8、嵌入式系统软件结构设计解读.ppt

uCOS-II的不足之处 只有多任务调度的简单内核 内存管理过于简单，几乎没有动态内存管理功能 文件系统和图形界面需要外挂 对于设备驱动程序没有专门统一的接口 对?COS-II进行必要的扩展 要想实现一个相对完整、实用的嵌入式操作系统，还需要相当多的扩展性的工作。如： 建立了FAT兼容的文件系统 外设及驱动程序的实现 基于Unicode的汉字库 基本绘图函数的实现 其它实用API函数 基于?COS-II扩展RTOS的体系结构 1．系统外围设备的硬件部分 系统外围设备的硬件部分包括：液晶显示屏（LCD）、USB通信模块、键盘、海量Flash存储器、系统的时钟和日历。外围设备的硬件部分是保证系统实现指定任务的最底层的部件。 2、驱动程序模块 驱动程序是连接底层的硬件和上层的API函数的纽带，有了驱动程序模块，就可以把操作系统的API函数和底层的硬件分离开来。硬件的改变、删除或者添加，只需要随之改变、删除或者添加提供给操作系统的相应的驱动程序就可以了。而不会影响到API函数的功能，更不会影响到用户的应用程序。 3．操作系统的API函数 在操作系统中提供标准的应用程序接口（API）函数，可以加速用户应用程序的开发，统一应用程序的标准，同时也给操作系统版本的升级带来了方便。在API函数中，提供了大量的常用模块，可以大大简化用户应用程序的编写。 4．实时操作系统的多任务管理 ?C/OS-Ⅱ作为操作系统的内核，主要的任务就是完成多任务之间的调度和同步。 5．系统的消息队列 这里所说的系统的消息队列是以?C/OS-Ⅱ的消息队列派生出来的系统消息传递机制，用来实现系统的各个任务之间、用户应用程序的各个任务之间以及用户应用程序和系统的各个任务之间的通信。 6．系统任务 系统任务主要包括液晶显示屏（LCD）的刷新任务、系统键盘扫描任务。这两个任务是操作系统的基本任务，随着操作系统的启动而运行。 7．用户应用程序 用户的应用程序建立在系统的主任务（Main_Task）基础之上。用户应用程序主要通过调用系统的API函数对系统进行操作，完成用户的要求。在用户的应用程序中也可以创建用户自己的任务。任务之间的协调主要依赖于系统的消息队列。 嵌入式文件系统 什么是文件系统（File System) 文件系统的定义 ——处理文件的操作系统的部分称为文件系统.是操作系统中统一管理信息资源的一种软件，管理文件的存储、检索、更新，提供安全可靠的共享和保护手段，并且方便用户使用 文件系统的功能 ——文件的构造、命名、存取、保护等。 文件系统的存储媒质 ——磁盘（软盘、硬盘）、光盘、FLASH（盘）、RAM、ROM、网络 甚至设备等 几种开源的文件系统 jffs/jffs2文件系统的优缺点 JFFS(Journaling Flash File System） 概述：由瑞典Axis通信公司开发的文件系统，主要针对NOR型Flash存储器设计，提供了掉电安全，平均使用等特性，是基于Linux，由于遵循GPL开放源代码，易实现移植； 日志文件系统 提供了更好的崩溃、掉电安全保护 jffs2支持对flash的均匀磨损 在扇区级别上执行闪存擦除／写／读操作功能较好 文件系统接近满时，JFFS2 会大大放慢运行速度——垃圾收集 Nand上yaffs文件系统的优势 专门为Nand flash设计的日志文件系统 jffs／jffs2不适合大容量的Nand flash jffs的日志通过jffs_node建立在RAM中，占用RAM空间：对于128MB的Nand大概需要4MB的空间来维护节点 启动的时候需要扫描日志节点，不适合大容量的Nand flash FAT系统没有日志 FAT文件系统的发展 FAT12/FAT16/FAT32的比较 FAT16文件系统基本结构 FAT 文件系统由下面四部分组成 保留区 Reserved region 存放引导记录，BIOS信息等 FAT 区 FAT信息列表 (12/16/32 bits) 根目录区 目录信息列表 (32 bytes) 文件和目录区 存放簇信息 保留区 Reserved Region 引导记录 基本信息 …… 引导代码 BIOS参数块 (BPB) 字节/扇区 (512,1024,2048,4096) 扇区/簇 (1,2,4,8,16,32,64,128) 根目录数 总扇区值 介质类型 (硬盘,软盘，FLASH） FAT 区 通常有 FAT(P)(primary)和FAT(B)(backup) 每一个簇都有一个对应的FAT目录 FAT 链表 (FAT16) 典型FLASH文件系统的结构 FLASH文件系统的结构 （3）文件登记表（FRT，File Register Table） 存放着Flash文件系统中