嵌入式操作系统 - 大连理工大学精品课程.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * 占先式内核的中断处理 低优先级任务 高优先级任务 时间 中断处理 高优先级 任务就绪 是 否 * 2.2.3 常用的嵌入式操作系统概述 简单的嵌入式系统可以不使用操作系统，被称为裸机设计，如8位单片机。 复杂的系统常常使用嵌入式操作系统，这样的系统一般可以扩展程序存储器，资源相对较多，系统实现的功能比较复杂，软件开发的工作量和开发难度比较大，维护费用较高。 比较常用的操作系统有uC/OS-II 、Linux、Windows CE和 VxWorks等。 * 1、嵌入式操作系统的演变 在嵌入式系统的发展过程中，从操作系统的角度来看，大致经历了以下几个阶段： 无操作系统阶段 简单操作系统阶段 实时操作系统阶段 面向Internet的阶段 嵌入式系统最初的应用是基于单片机的，具有监测、伺服、设备指示等功能。 这些装置虽然已经初步具备了嵌入式的应用特点，但仅仅只是使用8位的CPU芯片来执行一些单线程的程序，因此严格地说还谈不上系统的概念。 这一阶段嵌入式系统的主要特点是：系统结构和功能相对简单，处理效率较低，存储容量较小，人机交互接口单一 （1）无操作系统阶段 随着微电子工艺水平的提高，IC制造商开始把嵌入式应用中所需要的微处理器、I/O接口、串行接口以及RAM、ROM等部件统统集成到一片芯片中，制造出面向I/O设计的微处理器。 与此同时，嵌入式系统的程序员也开始基于一些简单的操作系统开发嵌入式应用软件，大大缩短了开发周期、提高了开发效率。 主要特点：出现了大量高可靠、低功耗的嵌入式CPU（如Power PC等），各种简单的嵌入式操作系统开始出现并得到迅速发展。此时的嵌入式操作系统虽然还比较简单，但已经初步具有了一定的兼容性和扩展性，内核精巧且效率高，主要用来控制系统负载以及监控应用程序的运行。 （2）简单操作系统阶段 20世纪90年代，在分布控制、柔性制造、数字化通信和信息家电等巨大需求的牵引下，随着硬件实时性要求的提高，嵌入式系统的软件规模也不断扩大，逐渐形成了实时多任务操作系统（RTOS），并开始成为嵌入式系统的主流。 这一阶段嵌入式系统的主要特点是：操作系统的实时性得到了很大改善，已经能够运行在各种不同类型的微处理器上，具有高度的模块化和扩展性。 （3）实时操作系统阶段 * （4）面向Internet的阶段 21世纪无疑将是一个网络的时代，嵌入式技术与Internet技术的结合正在推动着嵌入式技术的飞速发展，嵌入式系统的研究和应用产生了如下新的显著变化： 网络化、信息化的要求随着Internet技术的成熟和带宽的提高而日益突出，结构变得更加复杂，网络互联成为必然趋势。 如智能电话、智能家电、智能仪器等。 提供更加友好的多媒体人机交互界面。 嵌入式系统的开发成了一项系统工程，开发厂商不仅要提供嵌入式操作系统本身，同时还要提供强大的软件开发支持包。 通用计算机上使用的新技术、新观念开始逐步移植到嵌入式系统中。 2、uC/OS-II操作系统简介 uC/OS-II（MicroControler Operating System ）是美国人J.Labrosse开发的实时操作系统内核。 这个内核的产生与Linux优点相似，历经一年多的时间开发与完善。其成果在1992年的《Embedded System Programming》杂志上发表，其源代码公布在该杂志的网站上。并于1993年出书，书的热销以及源代码的公开推动了uC/OS-II 本身的发展。 uC/OS-II目前已经被移植到Intel、Philips、Motorola等公司不同的处理器上了。 * （1） μC/OS-II简介 μC/OS-II是一个抢占式实时多任务内核。 它主要是用ANSI的C语言编写的，包含一小部分汇编语言代码。 μC/OS-II可以很容易地移植到不同架构的嵌入式微处理器上。 从8位到64位，μC/OS-II已经在40多种不同架构的微处理器上使用。 μC/OS-II全部以源代码的方式提供，大约有5500行。 使用μC/OS的领域包括：照相机行业、航空业、医疗器械、网络设备、自动提款机以及工业机器人等。 * （2）uC/OS-II的内核特征 作为一个实时操作系统，uC/OS-II的进程调度是按抢占式、多任务系统设计的，即它总是执行处于就绪队列中优先级最高的任务。 采用静态优先级的调度法，所以赋予每个任务的优先级必须是不同。优先级号越低，任务的优先级越高。 它的基本代码尺寸不到10KB,对存储器容量要求低，满足了嵌入式系统对体积苛刻。 * uC/OS-II将进程的状态分为5个： 就绪状态（Ready）、运行（Running）、等待（Waiting）、休眠（Dorma