嵌入式系統(tǒng) 課件 ARM微控制器基礎(chǔ)與實(shí)戰(zhàn)2

1、1,嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用,主要參考書 ARM & Linux嵌入式系統(tǒng)教程,2,第1章 嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ),1.1嵌入式系統(tǒng)概述 1.2嵌入式處理器 1.3嵌入式操作系統(tǒng) 1.4實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的內(nèi)核 1.5嵌入式技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢,3,1.1 嵌入式系統(tǒng)概述,1.1.1嵌入式系統(tǒng)的定義 電氣工程師協(xié)會(huì)(IEE)的定義:嵌入式系統(tǒng)是用來控制或監(jiān)視機(jī)器、裝置或工廠等的大規(guī)模系統(tǒng)的設(shè)備。 國內(nèi)一般定義為：以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可裁減，從而能夠適應(yīng)實(shí)際應(yīng)用中對功能、可靠性、成本、體積、功耗等嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。,4,嵌入式系統(tǒng)無處不在 內(nèi)部含有中央處理器CPU的設(shè)備都含有嵌入式系統(tǒng)。 消

2、費(fèi)類電子產(chǎn)品：從家庭的洗衣機(jī)、電冰箱、 個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、 MP3 、數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)、電子表、烹調(diào)用的微波爐、天天必用的移動(dòng)電話等等。 辦公室設(shè)備：辦公室里的電話機(jī)、打印機(jī)、傳真機(jī)、遠(yuǎn)程會(huì)議系統(tǒng)等。 工業(yè)控制中的嵌入式系統(tǒng)。 汽車?yán)锏目刂葡到y(tǒng)：供油噴射控制系統(tǒng)、防鎖死剎車系統(tǒng)(ABS) 。,5,嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例,6,嵌入式系統(tǒng)在應(yīng)用數(shù)量上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了各種通用計(jì)算機(jī)。 一臺通用計(jì)算機(jī)的外部設(shè)備中就包含了510個(gè)嵌入式微處理器：鍵盤、硬盤、顯示器、Modem、網(wǎng)卡、聲卡、打印機(jī)、掃描儀、數(shù)碼相機(jī)、集線器等，均是由嵌入式處理器進(jìn)行控制的。 在制造工業(yè)、過程控制、通信、儀器、儀表、汽車、船

3、舶、航空航天、軍事裝備、消費(fèi)類產(chǎn)品等方面，嵌入式系統(tǒng)都有用武之地。 美國汽車大王福特公司的高級經(jīng)理曾宣稱：“福特出售的計(jì)算能力已超過了IBM?！庇纱丝梢韵胂袂度胧接?jì)算機(jī)工業(yè)的規(guī)模和廣度。 資料顯示，年世界的產(chǎn)量達(dá)83億片，用于通用計(jì)算機(jī)的只有3億片，其余80億片均用于嵌入式系統(tǒng),7,112 嵌入式系統(tǒng)組成,8,1嵌入式處理器 嵌入式處理器是嵌入式系統(tǒng)的核心部件。 嵌入式處理器與通用處理器的最大不同點(diǎn)在于其工作在為特定用戶群設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中。 嵌入式處理器通常把通用計(jì)算機(jī)中許多由板卡完成的任務(wù)集成在芯片內(nèi)部，從而有利于嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的小型化，并具有高效率、高可靠性等特征。 現(xiàn)今市面上有1 000多種

4、嵌入式處理器芯片，其中使用最為廣泛的有ARM、MIPS、PowerPC、MC68000等。,9,2外圍設(shè)備 外圍設(shè)備是指在一個(gè)嵌入式系統(tǒng)中，除了嵌入式處理器以外用于完成存儲、通信、調(diào)試、顯示等輔助功能的其他部件。 根據(jù)外圍設(shè)備的功能可分為以下3類： 存儲器： SRAM、 DRAM、Flash。其中，F(xiàn)lash以可擦寫次數(shù)多、存儲速度快、容量大及價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)在嵌入式領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。 接口：應(yīng)用最為廣泛的包括并口、串口、紅外接口、SPI串行外圍設(shè)備接口、I2C(Inter IC)總線接口、USB通用串行總線接口、Ethernet網(wǎng)口等。 人機(jī)交互：LCD、鍵盤和觸摸屏等人機(jī)交互設(shè)備。,10,

5、3嵌入式操作系統(tǒng) 嵌入式操作系統(tǒng)可以使嵌入式開發(fā)更方便、快捷。其軟件模塊的集合，用以管理存儲器分配、中斷處理、任務(wù)間通信和定時(shí)器響應(yīng)，以及提供多任務(wù)處理等。 嵌入式操作系統(tǒng)的引人大大提高了嵌入式系統(tǒng)的功能，方便了應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)，但同時(shí)也占用了寶貴的嵌入式系統(tǒng)資源。 一般在比較大型或需要多任務(wù)的應(yīng)用場合才考慮使用嵌入式操作系統(tǒng)。 嵌入式操作系統(tǒng)常常有實(shí)時(shí)要求。,11,4應(yīng)用軟件 （1）基本了解 嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用軟件是針對特定的實(shí)際專業(yè)領(lǐng)域，基于相應(yīng)的嵌入式硬件平臺，并能完成用戶預(yù)期任務(wù)的計(jì)算機(jī)軟件。 用戶的任務(wù)可能有時(shí)間和精度的要求。 有些應(yīng)用軟件需要嵌人式操作系統(tǒng)的支持，但在簡單的應(yīng)用場合下不

