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第1章 嵌入式系统设计基础 §1.1 嵌入式系统简介 §1.2 嵌入式处理器 §1.3 嵌入式操作系统 1.1 嵌入式系统简介 什么是嵌入式系统（Embedded System）？ 嵌入式系统的组成 嵌入式系统的特点 嵌入式系统的应用 嵌入式系统的发展 1.2 嵌入式处理器 嵌入式处理器的分类 ARM微处理器 Nios微处理器 DSP 嵌入式微处理器的选型原则 1.3 嵌入式操作系统 操作系统的概念和分类 Linux ?C/OS-Ⅱ Windows CE 操作系统（OS，Operating System）的基本思想是隐藏底层不同硬件的差异，向在其上运行的应用程序提供一个统一的调用接口。应用程序通过这一接口实现对硬件的使用和控制，不必考虑不同硬件操作方式的差异。操作系统示意图如下所示。 很多产品厂商选择购买操作系统，在此基础上开发自己的应用程序，形成产品。事实上，因为嵌入式系统是将所有程序，包括操作系统、驱动程序、应用程序的程序代码全部烧写进ROM里执行，所以操作系统在这里的角色更像是一套函数库（Library）。 操作系统主要完成三项任务：内存管理、多任务管理和外围设备管理。 应用程序 操作系统 系统界面 驱动程序 硬件 硬件 硬件 硬件 嵌入式操作系统（Embedded Operating System） 负责嵌入式系统的全部软、硬件资源的分配、调度、控制、协调；它必须体现其所在系统的特征，能够通过加载/卸载某些模块来达到系统所要求的功能。 EOS是相对于一般操作系统而言的，它除具备了一般操作系统最基本的功能，如任务调度、同步机制、中断处理、文件处理等外，还有以下特点。 ? 强稳定性，弱交互性：嵌入式系统一旦开始运行就不需要用户过多的干预，这就要求负责系统管理的EOS具有很强的稳定性； ? 较强的实时性：EOS实时性一般较强，可用于各种设备的控制当中； ? 可伸缩性：开放、可伸缩性的体系结构； ? 外设接口的统一性：提供各种设备驱动接口。 嵌入式系统的操作系统核心通常要求体积要很小，因为硬件ROM的容量有限，除了应用程序之外，不希望操作系统占用太大的存储空间。事实上，嵌入式操作系统可以很小，只提供基本的管理功能和调度功能，缩小到10KB到20KB以内的嵌入式操作系统比比皆是，相信用惯微软的Windows系统的用户，可能会觉得不可思议。 不同的应用场合会产生不同特点的嵌入式操作系统，但都会有一个核心（Kernel）和一些系统服务（System Service）。操作系统必须提供一些系统服务供应用程序调用，包括文件系统、内存分配、I/O存取服务、中断服务、任务（Task）服务、时间（Timer）服务等，设备驱动程序（Device Driver）则是要建立在I/O存取和中断服务上的。有些嵌入式操作系统也会提供多种通信协议，以及用户接口函数库等。 ? 实时操作系统（Real-Time Operating System，RTOS），是指操作系统本身要能在一个固定时限内对程序调用（或外部事件）做出正确的反应，亦即对时序与稳定性的要求十分严格。目前国际较为知名的实时操作系统有WindRiver的“VxWorks”、QNX的“NeutrinoRTOS”、Accelerated Technology的“Nucleus Plus”、Radisys的“OS/9”、Mentor Graphic的“VRTX”、LynuxWorks的“LynuxOS”，以及Embedded Linux厂商所提供的Embedded Linux版本，如TimeSys的“TimeSys Linux/Real Time”、FSMLabs的“RTLinux”、Lynux Works的“BlueCat RT”等。其产品主要应用于航天、国防、医疗、工业控制等领域，这些领域的设备需要高度精确的实时操作系统，以确保系统任务的执行不会发生难以弥补的意外。目前，实时操作系统也开始向信息家电等消费类电子产品领域扩展。例如WindRiver的“VxWorks”原本从航天、国防领域起家，如今也应用在网络电话、视频转换器等消费类电子产品上。 ? 通用型操作系统：执行性能与反应速度比起实时操作系统，相对没有那么严格。目前较知名的有Microsoft的“Windows CE”、Palm source的“Palm OS”、Symbian的“Symbian OS”以及Embedded Linux厂商所提供的各式Embedded Linux版本，如Metrowerks的“Embedix”、TimeSys的“TimeSys Linux/GPL”、LynuxWorks的“BlueCat Linux”、PalmPalm的“Tynux”等，其产品主要应用于手持式