嵌入式系统——基础知识

只看该作者 · 2012-11-13 15:28

本帖最后由 cooran 于 2012-11-13 15:35 编辑

操作系统OS
   控制和管理计算机软硬件资源，合理组织计算机工作流程，方便用户使用计算机的系统软件。
   可将OS看成是应用程序与硬件间的接口或虚拟机。
   OS功能：进程管理、存储管理、文件管理、设备管理、网络和通信管理等。

嵌入式操作系统EOS
   运行在嵌入式硬件平台上，对整个系统及其所操作的部件装置等资源进行统一协调、指挥和控制的系统软件。
   EOS特点：微型化、可裁剪性、实时性、高可靠性、易移植性

重点关注：高实时性、硬件相关依赖性、软件固化、应用专用性、网络功能。

实时操作系统RTOS
   能使计算机及时响应外部事件请求，并能及时控制所有实时设备与实时任务协调运行，且能在规定时间内完成事件处理的OS。
   RTOS基本要求：
      1、逻辑功能正确：RTOS的计算必须产生正确的结果；
      2、时间正确：RTOS的计算必须在预定的周期内完成。
   RTOS应满足条件：
      1、多任务系统；
      2、任务的切换时间应与系统中的任务书无关；
      3、中断延时的时间可预知并尽可能短。
   无论在什么情况下，OS完成任务所需的时间应该是在程序设计时就可预知的。

只看该作者 · 2012-11-13 15:29

嵌入式实时操作系统ERTOS
   用于嵌入式系统，对系统资源和多个任务进行管理，且具有高可靠性、良好可裁剪性等优良性能的，为应用程序提供运行平台和实时服务的微型系统软件。
   ERTOS最重要的三项服务：
      1、多任务管理
      2、内存管理
      3、外围资源管理

嵌入式微处理器（特点）
   1、对实时多任务OS有很强的支持能力；
   2、具有功能很强的存储区域保护功能；
   3、处理器结构可扩展；
   4、低功耗；
   微处理器主要发展方向：小体积、高性能、低功耗
   微处理器分类：MCU、MPU、DSP、SOC

嵌入式系统发展方向
   1、嵌入式开发是一项系统工程，嵌入式系统厂商不仅要提供嵌入式软硬件系统本身，还需要提供强大的硬件开发工具与软件支持包；
   2、网络化、信息化的要求随着因特网技术的成熟、宽带的提高而日益提高，使得以往单一功能的设备功能不再单一，结构更加复杂；
   3、网络互连成为必然趋势（IEEE1394、USB、CAN、Bluetooth等网络接口）；
   4、精简系统内核、算法、降低功耗和软硬件成本；
   5、提供友好的多媒体人机界面。

只看该作者 · 2012-11-13 15:30

嵌入式系统特点
   机软硬件于一体，可独立工作的计算机系统。
   1、专用性强；          2、可裁剪性；       3、实时性与可靠性；
   4、功耗低；             5、系统内核小；    6、系统精简；
   7、实时多任务OS； 8、专门开发工具与环境；
   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。
   通常把嵌入式系统概念的重心放在“系统”上，指能够运行OS的软硬件总体。
   嵌入式系统构成，硬件：微处理器、外围接口和存储器；中间层：BSP/HAL；软件：RTOS及其上运行的应用软件。
   嵌入式系统框架可分为4部分：处理器、存储器、I/O、软件。
   嵌入式CPU将通用CPU中许多由板卡完成的任务集成到芯片内部。
   多数嵌入式设备的应用软件和OS紧密结合。

嵌入式软件体系结构
  1、无OS情形
（1）循环轮转方式：把系统功能分成若干不同的任务，然后把它们包含在一个无限的循环语句中，按照顺序逐一执行，之后再循环。
      缺点：过于简单，无法处理异步事件，缺乏并发处理能力。
（2）前后台系统：在循环轮转的基础上，增加了中断处理功能；
      foreground（前台程序：事件处理级程序）：中断服务程序ISR，处理异步事件；
      background（后台程序：任务级程序）：系统管理调度程序，无限循环，负责嵌入式系统软硬件资源的分配、管理及任务调度。

2、有OS情形
（1）提高了系统可靠性；
（2）提高了系统开发效率，降低了开发成本，缩短了开发周期；
（3）有利于系统的扩展和移植；
   对不同的嵌入式操作系统，所包含的组件可能各不相同。一般来说，所有的OS都会有一个内核Kernel，内核指OS中的一个组件，包含了OS的主要功能，即OS的各种特性及其相互间的依赖关系。（任务管理、存储管理、文件管理、设备管理、网络管理）

只看该作者 · 2012-11-13 16:02

嵌入式操作系统分类
1、按“系统类型”分类：商用系统、专业系统、开源系统；
2、按“响应时间”分类：RTOS、非RTOS；
3、按“软件结构”分类：单体结构、分层结构、微内核结构；

差别体现在两方面：（1）内核的设计，即内核中包含了哪些功能组件；（2）系统中集成了哪些其他的系统软件。
   （1）单体结构（eg：linux）：在单体结构的OS中，中间件和设备驱动程序通常集成在系统内核中，整个系统通常只有一个可执行文件，包含了所有的功能组件。整个OS由一组功能模块构成，这些功能模块间可以相互调用。
      优点：性能较好，系统各模块间可以相互调用，通信开销小；
      缺点：OS体积庞大，高度集成，在系统裁剪、修改和调试等方面较为困难。
   （2）分层结构：在分层结构中，一个OS被划分为若干个层次，各层间的调用关系是单向的。分层结构的OS也只有一个大的可执行文件，包含设备驱动程序和中间件。要求在每个层次上都要提供一组API接口函数。
   （3）微内核结构（eg：VxWorks）：在内核中，把OS的大部分功能都剥离出去，只保留最核心的功能单元。内核非常小，大部分的系统功能都位于内核之外。在微内核OS中，新的功能组件可以被动态地添加进来，具有易于扩充、调试方便和易于移植等特点。核内组件与核外组件间的通信是消息传递，而不是直接的函数调用。

只看该作者 · 2012-11-13 16:02

嵌入式操作系统重要概念

1、先占式内核：当前最高优先级任务一旦就绪，就立即获得CPU控制权，且控制权可知；
2、调度策略分析：（强实时、弱实时）
3、任务优先级分配：（静态优先级、动态优先级）
4、时间的可确定性：强RTOS的函数调用与服务的执行时间具有可确定性。系统服务的执行时间不依赖于应用程序任务的多少。系统完成某个确定任务的时间可预测。
5、任务切换时间：（取决于CPU有多少Reg要入栈）
6、中断响应时间：在先占式内核中，中断响应时间 = 关中断最长时间 + 保护CPU内部寄存器时间 + 进入中段服务函数的执行时间 + 开始执行ISR第一条指令的时间；
7、优先级反转：（解决方法：优先级继承、优先权极限）
8、任务执行时间的抖动
9、任务划分：（原则：I/O原则、优先级原则、大量原则、功能耦合、偶然耦合、频率组合）

只看该作者 · 2012-12-29 09:20

只看该作者 · 2012-12-30 20:05

:lol

只看该作者 · 2013-10-17 11:50

mark

只看该作者 · 2013-10-23 22:42

楼主，你的签名档亮了

只看该作者 · 2013-11-14 19:51

你亮了

只看该作者 · 2015-4-2 16:40

板书啊，

只看该作者 · 2015-4-2 20:33

感谢楼主解决了我的一些概念问题

只看该作者 · 2015-4-3 12:31

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