6、需要專門的操作系統(tǒng)。 由于對成本十分敏感，為減少系統(tǒng)成本，除了精簡每個(gè)硬件單元的成本外，應(yīng)盡可能地減少應(yīng)用軟件的資源消耗，盡可能地優(yōu)化。,12,（2）嵌入式軟件的特點(diǎn)： 為了提高執(zhí)行速度和系統(tǒng)可靠性，嵌入式系統(tǒng)中的軟件一般都固化在存儲器中。 軟件代碼要求高質(zhì)量、高可靠性。因此，程序編寫和編譯工具的質(zhì)量要高，以減少程序二進(jìn)制代碼的長度，提高執(zhí)行速度。 在多任務(wù)嵌入式系統(tǒng)中，對重要性各不相同的任務(wù)進(jìn)行統(tǒng)籌兼顧的合理調(diào)度是保證每個(gè)任務(wù)及時(shí)執(zhí)行的關(guān)鍵，單純通過提高處理器速度是低效和無法完成的。這種任務(wù)調(diào)度只能由優(yōu)化編寫的系統(tǒng)軟件來完成。系統(tǒng)軟件的高實(shí)時(shí)性是基本要求。 隨著嵌入式應(yīng)用的深入和普及，涉及到

7、的實(shí)際應(yīng)用環(huán)境越來越復(fù)雜，嵌入式軟件也越來越復(fù)雜。支持多任務(wù)的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)成為嵌入式軟件必需的系統(tǒng)軟件,13,典型嵌入式系統(tǒng)基本組成硬件,14,典型嵌入式系統(tǒng)基本組成軟件,15,113 嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn),嵌入式系統(tǒng)與通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相比具有以下特點(diǎn)： 嵌入式系統(tǒng)是將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體工藝、電子技術(shù)和通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與各領(lǐng)域的具體應(yīng)用相結(jié)合的產(chǎn)物。這一特點(diǎn)決定了它必然是一個(gè)技術(shù)密集、資金密集、高度分散、不斷創(chuàng)新的知識集成系統(tǒng)。 嵌入式系統(tǒng)通常面向特定應(yīng)用，集成度高、低功耗、小體積、低成本等，便于嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的小型化、專業(yè)化，使移動(dòng)能力大大增強(qiáng)，與網(wǎng)絡(luò)的耦合也越來越緊密。 嵌入式系統(tǒng)與具體應(yīng)用有

8、機(jī)地結(jié)合在一起，它的升級換代也與具體產(chǎn)品同步進(jìn)行。因此，嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品一旦進(jìn)入市場，一般具有較長的生命周期。 嵌入式系統(tǒng)的硬件和軟件都必須高效率地設(shè)計(jì)，在保證穩(wěn)定、安全、可靠的基礎(chǔ)上量體裁衣，去除冗余，力爭在同樣的硅片面積上實(shí)現(xiàn)更高的性能。這樣，才能最大限度地降低應(yīng)用成本。在具體應(yīng)用中，對處理器的選擇決定了其市場競爭力。,16,嵌入式系統(tǒng)常常還有減小功耗的要求。這一方面是為了省電，另一方面是要減少發(fā)熱量。 可靠性與穩(wěn)定性對于嵌入式系統(tǒng)有著特別重要的意義。 嵌入式系統(tǒng)提供的功能以及面對的應(yīng)用和過程都是預(yù)知的、相對固定的專用系統(tǒng)，一般而言，嵌入式系統(tǒng)對CPU計(jì)算能力的要求并不像通用計(jì)算機(jī)那么高。

9、許多嵌入式系統(tǒng)都有實(shí)時(shí)要求，需要有對外部事件迅速作出反應(yīng)的能力。特別是在操作系統(tǒng)中有所反映，從而使嵌入式軟件的開發(fā)與常規(guī)軟件的開發(fā)出現(xiàn)顯著的區(qū)別。典型的嵌人式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)與常規(guī)的操作系統(tǒng)也有著顯著的區(qū)別，并因而成為操作系統(tǒng)的一個(gè)重要分支和一個(gè)獨(dú)特的研究方向。 嵌入式系統(tǒng)本身不具備自舉開發(fā)能力。必須有一套交叉開發(fā)工具和環(huán)境才能進(jìn)行開發(fā)。 通用計(jì)算機(jī)的開發(fā)人員通常是計(jì)算機(jī)科學(xué)或者計(jì)算機(jī)工程方面的專業(yè)人士，而嵌入式系統(tǒng) 開發(fā)人員卻往往是各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域中的專家，這就要求嵌入式系統(tǒng)所支持的開發(fā)工具易學(xué)、易用、可靠、高效。,17,現(xiàn)在人們談及嵌入式系統(tǒng)時(shí)，某種程度上指近些年比較熱門、具有操作系統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)

