5.2-相关技术---嵌入式系统简介.pptxVIP

嵌入式系统基本说明嵌入式系统嵌入式处理器嵌入式操作系统生活中的嵌入式系统产品生活中的嵌入式系统嵌入式系统概念技术角度定义 以应用为中心，以计算机技术为基础，软件和硬件可裁剪、适应应用系统对功能可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统；系统的角度定义 是设计完成复杂功能的硬件与软件，并使其紧密耦合在一起的计算机系统 术语嵌入式反应了这些系统通常是更大系统中的一个完整部分，称为嵌入的系统。嵌入式系统的例子前车门控制系统后车门控制系统车灯控制系统发动机控制系统ABS车用仪表所有控制系统都是一个独立的嵌入式系统汽车控制系统嵌入式处理器嵌入式操作系统发展概述 计算机由硬件和软件构成，发展初期用户使用监控程序来使用计算机; 随着计算机技术的发展，为了更好的利用计算机硬件资源和管理软件资源，监控程序发展形成了操作系统（Operation System）操作系统分类使用嵌入式系统或有实时要求比较高的系统使用计算中心等较大的计算机系统适用多个用户共享系统资源嵌入式操作系统---基本概念前后台系统 对于基本芯片的软件开发，应用程序就是一个无限的循环，可称为前后台系统或超循环系统 很多基于微处理器的产品都是采用前后台系统设计，如微波炉、电话等，在另外一些基于微处理器应用中，从省电的角度出发，平时微处理器处于停机状态，所有事都靠中断服务来完成。嵌入式操作系统---基本概念前后台系统嵌入式操作系统---基本概念操作系统 操作系统是计算机中最基本的程序，操作系统负责计算机系统中软硬资源的分配与回收、控制与协调等并发活动；操作系统提供用户接口，使用户获得良好的工作环境；为用户扩展新的系统功能提供软件平台。嵌入式操作系统---基本概念实时操作系统（RTOS） 实时操作系统是一段前嵌入式系统启动后首先执行的背景程序，用户的应用程序是运行于ROS之上的各个任务，RTOS根据各个任务的要求，运行资源管理、消息管理、任务调度、异常处理等工作。在RTOS支持的系统中，每个任务均有一个优先权，RTOS根据各个任务的优先级，动态地切换各个任务，保证对实时性的要求。嵌入式操作系统---基本概念内核 多任务系统中，内核负责管理各个任务，或者说为每个任务分配CPU时间，并且负责任务之间的通信。内核提供的基本服务是任务切换。使用实时内核可以大大简化应用系统的设计，是因为实时内核允许将应用分成若干个任务，由实时内核来管理他们。内核需要消耗一定的系统资源，比如2~5%的CPU运行时间，RAM和ROM等。 内核提供必不可少的系统服务，比如信号量、消息队列、延时等。 嵌入式操作系统---基本概念调度 调度室内核的主要职责之一，调度就是决定该轮到哪个任务运行了。多数实时内核是基于优先级调度法的。基于优先级的调度法指CPU总是让处在就绪态的优先级最高的任务先运行。 然而究竟何时让高优先级任务掌握CPU的使用权，有两种不同的情况，这要看用的是设呢类型的内核，是非占先式的还是占先式的内核。嵌入式操作系统---基本概念非占先式内核 非占先式内核要求每个任务自我放弃CPU的所有权。非占先式调度法也成合作型多任务，每个任务彼此合作共享一个CPU。异步事件还是由中断服务来处理。中断服务可以使一个高优先级的任务由挂起状态变为就绪状态，但中断服务以后控制权还是回到原来那个被中断了的任务，直到该任务主动放弃CPU的使用权时，那个高优先级的任务才能获得CPU的使用权。嵌入式操作系统---基本概念占先式内核 当系统响应时间很重要时，要使用占先式内核。因此绝大多数商业上销售的实时内核都是占先式内核。最高优先级的任务一旦就绪，总能得到CPU的控制权。当一个运行着的任务使一个比它优先级高的任务进入了就绪状态，当前任务的CPU使用权就被剥夺了，或者说被挂起了，那个高优先级的任务立刻得到了CPU的控制权。如果是中断服务子程序使一个高优先级的任务进入就绪态，中断完成时，中断了的任务被挂起，优先级高的那个任务开始运行嵌入式操作系统---基本概念任务优先级 任务的优先级是表示任务被调度的优先程度。每个任务都具有优先级。任务越重要，赋予的优先级应越高，越容易被调度而进入运行态。 嵌入式操作系统---基本概念中断 中断是一种硬件机制，用于通知CPU有个异步事件发生了。中断一旦被识别，CPU保存部分或全部上下文即部分或全部寄存器的值，跳转到专门的子程序，称为中断服务子程序（ISR)。中断服务子程序做事件处理，处理完成后，程序回到：1）在前后台系统中，程序回到后台程序；2）对非占先式内核而言，程序回到了被中断了的任务；3）对占先式内核而言，让进入就绪态的优先级最高的任务开始运行。嵌入式操作系统---基本概念中断嵌入式操作系统---基本概念时钟节拍 时钟节拍是特定的周期性中断，这个中断可以看作是系统心脏的脉动。中断之间的时间间隔取