嵌入式系统设计第4章.pptx

1 1 第4章 嵌入式操作系统 操作系统是系统硬件与应用软件的桥梁，是嵌入式系统的灵魂。 2 2 本章内容 4.1 嵌入式操作系统概述 1 4.2 Linux操作系统 2 4.3 嵌入式Linux操作系统 3 4.4 虚拟机简介 4 3 3 简介 本章从嵌入式操作系统的一般特性讲起，介绍了嵌入式操作系统的基本功能和特点，讲述了嵌入式操作系统与个人计算机上一般通用操作系统的区别、嵌入式操作系统的种类以及选型原则等。接下来，对比分析了目前市场上常见的嵌入式操作系统的发展特点和应用领域。在介绍常见的嵌入式操作系统的基础上，对得到广泛应用的桌面型Linux及嵌入式Linux操作系统进行了详细介绍。最后通过实例讲述常用虚拟机软件的使用方法。 4 4 4.1 嵌入式操作系统概述 操作系统（Operating System，简称OS）是用来管理与控制计算机硬件和软件资源的一组计算机程序的集合。操作系统属于最基本的系统软件，是系统软硬件资源的控制中心。 4.1.1 操作系统简介 5 5 操作系统是用户和计算机之间的接口，也是计算机底层硬件和其他应用程序的接口，它为上层用户提供了方便、安全、有效的软件环境接口，可以方便地对硬件资源进行调度。操作系统的基本思想是隐藏底层硬件的不同差异，向在操作系统上运行的应用程序提供一个统一的资源调用接口。应用程序通过这一接口即可实现对硬件资源的使用和控制，而无需考虑不同底层硬件操作方式上的差异。 6 6 操作系统的管理功能主要包括以下四个方面：进程与作业管理、存储管理、设备管理和文件管理。 (1)进程与作业管理即对处理器资源的分配、控制和管理。在多任务环境下，具体包括进程控制、作业调度、进程通信、进程同步、进程调度等。 (2)存储管理的主要任务是对存储器资源的分配、调用管理。包括内存分配、地址映射、内存保护和内存扩充等。 7 (3)设备管理主要完成对设备资源的统一管理和调度。包括用户的设备请求，如设备分配、设备处理、缓冲管理、虚拟逻辑设备的管理等。 (4)文件管理的主要目的是方便用户对系统文件和用户文件的管理和使用，保证文件的安全性，主要包括文件的读写管理、文件的目录管理、文件存储空间的管理、文件的共享和保护等。 8 嵌入式操作系统（Embedded Operating System，简称EOS）指的是应用在嵌入式系统中的操作系统，最早出现在工业控制和国防领域，是嵌入式应用程序开发的基础和平台。嵌入式操作系统除了具备一般通用操作系统的基本特点和管理功能之外，还包括与嵌入式硬件密切相关的底层驱动软件、操作系统内核、设备驱动程序、图形人机交互界面、通讯协议等。 与一般的桌面通用操作系统相比，嵌入式操作系统结构紧凑，系统可裁剪，配置较灵活，支持多任务，实时性和专用性强，对硬件的依赖性较强，软件固态化。 9 4.1.2 嵌入式操作系统的分类 实际上嵌入式操作系统有多种类型，按照不同的分类标准和方法，可以将嵌入式操作系统分为以下几种常见类型。 1．依据嵌入式操作系统时间调度方法分类 （1） 实时操作系统（Real-Time Operating System，简称RTOS） （2）分时操作系统 （3）顺序执行系统 2．按商业模式分类 嵌入式操作系统大体上可分为商用型和免费型两种类型。 10 3．按嵌入式操作系统的实时性分类 （1）具有硬（强）实时特点的嵌入式操作系统 （2）具有软（弱）实时特点的嵌入式操作系统 （3）没有实时特点的嵌入式操作系统 4．按照嵌入的应用对象分类 （1）基于Windows兼容，如WindowsCE、嵌入式Linux等 （2）工业和通信类，如Android、VxWorks、Psos、QNX等 （3）单片机类，如μC / OS、CMX、iRMX等 （4）面向Internet类，如Plam OS、Visor、Hopen、PPSM等 11 4.2 Linux操作系统 Linux是一个类似于Unix的操作系统，是Unix操作系统的继承和发展，最早起源于芬兰赫尔辛基大学一位名为Linus Torvalds的学生。它的内核较小、功能强大、运行稳定、系统健壮、效率高，易于定制剪裁，在价格上极具竞争力，是目前最为流行的一款开放源代码的操作系统。 Linux继承了Unix的所有优点，并且有很大的发展，功能非常强大，支持很多种硬件平台，安全性高，对病毒的威胁几乎可以忽略不计。 4.2.1 Linux简介 12 目前常见的Linux发行版本如下图所示： 13 Linux操作系统中有三种基本的文件类型： （1）普通文件 普通文件是用于存放数据的文件，包括文本数据、二进制程序以及以8位字节存储的信息； （2）目录文件 就是包含连接其他文件、目录的指针文件； （3）设备文