第五讲 SOC系统的结构设计()9.pptVIP

第五讲SOC系统的结构设计(2) 嵌入式软件 SOC的应用软件以固化形式存入片上存储器中，是一种嵌入式软件。 一般情况下，SOC芯片上的存储器容量较小，所以对应用软件有比较严格的要求。在SOC中运行的应用软件应容积小、实时性强。 为了片上主控RISC处理器所需并行和并发进程、中断处理、输入输出作业以及片上多个部件并行工作，有些SOC需要嵌入式实时操作系统（Real Time Operational System,简称为RTOS）。 嵌入式实时操作系统的基本概念 嵌入式实时操作系统是计算机操作系统的技术和设计理念在嵌入式系统中的应用。 嵌入式实时操作系统的基本概念 操作系统是计算机系统中最基本、最主要的软件，操作系统管理着计算机的资源，包括硬件资源和软件资源，并提供开发应用程序的基础。 计算机操作系统面向用户，为用户提供了良好的人机界面。 计算机操作系统的工作方式是分时制，系统软件相当庞大。 嵌入式实时操作系统的基本概念 嵌入式系统是实时系统，系统对外部事件的响应和处理有严格的时间要求。 嵌入式系统的存储器容量较小，因此将计算机操作系统直接应用到嵌入式系统并不适宜。 在计算机操作系统的基础上，根据嵌入式系统的特点，保留其精华，舍弃一部分不必要的功能，以形成短小精悍的实时操作系统，对于提高SOC的系统功能是十分重要的。 嵌入式实时操作系统的基本概念 嵌入式实时操作系统中，没有计算机操作系统中庞大的文件管理和内存管理的内容。 它所具有的是实时操作系统中最为重要的内容，即多任务实时调度和任务的定时、同步操作。 嵌入式实时操作系统的精华在于向开发人员提供一个实时多任务内核。开发人员应将项目分解成若干独立的任务，将各任务承担的功能、任务间转换的关系向实时多任务内核交代清楚，让实时多任务内核去管理这些任务，开发进程即告完成。 嵌入式实时操作系统 实时操作系统特点 计算机的应用有实时应用和非实时应用两类。在实时应用场合，要求计算机在确定的时间内执行其功能并对外部的异步事件作出响应，能够满足上述要求的计算机系统称为实时系统。 实时系统通常又有硬实时系统和软实时系统之区分。前者意味着存在必须满足的时间限制。后者意味着偶尔超过时间限制是可以容忍的，例如实时数据库查询系统在用户键入请求后几秒内得到查询结果，偶尔一次超时并不影响系统的使用。 嵌入式实时操作系统 实时操作系统特点 实时操作系统（Real Time Operational System，简称为RTOS）是基于计算机的，是管理计算机硬件资源并提供人机交互和编程接口的系统。实时操作系统能在固定的时间内对一个或多个外设发出的信号作出适当的反应。 与普通（分时）操作系统不同，实时操作系统强调了系统对外部异步事件响应时间的确定性。 嵌入式实时操作系统 实时操作系统特点 目前应用比较广泛的实时操作系统有Linux、OS/9、VxWorks等。这些实时操作系统具有如下特点： （1）规模小。 （2）中断被屏蔽的时间短。 （3）中断处理时间短。 （4）任务切换快。 嵌入式实时操作系统 前后台系统设计 在嵌入式系统和SOC中，系统软件可以用汇编程序编写，而不使用RTOS，这种方式称为前后台系统。 编写应用程序时先顺着一条线画好流程图，然后按照流程图编写程序。嵌入式应用程序一般是一个无限循环，循环中调用相应的函数完成相应的操作，这部分操作可以看成是后台行为。 用中断来处理随机事件，这部分可看成是前台行为。 嵌入式实时操作系统 前后台系统设计 前台称为中断级，后台称为任务级。 后台程序逐个检查每个任务是否具备了运行条件，逐个完成相应的操作。 时间要求苛刻的操作依靠中断完成。 嵌入式实时操作系统 前后台系统设计 中断服务程序中置位一个事件发生了的标志，然后退出中断，待后台程序运行到检查这个标志的时候，才能完成事件处理，再将事件发生标志复位。 如果在中断服务中加入事件处理程序，则中断服务程序将会变得太长，影响后来的中断或其他中断。 嵌入式实时操作系统 前后台系统设计 前后台系统在处理信息的及时性上比实际可以做到的要差，采取适当的方法，有可能做得更快一些。这个反映及时的指标叫做任务级响应时间。在最坏的情况下，任务级响应时间取决于整个后台循环执行的时间，若程序作