嵌入式处理器＋网卡芯片RTL8019.PPT

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