嵌入式RTOS及其软件开发.ppt

嵌入式系统 嵌入式RTOS及其软件开发 内容 操作系统简介 嵌入式RTOS基本概念 RTOS的主要技术指标 RTOS的基本术语 RTOS的要求 常用的嵌入式RTOS介绍 基于RTOS开发应用 如何选择RTOS 1操作系统介绍 1.1什么是操作系统 计算机功能的扩展 资源管理器 处理机、存储器、设备、文件等 1.2操作系统分类 批处理系统 分时系统 实时系统 1操作系统介绍 1.3操作系统结构 单体系统 分层系统 虚拟机系统 客户/服务器系统 1.3.1单体系统 单体系统属于无结构系统，操作系统是一对过程的集合，每一个过程都可以任意调用其他过程。这种操作系统技术，系统中的每个过程根据实现的功能不同和所需的输入参数和输出参数，有定义好的接口。 早期系统 1.3.2分层系统 第一个分层操作系统是THE（Technische Hogeschool Eindhoven，由E. D. Dijkstr于1968年开发）系统，该系统是一个简单的批处理系统。 该系统有6层 1.3.3虚拟机系统 例如：windowsNT下的MS-dos方式 1.3.4客户/服务器系统 特点 小内核 操作系统的功能用任务实现 充分利用任务之间的通信 适合用于分布式系统中-go to next 分布式系统中的客户/服务器模型 1.4操作系统的功能组成 处理机管理 任务调度 协作与多任务-同步 任务之间的通信 存储管理 内存：分配与释放 存储管理单元-MMU，虚拟存储器管理（复杂系统） 文件管理 文件系统的功能涉及文件系统的逻辑结构和存取方法、文件的物理结构与存储设备、文件存储空间管理、文件目录管理、文件存取控制、文件的使用、文件系统的层次模型。 2嵌入式RTOS基本概念 Contents 嵌入式系统 嵌入式实时多任务操作系统 实时多任务与分时多任务操作系统 实时操作系统的重要概念 实时操作系统的工作特性 2.1嵌入式系统 另一种描述 嵌入式系统是指操作系统和功能软件集成于计算机硬件系统之中。简单的说就是系统的应用软件与系统的硬件一体化，类似于BIOS的工作方式。具有软件代码小，高度自动化，响应速度快等特点。特别适合于要求实时的和多任务的体系。 2.2嵌入式实时多任务操作系统 实时 多任务操作系统（Real Time Operating System）是根据操作系统的工作特性而言的。实时是指物理进程的真实时间。实时操作系统是指具有实时性，能支持实时控制系统工作的操作系统。首要任务是调度一切可利用的资源完成实时控制任务，其次才着眼于提高计算机系统的使用效率，重要特点是要满足对时间的限制和要求。多任务是指。。。 2.3多任务操作系统：实时vs分时 对于分时操作系统， 软件的执行在时间上的要求，并不严格，时间上的错误，一般不会造成灾难性的后果。 对于实时操作系统， 主要任务是对事件进行实时的处理，虽然事件可能在无法预知的时刻到达，但是软件上必须在事件发生时能够在严格的时限内作出响应（系统响应时间），即使能够响应，但是超出了时限，系统时间响应的超时就意味着致命的失败。 另外，实时操作系统的重要特点是具有系统的可确定性，即系统能对运行情况的最好和最坏等的情况能做出精确的估计。 2.4实时操作系统的重要概念 系统响应时间（System response time） 系统发出处理要求到系统给出应答信号的时间。 任务换道时间（Context-switching time） 任务之间切换而使用的时间。 中断延迟（Interrupt latency） 计算机接收到中断信号到操作系统作出响应，并完成换道转入中断服务程序的时间。 实时操作系统应具有如下的功能： 1) 任务管理（多任务和基于优先级的任务调度） 2) 任务间同步和通信（信号量和邮箱等） 3) 存储器优化管理（含ROM的管理） 4) 实时时钟服务 5) 中断管理服务 2.5实时操作系统工作特性 任务的4种状态 运行: 获得CPU控制权。 就绪: 进入任务等待队列。通过调度转为运行状态。 挂起: 任务发生阻塞，移出任务等待队列，等待系统实时事件的发生而唤醒。 从而转为就绪或运行。 睡眠: 任务完成或错误等原因被清除的任务。也可以认为是系统中不存在了的任务。 三种状态转换 3 嵌入式RTOS主要技术指标 任务调度算法 上下文切换时间 任务切换时间 确定性 最小内存开销 最大中断禁止时间 功能 4 RTOS基本术语 1. 硬实时 通常将采用优先级驱动的，具有时间确定性的，可抢占调度的实时操作系统而设计的实时系统称做硬实时系统。这里，硬实时主要强调对实时性的要求较高。 4 RTOS基本术语 2.优先级驱动 在一个多任务系统中，正在运行的任务总是优先级最高的任务。在任何给定的时间内，总是把处理器分配给最高优