10、。歸納嵌入式系統(tǒng)的幾個(gè)特點(diǎn)如下： 軟硬件一體化，集計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)和行業(yè)技術(shù)為一體； 需要操作系統(tǒng)支持，代碼小，執(zhí)行速度快； 專用緊湊，用途固定，成本敏感； 可靠性要求高； 多樣性，應(yīng)用廣泛，種類繁多。,18,114 嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用,嵌入式系統(tǒng)主要用于各種信號處理與控制，目前已在國防、國民經(jīng)濟(jì)及社會(huì)生活各領(lǐng)域普及應(yīng)用，用于企業(yè)、軍隊(duì)、辦公室、實(shí)驗(yàn)室以及個(gè)人家庭等各種場所。,19,軍用： 各種武器控制：坦克、艦艇、轟炸機(jī)等陸海空各種軍用電子裝備；雷達(dá)、電子對抗軍事通信裝備，野戰(zhàn)指揮作戰(zhàn)用各種專用設(shè)備等。我國嵌入式計(jì)算機(jī)最早用于導(dǎo)彈控制。,20,21,高性能武器平臺的基礎(chǔ),22,23,家用

11、： 我國各種信息家電產(chǎn)品(如數(shù)字電視機(jī)、機(jī)頂盒、數(shù)碼相機(jī)、VCDDVD音響設(shè)備、可視電話、家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、洗衣機(jī)、電冰箱、智能玩具等)廣泛采用微處理器、微控制器及嵌入式軟件，EMIT(嵌入式Internet技術(shù))已用于社區(qū)對家用電、水、煤氣表遠(yuǎn)程抄表以及洗衣機(jī)遙控。,24,25,工業(yè)用： 各種智能測量儀表、數(shù)控裝置、可編程控制器、控制機(jī)、分布式控制系統(tǒng)、現(xiàn)場總線儀表及控制系統(tǒng)、工業(yè)機(jī)器人、機(jī)電一體化機(jī)械設(shè)備、汽車電子設(shè)備等。廣泛采用微處理器和控制器芯片級、標(biāo)準(zhǔn)總線的模板級、嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)級的嵌入式系統(tǒng)。,26,27,商用： 各類收款機(jī)、POS系統(tǒng)、電子秤、條形碼閱讀機(jī)、商用終端、銀行點(diǎn)鈔機(jī)、I

12、C卡輸入設(shè)備、取款機(jī)、自動(dòng)柜員機(jī)、自動(dòng)服務(wù)終端、防盜系統(tǒng)、各種銀行專業(yè)外圍設(shè)備等。,28,辦公用： 復(fù)印機(jī)、打印機(jī)、傳真機(jī)、掃描儀、激光照排系統(tǒng)、安全監(jiān)控設(shè)備、手機(jī)、尋呼機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、變頻空調(diào)設(shè)備、通信終端、程控交換機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、錄音錄像及電視會(huì)議設(shè)備、數(shù)字音頻廣播系統(tǒng)等。,29,醫(yī)用電子設(shè)備： 各種醫(yī)療電子儀器，如X光機(jī)、超聲診斷儀、計(jì)算機(jī)斷層成像系統(tǒng)、心臟起搏器、監(jiān)護(hù)儀、輔助診斷系統(tǒng)、專家系統(tǒng)等。,30,醫(yī)用機(jī)器人技術(shù)平臺,31,社會(huì)發(fā)展方面：嵌入式Internet應(yīng)用,32,嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用最熱門的有以下幾種： 個(gè)人數(shù)字助理PDA。它具有網(wǎng)絡(luò)、多媒體等強(qiáng)大的功能，一般都預(yù)裝操

13、作系統(tǒng)。例如Microsoft 公司的PocketPC操作系統(tǒng)?，F(xiàn)在，PDA手機(jī)已成為新的熱點(diǎn)。 機(jī)頂盒STB。所謂的機(jī)頂盒STB(SetTopBox)，表面上理解只是放在電視機(jī)上的盒子，能提供通過電視機(jī)直接上網(wǎng)的功能。但它更吸引入的地方在于簡單易用，是專為那些不很了解電腦的人設(shè)計(jì)的?，F(xiàn)今用戶端機(jī)頂盒的趨勢是朝微型電腦發(fā)展，即逐漸集成電視和電腦的功能，成為一個(gè)多功能服務(wù)的工作平臺。 IP電話。IP電話(IP Phone)把電話網(wǎng)和Internet結(jié)合成一個(gè)功能強(qiáng)大的通信網(wǎng)絡(luò)，在IP網(wǎng)絡(luò)上實(shí)時(shí)傳輸被壓縮的語音信息。IP電話以數(shù)字形式作為傳輸媒體，占用資源小，所以成本很低，價(jià)格便宜。,33,社會(huì)對

