嵌入式处理器+网卡芯片RTL8019.PPT

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嵌入式处理器+网卡芯片RTL8019

一、嵌入式系统硬件基础 冯·诺依曼体系结构和哈佛体系结构 CISC与RISC 影响CPU性能的因素 存储器系统 I/O接口 典型嵌入式系统基本组成-硬件 高速缓存(CACHE) 总线和总线桥 SRAM和DRAM 1)SRAM 2)DRAM 例如USB USB:Universal Serial Bus,通用串行总线 大家生活中常见的与USB有关的东西有: U盘、移动硬盘、无驱型的MP3(U盘) USB接口的键盘、Mouse、打印机、数码相机…… 即插即用,热插拨,系统不需重启便可工作,且易于扩展(127个) USB2.0以低成本实现高达480Mb/s的传输率(USB1.1的全速设备可达12Mb/s) 接口标准统一、端口供电 一个典型的USB通讯系统 二、嵌入式系统软件基础 操作系统的分类 嵌入式实时操作系统 前台与后台 多任务,任务优先级,调度 非占先式与占先式、可重入型函数 3.1 操作系统的分类 (1)顺序执行系统:系统内只含有一个程序,独占CPU的运行时间,按语句顺序执行该程序,直至执行完毕,另一程序才能启动运行。如DOS操作系统。 (2)分时操作系统:系统内同时可以有多个程序运行,把CPU的时间分按顺序分成若干片,每个时间片内执行不同的程序。如UNIX (3)实时操作系统:系统内有多个程序运行,每个程序有不同的优先级,只有最高优先级的任务才能占有CPU的控制权。 按实时性分类 强实时系统,其系统响应时间在毫秒或微秒级(数控机床); 一般实时系统,其系统响应时间在毫秒-几秒的数量级上,其实时性的要求比强实时系统要差一些(电子菜谱的查询)。 弱实时系统,其系统响应时间约为数十秒或更长(工程机械)。 按软件结构分类 1)循环轮询系统:(Polling Loop) 最简单的软件结构是循环轮询,程序依次检查系统的每一个输入条件,一旦条件成立就进行相应的处理。 Initialize() While(true){ if(condition_1) action_1(); if(condition_2) action_2(); …… if(condition_n) acition_n(); } 2)事件驱动系统:(Event-Driven system) 事件驱动系统是能对外部事件直接响应的系统。它包括前后台、实时多任务、多处理器等,是嵌入式实时系统的主要形式。 应用程序是一个无限的循环,循环中调用相应的函数完成相应的操作,这部分可以看成后台行为(background)。中断服务程序处理异步事件,这部分可以看成前台行为(foreground)。 后台也可以叫做任务级,前台也叫中断级。 例如,很多基于微处理器的产品采用前后台系统设计,如微波炉、电话机、玩具等。从省电的角度出发,平时微处理器处在停机状态,所有的事都靠中断服务来完成。 前后台系统(后台循环、前台中断) 代码的临界区 代码的临界区也称为临界区,指处理时不可分割的代码。一旦这部分代码开始执行,则不允许任何中断打入。 在进入临界区之前要关中断,而临界区代码执行完以后要立即开中断(在任务切换时,地址、指令、数据等寄存器堆栈保护)。 多任务(任务、进程和线程) 一个任务,也称作一个线程,是一个简单的运行程序。每个任务都是整个应用的某一部分,每个任务被赋予一定的优先级, 有它自己的一套CPU寄存器和自己的栈空间。 多任务运行的实现实际上是靠CPU(中央处理单元)在许多任务之间转换、调度。 CPU只有一个,轮番服务于一系列任务中的某一个。多任务运行使CPU的利用率得到最大的发挥,并使应用程序模块化。 在实际应用中,多任务的最大特点是,开发人员可以将很复杂的应用程序层次化-综合实验(时钟、位图、USB、KEY)。 任务的状态 系统内核(Kernel)与调度(Scheduler) 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。内核本身也增加了应用程序的额外负荷,代码空间增加ROM用量,内核本身的数据结构增加了RAM的用量。内核本身对CPU的占用时间一般在2到5个百分点之间。 调度(Scheduler)是内核的主要职责之一,就是要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。每个任务根据其重要程度的不同被赋予一定的优先级。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。 任务优先级 静态优先级 应用程序执行过程中诸任务优先级不变,则称之为静态优先级。在静态优先级系统中,诸任务以及它们的时间约束在程序

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