发环境中以方便系统的开发和调试工作。 * Tornado的特点主要体现在它的集成性和开放性： 作为一集成开发环境， Tornado集成了编译、编辑、调试、仿真测试、项目管理等方面的一系列工具； 作为一开放的开发环境， Tornado与目标机的连接是通过统一的接口进行，接口提供了丰富的API，因此用户可以方便地定制和扩展各开发工具。 * Tornado的独特之处在于其所有开发工具能够使用在应用开发的任意阶段以及任何档次的硬件资源上。而且，完整集的Tornado工具可以使开发人员完全不用考虑与目标连接的策略或目标存储区大小。 Tornado 结构的专门设计为开发人员和第三方工具厂商提供了一个开放环境。已有部分应用程序接口可以利用并附带参考书目，内容从开发环境接口到连接实现。 * Tornado包括强大的开发和调试工具，尤其适用于面对大量问题的嵌入式开发人员。这些工具包括C和C++源码级别的调试器，目标和工具管理，系统目标跟踪，内存使用分析和自动配置. 另外，所有工具能很方便地同时运行，很容易增加和交互式开发。 * * 主要内容 嵌入式系统定义 嵌入式系统起源发展及应用领域 嵌入式系统体系结构 嵌入式系统硬件 嵌入式系统软件 嵌入式操作系统 嵌入式系统软硬件协同设计 嵌入式系统开发实例 * 嵌入式系统软件 简单的嵌入式应用 若嵌入式系统的功能需求比较简单，如电动玩具、空调、冰箱等，则嵌入式系统软件只需完成较简单的功能，就不需要嵌入式操作系统的支持。 如：儿童玩具、汽车系统等等 复杂的嵌入式应用 若功能比较复杂，需要网络功能、存储器管理、进程/线程管理等，则通过嵌入式操作系统的帮助，可