"嵌入式系统操作系统及实时操作系统概要"

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嵌入式系统是一种特殊的计算机系统,它具有独特的特点和功能,可以广泛应用于各种领域。嵌入式系统的基础知识包括操作系统(OS)、嵌入式操作系统(EOS)和实时操作系统(TROS)。操作系统是控制和管理计算机软硬件资源的系统软件,可以被视为应用程序与硬件之间的接口或虚拟机。嵌入式操作系统是运行在嵌入式硬件平台上,对整个系统及其所操作的部件装置等资源进行统一协调、指挥和控制的系统软件。实时操作系统能使计算机及时响应外部事件请求,并能及时控制所有实时设备与实时任务协调运行,且能在规定时间内完成事件处理。 嵌入式系统的操作系统主要功能包括进程管理、存储管理、文件管理、设备管理、网络和通信管理等。嵌入式操作系统具有微型化、可裁剪性、实时性、高可靠性和易移植性等特点,重点关注高实时性、硬件相关依赖性、软件固化、应用专用性和网络功能。实时操作系统的基本要求包括逻辑功能正确和时间正确,以及满足多任务系统和任务切换时间等条件。 嵌入式系统的应用领域非常广泛,包括汽车电子、工业控制、智能家居、医疗设备、消费类电子产品等。在汽车电子领域,嵌入式系统可以用于发动机控制、车载娱乐系统、车载通信系统等;在工业控制领域,嵌入式系统可以用于工业自动化、智能仓储系统等;在智能家居领域,嵌入式系统可以用于智能门锁、智能家居控制系统等;在医疗设备领域,嵌入式系统可以用于医疗影像设备、生命体征监测设备等;在消费类电子产品领域,嵌入式系统可以用于智能手机、智能手表、智能音箱等。 随着科技的不断发展和创新,嵌入式系统的技术也在不断演进和完善。未来,嵌入式系统将继续发挥重要作用,为各种领域的应用提供持续支持和发展。同时,嵌入式系统的安全性、稳定性和可靠性也将得到进一步加强,以满足不断增长的市场需求和技术挑战。 总的来说,嵌入式系统是一种具有特殊功能和应用的计算机系统,它的基础知识包括操作系统、嵌入式操作系统和实时操作系统。嵌入式系统在各种领域都有广泛的应用,未来将继续发挥重要作用,为社会经济发展和科技创新提供有力支持。
2023-03-14 上传
第1章 嵌入式系统概论 本章要点: 嵌入式系统简介 常见嵌入式微处理器及其选型 嵌入式操作系统的特点 常见嵌入式操作系统及其特征比较 1.1 概 述 嵌入式技术是近年来风靡全球的热点技术,从手机到电子书,从音频视频播放器到智 能家电,从电子商务到工业控制,嵌入式系统已逐渐深入到人们日常生活的方方面面。 那么,什么是嵌入式系统,什么是嵌入式操作系统,它们各有哪些特点,二者之间又有 什么联系呢? 本章首先在1.2节中介绍嵌入式系统的概念,让读者对嵌入式系统有一个基本的印象 ,并讨论嵌入式系统的特点,从而了解嵌入式系统与一般的计算机系统的区别。 1.3节中主要介绍嵌入式微处理器,它是嵌入式系统的核心部件。通过对嵌入式微处 理器特点的分析,来了解它与一般的计算机系统的处理器的差别。同时还介绍ARM、x86 、MIPS、PowerPC等几种常见的嵌入式微处理器,并对它们的内核特征、应用领域进行总 结和比较。由于嵌入式微处理器的体系结构复杂、种类繁多,为便于开发者选择适合于 自己的处理器芯片,在该节中还从应用的角度提出了选择微处理器芯片时应该考虑的若 干问题。 在1.4节中,介绍嵌入式操作系统,因为它是嵌入式系统的灵魂。