14、嵌入式系統(tǒng)的需求正在慢慢擴(kuò)大，特別是最近幾年隨著國際互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，從PC時(shí)代步入到后PC時(shí)代，對信息家電的需求越來越明顯。嵌入式系統(tǒng)在信息家電的應(yīng)用，是對嵌入式系統(tǒng)概念和應(yīng)用范圍的一個(gè)變革，從而打破了過去PC時(shí)代被單一微處理器廠家和單一操作系統(tǒng)廠家壟斷的舊局面，出現(xiàn)了一個(gè)由多芯片、多處理器占領(lǐng)市場的新局面。,34,115 實(shí)時(shí)系統(tǒng)的概念,實(shí)時(shí)系統(tǒng)(Real Time System)是指產(chǎn)生系統(tǒng)輸出的時(shí)間對系統(tǒng)至關(guān)重要的系統(tǒng)。 實(shí)時(shí)系統(tǒng)是在邏輯和時(shí)序控制中，如果出現(xiàn)超時(shí)偏差，將會(huì)引起嚴(yán)重后果的系統(tǒng)。 實(shí)時(shí)邏輯的正確性不僅依賴于計(jì)算結(jié)果的正確性，還取決于輸出結(jié)果的響應(yīng)時(shí)間。實(shí)時(shí)系統(tǒng)要求從輸入到輸出

15、的滯后時(shí)間必須小到一個(gè)可以接受的時(shí)限內(nèi)。 實(shí)時(shí)系統(tǒng)是一個(gè)能夠在指定的時(shí)間內(nèi)完成系統(tǒng)功能以及對外部或內(nèi)部事件在同步或異步時(shí)間內(nèi)做出響應(yīng)的系統(tǒng)。,35,實(shí)時(shí)系統(tǒng)應(yīng)具備的幾個(gè)重要特性：,實(shí)時(shí)性。在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，每個(gè)任務(wù)都有一個(gè)截止期限，任務(wù)必須在這個(gè)截止期限之前完成，以保證系統(tǒng)所產(chǎn)生的結(jié)果在時(shí)間上的正確性。 并行性。要求系統(tǒng)具有并行處理的能力，以便能同時(shí)響應(yīng)來自不同端口的輸入信號。 多路性。實(shí)時(shí)系統(tǒng)的多路性表現(xiàn)在對多個(gè)不同的現(xiàn)場信息進(jìn)行采集，以及對多個(gè)對象和多個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)行控制。,36,獨(dú)立性。每個(gè)用戶向?qū)崟r(shí)系統(tǒng)提出服務(wù)請求，相互間是獨(dú)立的。在實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中對信息的采集和對象控制也是相互獨(dú)立的。 可預(yù)

16、測性。實(shí)時(shí)系統(tǒng)的實(shí)際行為必須處在一定的限度內(nèi)，而這個(gè)限度可以由系統(tǒng)的定義而獲得。這意味著系統(tǒng)對來自外部輸入的反應(yīng)必須是全部可預(yù)測的，即使在最壞的條件下，系統(tǒng)也要嚴(yán)格遵守時(shí)間的約束。因此，在出現(xiàn)過載時(shí)，系統(tǒng)必須能以一種可預(yù)測的方式來降級它的性能。 可靠性?？煽啃砸环矫嬷赶到y(tǒng)的正確性，即系統(tǒng)所產(chǎn)生的結(jié)果在返回值和運(yùn)行費(fèi)時(shí)上都是正確的；另一方面指系統(tǒng)的健壯性，也就是說，雖然系統(tǒng)出現(xiàn)了錯(cuò)誤，或外部環(huán)境與預(yù)先假定的外部環(huán)境不符合，但系統(tǒng)仍然可以處于可預(yù)測狀態(tài)，仍可以安全地帶錯(cuò)運(yùn)行和平緩地降級。,37,衡量系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的3個(gè)指標(biāo)：,響應(yīng)時(shí)間(Response Time)：指計(jì)算機(jī)從識別一個(gè)外部事件到做出響應(yīng)

17、的時(shí)間。 生存時(shí)間(Survival Time)：指數(shù)據(jù)的有效等待時(shí)間，在這段時(shí)間里數(shù)據(jù)是有效的。 吞吐量(Throughput)：指在一段給定時(shí)間內(nèi)，系統(tǒng)可以處理事件的總數(shù)。吞吐量通常比平均響應(yīng)時(shí)間的倒數(shù)小一點(diǎn)。,38,實(shí)時(shí)系統(tǒng)根據(jù)響應(yīng)時(shí)間可分為3種類型：,強(qiáng)實(shí)時(shí)系統(tǒng)：在強(qiáng)實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，各任務(wù)不僅要保證執(zhí)行過程和結(jié)果的正確，同時(shí)還要保證在系統(tǒng)能夠允許的時(shí)間內(nèi)完成任務(wù)，否則將造成災(zāi)難性的后果。這對于實(shí)時(shí)控制領(lǐng)域的軟硬件系統(tǒng)來說是至關(guān)重要的。它的響應(yīng)時(shí)間在毫秒或微秒數(shù)量級上。 弱實(shí)時(shí)系統(tǒng)：弱實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，各個(gè)任務(wù)運(yùn)行得越快越好，但并沒有嚴(yán)格限定某一任務(wù)必須在多長時(shí)間內(nèi)完成。弱實(shí)時(shí)系統(tǒng)更多地關(guān)注軟件運(yùn)

