嵌入式系统 课件 ARM微控制器基础与实战2.ppt

* 从应用的角度来看，嵌入式操作系统可以分为： 面向低端信息家电的嵌入式操作系统； 面向高端信息家电(如数字电视等)的嵌入式操作系统； 面向个人通信终端的嵌入式操作系统； 面向通信设备的嵌入式操作系统； 面向汽车电子的嵌入式操作系统； 面向工业控制的嵌入式操作系统。 * 从实时性的角度，嵌入式操作系统可分为： 具有强实时特点的嵌入式操作系统； 具有弱实时特点的嵌入式操作系统； 没有实时特点的嵌入式操作系统。 为了较好地了解操作系统的功能，一下介绍几个关于操作系统的基本概念： * 1．任务、进程和线程 任务：任务是指一个程序分段，这个分段被操作系统当作一个基本工作单元来调度。 进程：进程是指任务的一次运行过程，它是动态过程。有些操作系统把任务和进程等同看待，认为任务是一个动态过程，即执行任务体的动态过程。 线程：比进程更小的、能独立运行和调度的基本单位。 * 2．多用户及多任务 多用户的含义：允许多个用户通过各自的终端使用同一台主机，共享同一个操作系统及各种系统资源。 多任务的含义：每个用户的应用程序可以设计成不同的任务，这些任务可以并发执行。 多用户及多任务系统可以提高系统的吞吐量，更有效地利用系统资源。 * 3．任务的驱动方式 图1—3 任务及其驱动方式 任务 实时任务 非实时任务 事件驱动 时间驱动 外部事件；开关量输入等 内部事件：运算结果、设备请求等 相对时间驱动 绝对时间驱动 * 内部事件驱动： 内部事件驱动是指某一程序运行的结果导致另一任务的启动。 运行结果可能是数据满足一定条件； 或数据超出某一极限值； 也可能是释放了某一资源，例如得到了某一设备而使任务得到运行环境。 内部事件驱动的任务一般属于同步（时间相关）任务范畴。 * 外部事件驱动： 最典型的实时任务是由外部事件驱动的。 外部事件常指工业现场状态发生变化或出现异常， 外部事件发生时，CPU将中断正在执行的任务而优先响应外部请求，立即执行对应于该请求的中断服务任务。 在实时系统中，外部事件的发生是不可预测的，由外部事件驱动的任务是最重要的任务，其优先级最高。 键入命令也是一种外部事件，但与现场状态变化相比，它的实时性要求要低得多，通常把这类任务安排在后台作业中。 * 由时间驱动的任务有两种： 绝对时间驱动：绝对时间驱动是指监控系统在某指定时刻执行的指定任务。在网络系统中有些数据交换、控制命令是以绝对时间为基准执行的。监控系统需要与卫星、电视台对时，就是为了与外部绝对时间同步。 相对时间驱动：相对时间驱动是指周期性执行的任务，总是相对上一次执行时间计时，等待时间是编程设定的，相对时间可用计算机内部时钟或软时钟计时。 * 4．中断与中断优先级 相关概念: 中断:中断是计算机中硬件系统与软件系统共同提供的功能。 中断源:系统中所有中断控制器一共可以连接几个外部信号，则称系统有几个中断源。 中断优先级：操作系统对每个中断级指定了优先级，在多个中断源同时发出申请时，CPU按优先级的高低顺序处理。 中断处理程序:与每个中断源对应的处理程序叫着中断处理程序。 * 中断的执行： CPU接到请求后，先仲裁该中断源的优先级是否比当前正在执行的任务优先级更高。若更高，则中断当前正在执行的程序而转向执行对应于该外部信号的中断处理程序。 中断处理程序不宜太长，因而有些系统中，每个中断处理程序还可对应一个任务入口，使中断发生时执行任务中的代码，以便得到更多处理。这一任务提交给操作系统作为任务调度。 与中断级对应、由外部事件驱动的任务称为中断任务。 中断源及中断优先级是实时系统赖以工作的基础。 * 实时操作系统中的任务调度 实时操作系统中，每个任务对应一个任务号。有些系统任务号与优先级数是一致的，有些却不一致，而是具有一种固定的对应关系。 实时系统内任务按优先级排列，操作系统按优先级调度任务。 有的实时系统还允许多个任务有相等的优先级，对同优先级任务再采取分时方式调度。应用任务的任务号和优先级，由应用系统设计人员根据现场需求的轻重缓急，在程序设计时指定，由应用系统初始化程序执行分配。 * 5．同步与异步 实时系统中常用同步或异步来说明事件发生的时序关系或任务执行的顺序关系。 同步：由于事件1停止而引起事件2发生，或者必须有事件2发生，事件3才可能发生如此类推，这一系列时间相关事件称为同步事件。由同步事件驱动的任务称为同步任务。 使任务同步的目的是使相关任务在执行顺序上协调，不至于发生时间相关的差错，以保证任务互斥地访问系统的内存、外设等共享资源。 异步：异步事件是指随机发生的事件。异步事件发生的原因很复杂，往往与工业现场有关，难以预测其发生的时间。由异步事件驱动的任务称为异步任务。 中断任务都是异步任务，异步任务的优先级高于同步任务。 * 6．资源与临界资源 资源：程序