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xlanchen@2006.5.17 Embedded Operating Systems 嵌入式系统及其软件开发概述 陈香兰 0551-3606864-83 xlanchen@ 2006.5.17 主要内容 嵌入式系统基本概念 嵌入式硬件的发展 嵌入式软件及其开发 嵌入式操作系统及系统开发 典型嵌入式操作系统介绍 嵌入式操作系统选型 主要内容 嵌入式系统基本概念 嵌入式硬件的发展 嵌入式软件及其开发 嵌入式操作系统及系统开发 典型嵌入式操作系统介绍 嵌入式操作系统选型 嵌入式系统无处不在 嵌入式系统开发技术 嵌入式系统开发技术是微处理器、单片机、微处理器等的应用技术，包含硬件系统和操作系统两大部分。 嵌入式系统的开发具有系统级应用开发技术的基本特征。 什么是嵌入式系统：来自IEEE的定义 “Embedded system is devices used to control, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or plants”. ——IEEE 上述定义主要从应用上加以定义。可以看出：嵌入式系统是软硬件的综合体，还可以涵盖机械等附属装置。 什么是嵌入式系统：广义上 嵌入式系统是一种应用系统，它至少包含一个可编程的计算机（通常是某种形式的微控制器、微处理器或数字信号处理芯片（DSP））且使用该系统的人一般并未意识到该系统是基于计算机的。 什么是嵌入式系统： 国内的经典定义 嵌入式系统是 “以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统” 一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等部分组成，用于实现对其他设备的控制、监视或管理等功能。 可以从以下几个方面来理解国内对嵌入式系统的定义： 嵌入式系统是面向用户、面向产品、面向应用的，它必须与具体应用相结合才会具有生命力、才更具有优势。即嵌入式系统是与应用紧密结合的，它具有很强的专用性，必须结合实际系统需求进行合理的裁减利用。 嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术以及各个行业的具体应用相结合后的产物。这就决定了它必然是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。所以，介入嵌入式系统行业，必须有一个正确的定位。例如 Palm OS之所以在PDA领域占有70％以上的市场，就是因为其立足于个人电子消费品，着重发展图形界面和多任务管理； 而风河的vxWorks之所以在火星车上得以应用，则是因为其高实时性和高可靠性。 嵌入式系统必须根据应用需求可对软硬件进行裁剪，满足应用系统的功能、可靠性、成本、体积等要求。所以，如果能建立相对通用的软硬件基础，然后在其上开发出适应各种需要的系统，是一个比较好的发展模式。目前的嵌入式系统的核心往往是一个只有几KB到几十KB的微内核，需要根据实际的使用进行功能扩展或者裁减，但是由于微内核的存在，使得这种扩展能够非常顺利地进行。 同时还应该看到，嵌入式系统本身还是一个外延极广的名词。凡是与产品结合在一起的具有嵌入式特点的控制系统都可以叫嵌入式系统，而且有时很难给它下一个准确的定义。 嵌入式系统的体系结构 一般而言，嵌入式系统的构架可以分成四个部分： 处理器、存储器、输入／输出(I/O)、软件 多数嵌入式设备的应用软件和操作系统都紧密结合，在这里对其不加区分，这也是嵌入式系统和Windows 系统的最大区别) 。 嵌入式系统特点 嵌入式计算机系统同通用型计算机系统相比具有以下特点： 嵌入式系统通常是面向特定应用的。嵌入式CPU与通用型的最大不同就是嵌入式CPU大多工作在为特定用户群设计的系统中，它通常都具有低功耗、体积小、集成度高等特点，能够把通用CPU中许多由板卡完成的任务集成在芯片内部，从而有利于嵌入式系统设计趋于小型化，移动能力大大增强，跟网络的耦合也越来越紧密。 嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率地设计，量体裁衣、去除冗余，力争在同样的硅片面积上实现更高的性能，这样才能在具体应用中对处理器的选择更具有竞争力 嵌入式系统和具体应用有机地结合在一起，它的升级换代也是和具体产品同步进行，因此嵌入式系统产品一旦进入市场，具有较长的生命周期。 为了提高执行速度和系统可靠性，嵌入式系统中的软件一般都固化在存储器芯片或单片机本身中，而不是存贮于磁盘等载体中 嵌入式系统本身不具备自举开发能力，即使设计完成以后用户通常也不能对其中的程序功能进行修改，必须有一套开发工具和环境才能进行开发。 主要内容 嵌入式系统基本概念：定义、体系结构、特点 嵌入式硬件的发展 嵌入式软件及其开发 嵌入式操作系统及系统开发 典型嵌入