18、行的結(jié)果正確與否，而時(shí)間問題不會(huì)造成災(zāi)難性的后果。一般它的響應(yīng)時(shí)間可以是數(shù)十秒或更長，可能隨著系統(tǒng)的負(fù)載輕重而有所變化。 一般實(shí)時(shí)系統(tǒng)：一般實(shí)時(shí)系統(tǒng)是弱實(shí)時(shí)系統(tǒng)和強(qiáng)實(shí)時(shí)系統(tǒng)的一種折衷。它的響應(yīng)時(shí)間可以在秒的數(shù)量級上，可廣泛應(yīng)用于許多消費(fèi)電子設(shè)備中。如PDA、手機(jī)等都屬于一般實(shí)時(shí)系統(tǒng)。,39,根據(jù)確定性實(shí)時(shí)系統(tǒng)可以分為以下兩類：,硬實(shí)時(shí)。硬實(shí)時(shí)指系統(tǒng)對系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間有嚴(yán)格的要求。如果系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間不能滿足，就會(huì)引起系統(tǒng)崩潰或出現(xiàn)致命的錯(cuò)誤。 軟實(shí)時(shí)。軟實(shí)時(shí)指系統(tǒng)對系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間有要求。但是如果系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間不能滿足，它并不會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)致命的錯(cuò)誤或崩潰。,40,1.2嵌入式處理器,121 嵌入式處理器的

19、分類 嵌入式處理器是嵌入式系統(tǒng)的核心，是控制、輔助系統(tǒng)運(yùn)行的硬件單元。目前世界上具有嵌入式功能特點(diǎn)的處理器已經(jīng)超過1000種，流行的體系結(jié)構(gòu)包括MCU、MPU等30多個(gè)系列，速度越來越快，性能越來越強(qiáng)，價(jià)格也越來越低。 嵌入式處理器可分為： 低端的微控制器(Micro Controller Unit，MCU)； 中高端的嵌入式微處理器(Embedded Micro Processor Unit，EMPU)； 通信領(lǐng)域的DSP處理器(Digital Signal Processor)； 高度集成的片上系統(tǒng)(System on Chip，SoC)。,41,122 嵌入式微處理器,嵌入式微處理器(E

20、mbedded Micro Processor Unit，EMPU)是由通用計(jì)算機(jī)中的CPU演變而來的。 在實(shí)際嵌入式應(yīng)用中，嵌入式微處理器只保留與嵌入式應(yīng)用緊密相關(guān)的功能硬件，去除其他冗余功能部分，配上必要的擴(kuò)展外圍電路，如存儲器的擴(kuò)展電路、IO的擴(kuò)展電路和一些專用的接口電路等，這樣就可以最低功耗和資源滿足嵌入式應(yīng)用的特殊要求。 嵌入式微處理器雖然在功能上與標(biāo)準(zhǔn)微處理器基本相同，但一般在工作溫度、抗電磁干擾、可靠性等方面都做了各種增強(qiáng)。與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)相比，嵌入式微處理器具有體積小、重量輕、成本低、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。 目前主要的嵌入式處理器類型有ARM、MIPS、Aml8688、386EX、P

21、owerPC、68000系列等。,42,嵌入式微處理器一般具有以下特點(diǎn)：,嵌入式微處理器在設(shè)計(jì)中需要考慮低功耗，以滿足靠電池工作的便攜式和無線應(yīng)用中的低功耗要求。 采用可擴(kuò)展的處理器結(jié)構(gòu)，以方便對應(yīng)用的擴(kuò)展。 具有功能很強(qiáng)的存儲區(qū)保護(hù)功能。 提供豐富的調(diào)試功能。嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)很多都是在交叉調(diào)試中進(jìn)行，豐富的調(diào)試接口會(huì)更便于對嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)。 對實(shí)時(shí)多任務(wù)具有很強(qiáng)的支持能力。 處理器內(nèi)部具有精確的振蕩電路、豐富的定時(shí)器資源，從而有較強(qiáng)的實(shí)時(shí)處理能力。,43,123 微控制器,微控制器(Micro Controller Unit，MCU)俗稱單片機(jī)，它將整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一塊芯片中。 微控制

