-嵌入式系统原理与应用-课程目的.ppt

按应用来分类 信息家电类 移动终端类 通信类 汽车电子类 工业控制类 按速度分类 强实时系统, 其系统响应时间在毫秒或微秒级。 一般实时系统, 其系统响应时间在几秒的数量级上,其实时性的要求比强实时系统要差一些。 弱实时系统, 其系统响应时间约为数十秒或更长。这种系统的响应时间可能随系统负载的轻重而变化。 按嵌入式系统软件复杂程度来分类 循环轮询系统 前后台系统 单处理器多任务系统 多处理器多任务系统 循环轮询系统 initialize() while(true) { if (condition_1) action_1(); if (condition_2) action_2(); ...... if (condition_n) acition_n(); } Check for Input Do Something 优点 对于简单的系统而言，便于编程和理解。 没有中断的机制，程序运行良好，不会出现随机的问题。 缺点 有限的应用领域。 对于大量的I/O服务的应用，不容易实现。 大的程序不便于调试。 适合于慢速和非常快速的简单系统 循环轮询系统 前后台系统 是中断驱动系统的一种 后台是一个循环轮询系统一直在运行。 前台是由一些中断处理过程组成的。 当有一前台事件(外部事件)发生时，引起中断, 进行前台处理, 处理完成后又回到后台(通常又称主程序)。 中断1 中断2 主程序 中断1 中断1 中断2 初始化 处理1 事件1 处理2 事件2 N Y Y N ISR1 ISR2 前台处理 后台处理 ISR3 前后台系统 需要考虑的是中断的现场保护和恢复，中断嵌套，中断处理过程与主程序的协调(共享资源)问题。 系统的性能主要由中断延迟时间(Interrupt latency time), 响应时间(response time)和恢复时间(recovery time)来刻画。 单处理器多任务系统 对于一个复杂的嵌入式实时系统来说， 当采用中断处理程序加一个后台主程序这种软件结构难以实时的、准确的、可靠的完成时 存在一些互不相关的过程需要在一个计算机中同时处理时 需要采用实时多任务系统！ 结构 　　由多个任务，多个中断处理过程，实时操作系统组成的有机的整体。 　　每个任务是顺序执行的，并行性通过操作系统来完成，任务间的相互通信和同步也需要操作系统的支持。 单处理器多任务系统 流程 并发多任务 ：：： ：：： 后台 前台 ISRs Tasks 多任务系统 多个顺序执行的程序并行运行。 宏观上看，所有的程序同时运行，每个程序运行在自己独立的CPU上。 实际上，不同的程序是共享同一个CPU和其它硬件。因此，需要RTOS来对这些共享的设备和数据进行管理。 每个程序都被编制成无限循环的程序，等待特定的输入，执行相应的任务等。 这种程序模型将系统分成相对简单的，相互合作的模块。 单处理器多任务系统 优点 将复杂的系统分解为相对独立的多个线程， 达到“分而制之”的目的，从而降低系统的复杂性。 保证系统的实时性。 系统的模块化好，提高系统的可维护性。 单处理器多任务系统 缺点 需要采用一些新的软件设计方法。 需要增加功能：线程间的协调，同步和通信功能。 需要对每一个共享资源互斥。 导致线程间的竞争。 需要使用RTOS，RTOS要增加系统的开销。 单处理器多任务系统 多处理器多任务系统 多任务可运行在多个处理器上，由操作系统统一调度，处理。 宏观上看是并发的，微观上看也是并发的。 多处理机系统分为紧耦合系统(tightly-coupled system)和松耦合系统(loosely-coupled system)两种。 本节提要 1 4 2 6 5 为什么要学习嵌入式系统 嵌入式系统的定义、特点及架构 嵌入式系统的发展趋势 嵌入式系统与单片机、PC的区别 嵌入式系统的应用领域 7 嵌入式系统的开发方法 3 嵌入式处理器及分类 嵌入式系统的组成 软件硬件基本要素 硬件 嵌入式处理器 各种类型存储器 模拟电路及电源 接口控制器及接插件 软件 实时操作系统（RTOS） 板级支持包（BSP） 设备驱动（Device Driver） 协议栈（Protocol Stack） 应用程序（Application） 常见的嵌入式操作系统 实时嵌入式操作系统的种类繁多，大体上可分为两种，商用型和免费型。 商用型的实时操作系统功能稳定、可靠，有完善的技术支持和售后服务，但往往价格昂贵。 免费型的实时操作系统在价格方面具有优势，目前主要有Linux和μC/OS，稳定性与服务性存在挑战。 VxWorks VxWorks操作系统是美国WinDriver公司于1983年设计开发的一种嵌入式实时操作系统（RTOS），具有良好的持续发展能力、高性能的内核以及友好的用