《嵌入式系统原理与开发》课件_第5章.pptxVIP

第5章嵌入式操作系统

5.1引言

5.2嵌入式操作系统概述

5.3操作系统的基本概念

5.4μC/OS-Ⅱ简介

5.5μC/OS-Ⅱ内核结构

5.6μC/OS-Ⅱ在ARM上的移植

5.7基于μC/OS-Ⅱ构建的TCP/IP/PPP协议栈

思考与练习题

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5.1引言

目前，嵌入式操作系统的设计方案有多种，应用的领域

也有很大的不同。不同领域的系统设计方案不同，但是就软

件方案而言，简单的系统可以不使用操作系统，被称做裸机

设计。裸机设计系统一般具有以下特征：系统简单，软件的

代码量比较少，适用于民用产品，可靠性要求一般不太高。

基于这类系统的开发一般称为单片机的开发。

随着嵌入式应用的日益广泛，程序设计也越来越复杂，

这就需要一个操作系统来对其进行管理和控制。复杂系统常

常使用嵌入式操作系统，这样的系统一般可以扩展程序存储

器，资源相对较多，系统实现的功能比较复杂，软件开发的

工作量和开发的难度比较大，维护费用比较高。使用嵌入式

操作系统可以有效地提高这些系统的开发效率。

嵌入式系统采用的操作系统一般是实时操作系统(Real

TimeOperatingSystem,RTOS),它是嵌入式应用软件的基

础和开发平台。RTOS一般是一段嵌入在目标代码中的软件，

用户的其他应用程序都建立在它的基础上。RTOS的引入，

解决了嵌入式软件开发标准化的难题。随着嵌入式系统中软

件比重的不断上升，应用程序越来越大，对开发人员、应用

程序接口、程序档案的组织管理便成为一个大的课题。引入

RTOS相当于引入了一种新的管理模式，对于开发单位和开

发人员都是一个提高。基于RTOS开发出的程序，具有较高

的可移植性，可以实现90%以上的设备独立，一些成熟的通

用程序还可以作为专用库函数产品推向社会。

嵌入式软件的函数化、产品化能够促进嵌入式软件模块的复

用性，从而降低系统的研发成本。

μC/OS-Ⅱ是一个可裁减的、源代码公开的嵌入式实时

操作系统。它提供任务调度、任务间的通信与同步、任务管

理、时间管理和内存管理等基本功能，现在已经应用于多个

领域，非常适合实时操作系统的教学。

5.2嵌入式操作系统概述

5.2.1嵌入式实时操作系统

大多数嵌入式系统应用在实时环境中，并且随着嵌入式

系统的广泛应用，实时系统和嵌入式系统已经密切联系在一

起了。一般地，嵌入式操作系统是指支持嵌入式系统工作的

操作系统，它在知识体系和技术结构上与通用操作系统没有

太大区别。通用操作系统只注重平均性能，如对于整个系统

来说，所有任务的平均响应时间是关键，并不关心单个任务

的响应时间；而实时系统强调的是实时性，即系统的正确性

不仅依赖于计算结果，也依赖于结果产生的时间。因此，实

时系统是指一个能够在指定的或者确定的时间内，实现系统

功能和对外部或内部、同步或异步事件作出响应的系统。图

5-1形象地体现了两者之间的关系。

非实

一般

时嵌

嵌入式实实时

入式

时应用应用

应用

嵌入式应用实时应用

图5-1实时操作系统与嵌入式操作系统的关系

5.2.2典型的嵌入式操作系统

从20世纪80年代起，国际上的一些计算机生产厂商和公

司开始进行商业嵌入式系统和专用操作系统的研制和开发。

目前，国内外的嵌入式操作系统种类繁多，主要分为商用型

和免费型两种。商用型的嵌入式操作系统主要有VxWorks、

WindowsCE、pSOS、QNX、PalmOS等，它们的优点是功

能可靠、稳定，技术支持和售后服务比较完善，而且提供了

高端嵌入式系统要求的许多功能(如文件系统、图形用户界

面、网络支持等);缺点是价格昂贵而且源代码封闭，这影

响了开发者学习和使用的积极性。而免费型的嵌入式操作系

统，如嵌入式Linux和μC/OS-Ⅱ,以其价格优势和源码公开

的特点受到初学者和广大用户的青睐。

1.VxWorks

VxWorks操作系统是美国WindRiver(风河)公司于1993年

设计开发