22、器一般以某一種微處理器內(nèi)核為核心，芯片內(nèi)部集成Flash、RAM、總線邏輯、定時(shí)器計(jì)數(shù)器、WatchDog、IO、串行口、脈寬調(diào)制輸出、AD、DA等各種必要功能模塊和外圍部件。 8051系列單片機(jī)是單片機(jī)教學(xué)的首選機(jī)型。,44,為適應(yīng)不同的應(yīng)用需求，一般一個(gè)系列的單片機(jī)具有多種衍生產(chǎn)品。每種衍生產(chǎn)品的處理器內(nèi)核都是相同的，不同的是存儲器和外設(shè)的配置及封裝。這樣可以使不同的單片機(jī)適合不同的應(yīng)用。 與微處理器相比，微控制器的最大特點(diǎn)是單片化，體積小，從而使功耗和成本下降，可靠性提高。 微控制器是目前嵌入式系統(tǒng)工業(yè)中的主流產(chǎn)品。微控制器的片內(nèi)資源一般比較豐富，適合于控制。,45,采用微控制器可以在相

23、當(dāng)程度上縮短產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、開發(fā)、調(diào)試的時(shí)間，從而節(jié)約用于這些方面的開支。 系統(tǒng)中芯片數(shù)量的減少，使整個(gè)系統(tǒng)的故障率就會(huì)降低。而且系統(tǒng)的體積也可以縮小。 由于一些接口電路和功能模塊與CPU集成在同一塊芯片上，這些電路之間的連線長度就降到很小。對于一些高速系統(tǒng)，這是個(gè)很重要的優(yōu)點(diǎn)。 微控制器在品種數(shù)量上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過微處理器,46,124 DSP處理器,DSP(Digital Signal Processor)是數(shù)字信號處理器的縮寫。 DSP處理器對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和指令進(jìn)行了特殊設(shè)計(jì)，使其適合執(zhí)行DSP算法，編譯效率和指令執(zhí)行速度都較高。 在數(shù)字濾波、FFT、譜分析等方面，DSP算法正在大量引入嵌入式領(lǐng)域。DS

24、P應(yīng)用正從在通用單片機(jī)中以普通指令實(shí)現(xiàn)DSP功能，過渡到采用DSP處理器。 DSP處理器有兩個(gè)發(fā)展來源： DSP處理系統(tǒng)經(jīng)過單片化、電磁兼容(EMC)改造以及增加片上外設(shè)，成為DSP處理器，如TI公司的TMS320C2000C5000等屬于此范疇； 在通用單片機(jī)或SoC中增加DSP協(xié)處理器，例如Intel公司的MCS296和Infineon(Siemens)的TriCore。 DSP處理器比較有代表性的產(chǎn)品是TI公司的TMS320系列、ADI公司的ADSPglXX系列和Motorola公司的DSP56000系列。,47,1.2.5 片上系統(tǒng),基本概念 結(jié)合許多功能模塊，將整個(gè)系統(tǒng)做在一個(gè)芯片上

25、，這就是片上系統(tǒng)SoC(System on Chip)。 片上系統(tǒng)是基于EDA（電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化）技術(shù)和VLSI（超大規(guī)模集成電路）技術(shù)，以及半導(dǎo)體工藝技術(shù)的迅速發(fā)展。 將整個(gè)嵌入式系統(tǒng)集成到一塊芯片中，應(yīng)用系統(tǒng)電路板將變得很簡潔，對于減小體積和功耗，提高可靠性非常有利。 嵌入式系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的最高形式是SoC，而SoC的核心技術(shù)是IP核(Intellectual Property Core，知識產(chǎn)權(quán)核)構(gòu)件。,48,SoC設(shè)計(jì)要點(diǎn) SoC設(shè)計(jì)公司的標(biāo)準(zhǔn)庫：各種通用處理器內(nèi)核與許多其他嵌入式系統(tǒng)外設(shè)一樣，構(gòu)成VLSI設(shè)計(jì)中的標(biāo)準(zhǔn)器件庫。 標(biāo)準(zhǔn)器件庫中的庫元件用VHDL等語言描述。 用戶在EDA設(shè)計(jì)平臺

26、下，只需定義出其整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)，仿真通過后就可以用FPGA制作樣品。 一種全新的硬件設(shè)計(jì)模式：EDA軟件加硬件調(diào)試平臺。,49,在EDA技術(shù)中把不同功能的電路模塊稱為IP，這些IP都是經(jīng)過實(shí)際制作并證明是正確的。在EDA設(shè)計(jì)工具中把這些IP組織在一個(gè)IP元件庫中，供用戶使用。 IP核分為硬核、軟核和固核， IP核是嵌入式技術(shù)的重要支持技術(shù)。 嵌入式片上系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是IP核資源的利用。 在設(shè)計(jì)嵌入式系統(tǒng)時(shí)，可以通過使用IP核技術(shù)完成系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)。用戶需要知道IP模塊的功能和技術(shù)性能。通過把不同的IP模塊嵌在一個(gè)硅片上，就形成完整的應(yīng)用系統(tǒng)。 IP技術(shù)極大地簡化了SoC的設(shè)計(jì)過程，縮短了設(shè)計(jì)時(shí)間