嵌入式操作系统是 运行在嵌入式系统硬件环境下的操作系统,为嵌入式应用程序的开发提供软件支持。通 过对嵌入式操作系统特点的讨论,了解它与一般操作系统的区别,并从应用角度和实时 性两个方面对嵌入式操作系统进行分类。此外,还介绍了几种常见的嵌入式操作系统, 包括VxWork、嵌入式Linux、uCLinux、RT-Linux、Windows CE、Windows XP Embedded和eCos,并对它们的特征进行了比较。最后对本章的内容进行了总结。 1.2 嵌入式系统简介 嵌入式系统是以应用为中心,以电子技术、计算机技术、信息技术为基础,以产品、 设备为目标的专用计算机系统。它具有可靠性强、成本低、体积小、功耗低、维护和扩 展方便以及升级换代快速等特点。 嵌入式系统一般是指非PC系统,它是相对于通用计算机(微型、小型、大型计算机) 系统而言的。嵌入式系统将自己隐身(嵌入)于各种设备或装置的内部,并根据设备、 装置的要求发挥其独特的作用(如计算、处理、存储、控制等),该系统有着与通用计 算系统完全不同的技术要求和发展方向。通用计算机采用标准化、模块化的设计理念, 技术要求是高速、兼容性好、海量信息处理;技术发展方向是处理速度、总线宽度和存 储容量的最大化。而嵌入式系统是针对性较强的设计,技术要求是满足具体功能需求和 高可靠性;技术发展方向是在保证功能要求和可靠性的前提下,追求低成本、小体积和 低功耗。 嵌入式系统是由嵌入式硬件和嵌入式软件紧密耦合在一起的系统。硬件包括微处理器 、存储器、各种外设、I/O控制端口等(微处理器是嵌入式硬件的核心,通常有8位、16 位、32位微控制器);软件包括嵌入式操作系统和应用程序。嵌入式系统的组成如图1- 1所示。 图1-1 嵌入式系统的组成 国际电气和电子工程师协会(IEEE)对嵌入式系统的定义是这样的:嵌入式系统是" 控制、监视或者辅助设备、机器和车间运行的装置"。这表明嵌入式系统具有嵌入性、专 用性和智能性。概括起来,嵌入式系统具有如下特点: 嵌入式系统是面向特定对象的系统,它的设计和开发只需要满足特定环境和系统要 求即可,如小型化、结构紧凑、成本价廉等要求;不追求通用性和高速度。换句 话说,嵌入式系统通常需要与某些特定的应用领域紧密结合。 嵌入式系统是先进计算机技术、电子技术、半导体技术与具体应用结合的产物,其 设计开发必须将硬件技术和软件技术相结合,应用开发和行业特点相结合。 嵌入式系统的硬件和软件都必须具有较高的效率,量体裁衣,在相同资源条件下实 现更高的性能,追求性价比的极大化。 嵌入式系统将计算机系统的底层技术与特定行业特点或特定行业领域融合为一体, 这使得嵌入式系统的产品生命周期一般比计算机系统更长。 嵌入式系统的软件大多都固化在非易失的存储器中,而不是存储在磁盘中,这大大 提高了系统的执行速度和可靠性。 1.3 嵌入式微处理器 嵌入式微处理器是嵌入式系统的心脏,而嵌入式系统的应用需求也加速了嵌入式微处 理器的完善和发展。嵌入式微处理器通常具有如下两个特点。 低功耗:由于嵌入式微处理器大多使用在移动设备中,使用环境决定了不可能利用 持续的电源供电,因而要求处理器的功耗应尽可能低。大多数的嵌入式微处理器 的功耗在毫瓦级,甚至微瓦级。 高集成度:许多嵌入式系统要求具有便携特性,这就要求体积小、重量轻。因而要 求微处理器具有高的集成度,尽可能将通用外设或接口集成到微处理器芯片中。 常见的嵌入式微处理器主要有ARM、x86、MIPS和PowerPC。 1.3.1 ARM嵌入式微处理器