27、，因此，已經(jīng)成為目前電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)重要的基本技術(shù)。,50,SoC的優(yōu)點(diǎn)： 通過改變內(nèi)部工作電壓，降低芯片功耗。 減少芯片對外的引腳數(shù)，簡化制造過程。 減少外圍驅(qū)動(dòng)接口單元及電路板之間的信號傳遞，加快微處理器數(shù)據(jù)處理的速度。 內(nèi)嵌的線路可以避免外部電路板在信號傳遞時(shí)所造成的系統(tǒng)雜訊,51,126 典型的嵌入式處理器,1ARM處理器 2MIPS處理器 3PowerPC處理器 4MC68KC01dfire處理器 5x86處理器,52,ARM處理器有3大特點(diǎn)： 小體積、低功耗、低成本而高性能； 1632位雙指令集； 全球眾多的合作伙伴。,53,1.3 嵌入式操作系統(tǒng),131 操作系統(tǒng)的概念和分類 操作系

28、統(tǒng)OS(OperationSystem)是一組計(jì)算機(jī)程序的集合； OS用來有效地控制和管理計(jì)算機(jī)的硬件和軟件資源，并為用戶提供方便的應(yīng)用接口。 為應(yīng)用軟件提供運(yùn)行環(huán)境，為程序開發(fā)者提供功能強(qiáng)、使用方便的開發(fā)環(huán)境。,54,從資源管理的角度，操作系統(tǒng)主要包含如下功能： 處理器管理 對處理器進(jìn)行分配，并對其運(yùn)行進(jìn)行有效的控制和管理。 在多任務(wù)環(huán)境下，合理分配由任務(wù)共享的處理器，使CPU能滿足各程序運(yùn)行的需要，提高處理器的利用率，并能在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)候收回分配給某任務(wù)的處理器。 處理器的分配和運(yùn)行都是以進(jìn)程為基本單位進(jìn)行的，因此，對處理器的管理可以歸結(jié)為對進(jìn)程的管理。,55,存儲器管理。 存儲器管理的主要任

29、務(wù)是為多道程序的運(yùn)行提供良好的環(huán)境； 存儲器管理包括內(nèi)存分配、內(nèi)存保護(hù)、地址映射、內(nèi)存擴(kuò)充。例如： 為每道程序分配必要的內(nèi)存空間，使它們各得其所，且不致因互相重疊而丟失信息； 不因某個(gè)程序出現(xiàn)異常而破壞其他程序的運(yùn)行； 方便用戶使用存儲器，并能從邏輯上擴(kuò)充內(nèi)存等。,56,設(shè)備管理。 完成用戶提出的設(shè)備請求，為用戶分配IO設(shè)備；提高CPU和IO的利用率；提高IO速度，方便用戶使用IO設(shè)備。 設(shè)備管理包括緩沖管理、設(shè)備分配、設(shè)備處理、形成虛擬邏輯設(shè)備等。,57,文件管理。 文件管理的主要任務(wù)就是對系統(tǒng)文件和用戶文件進(jìn)行管理，方便用戶的使用，保證文件的安全性。 文件管理包括對文件存儲空間的管理、目錄

30、管理、文件的讀寫管理以及文件的共享與保護(hù)等。,58,用戶接口。 用戶與操作系統(tǒng)的接口是用戶能方便地使用操作系統(tǒng)的關(guān)鍵。 用戶可以用命令形式（例如DOS命令）、系統(tǒng)調(diào)用(例如DOS功能調(diào)用)形式與系統(tǒng)打交道。 圖形用戶接口(GUl)，用非常容易識別的圖標(biāo)將系統(tǒng)的各種功能、各種應(yīng)用程序和文件直觀地表示出來，用戶可以通過鼠標(biāo)來取得操作系統(tǒng)的服務(wù)。,59,按程序運(yùn)行調(diào)度的方法，可以將計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)分為以下幾種類型：,順序執(zhí)行系統(tǒng)。 分時(shí)操作系統(tǒng)。 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。,60,順序執(zhí)行系統(tǒng)。,系統(tǒng)內(nèi)只含一個(gè)運(yùn)行程序。它獨(dú)占CPU時(shí)間，按語句順序執(zhí)行該程序，直至執(zhí)行完畢，另一程序才能啟動(dòng)運(yùn)行。DOS操作系統(tǒng)就屬

31、于這種系統(tǒng)。,61,分時(shí)操作系統(tǒng)。 系統(tǒng)內(nèi)同時(shí)可有多道程序運(yùn)行。所謂同時(shí)，只是從宏觀上來看，實(shí)際上系統(tǒng)把CPU的時(shí)間按順序分成若干時(shí)間片，每個(gè)時(shí)間片內(nèi)執(zhí)行不同的程序。這類系統(tǒng)支持多用戶，當(dāng)今廣泛用于商業(yè)、金融領(lǐng)域。Unix操作系統(tǒng)即屬于這種系統(tǒng)。,62,實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。 系統(tǒng)內(nèi)同時(shí)有多道程序運(yùn)行，每道程序各有不同的優(yōu)先級，操作系統(tǒng)按事件觸發(fā)使程序運(yùn)行。 當(dāng)多個(gè)事件發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)按優(yōu)先級高低來確定哪道程序在此時(shí)此刻占有CPU，以保證優(yōu)先級高的事件、實(shí)時(shí)信息及時(shí)被采集。 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)是操作系統(tǒng)的一個(gè)分支，也是最復(fù)雜的一個(gè)分支。,63,從應(yīng)用的角度來看，嵌入式操作系統(tǒng)可以分為：,面向低端信息家電的嵌入式

32、操作系統(tǒng)； 面向高端信息家電(如數(shù)字電視等)的嵌入式操作系統(tǒng)； 面向個(gè)人通信終端的嵌入式操作系統(tǒng)； 面向通信設(shè)備的嵌入式操作系統(tǒng)； 面向汽車電子的嵌入式操作系統(tǒng)； 面向工業(yè)控制的嵌入式操作系統(tǒng)。,64,從實(shí)時(shí)性的角度，嵌入式操作系統(tǒng)可分為：,具有強(qiáng)實(shí)時(shí)特點(diǎn)的嵌入式操作系統(tǒng)； 具有弱實(shí)時(shí)特點(diǎn)的嵌入式操作系統(tǒng)； 沒有實(shí)時(shí)特點(diǎn)的嵌入式操作系統(tǒng)。,為了較好地了解操作系統(tǒng)的功能，一下介紹幾個(gè)關(guān)于操作系統(tǒng)的基本概念：,65,1任務(wù)、進(jìn)程和線程,任務(wù)：任務(wù)是指一個(gè)程序分段，這個(gè)分段被操作系統(tǒng)當(dāng)作一個(gè)基本工作單元來調(diào)度。 進(jìn)程：進(jìn)程是指任務(wù)的一次運(yùn)行過程，它是動(dòng)態(tài)過程。有些操作系統(tǒng)把任務(wù)和進(jìn)程等同看待，認(rèn)為任

33、務(wù)是一個(gè)動(dòng)態(tài)過程，即執(zhí)行任務(wù)體的動(dòng)態(tài)過程。 線程：比進(jìn)程更小的、能獨(dú)立運(yùn)行和調(diào)度的基本單位。,66,2多用戶及多任務(wù),多用戶的含義：允許多個(gè)用戶通過各自的終端使用同一臺主機(jī)，共享同一個(gè)操作系統(tǒng)及各種系統(tǒng)資源。 多任務(wù)的含義：每個(gè)用戶的應(yīng)用程序可以設(shè)計(jì)成不同的任務(wù)，這些任務(wù)可以并發(fā)執(zhí)行。 多用戶及多任務(wù)系統(tǒng)可以提高系統(tǒng)的吞吐量，更有效地利用系統(tǒng)資源。,67,3任務(wù)的驅(qū)動(dòng)方式,68,內(nèi)部事件驅(qū)動(dòng)：,內(nèi)部事件驅(qū)動(dòng)是指某一程序運(yùn)行的結(jié)果導(dǎo)致另一任務(wù)的啟動(dòng)。 運(yùn)行結(jié)果可能是數(shù)據(jù)滿足一定條件； 或數(shù)據(jù)超出某一極限值； 也可能是釋放了某一資源，例如得到了某一設(shè)備而使任務(wù)得到運(yùn)行環(huán)境。 內(nèi)部事件驅(qū)動(dòng)的任務(wù)一般

34、屬于同步（時(shí)間相關(guān)）任務(wù)范疇。,69,外部事件驅(qū)動(dòng)：,最典型的實(shí)時(shí)任務(wù)是由外部事件驅(qū)動(dòng)的。 外部事件常指工業(yè)現(xiàn)場狀態(tài)發(fā)生變化或出現(xiàn)異常， 外部事件發(fā)生時(shí)，CPU將中斷正在執(zhí)行的任務(wù)而優(yōu)先響應(yīng)外部請求，立即執(zhí)行對應(yīng)于該請求的中斷服務(wù)任務(wù)。 在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，外部事件的發(fā)生是不可預(yù)測的，由外部事件驅(qū)動(dòng)的任務(wù)是最重要的任務(wù)，其優(yōu)先級最高。 鍵入命令也是一種外部事件，但與現(xiàn)場狀態(tài)變化相比，它的實(shí)時(shí)性要求要低得多，通常把這類任務(wù)安排在后臺作業(yè)中。,70,由時(shí)間驅(qū)動(dòng)的任務(wù)有兩種：,絕對時(shí)間驅(qū)動(dòng)：絕對時(shí)間驅(qū)動(dòng)是指監(jiān)控系統(tǒng)在某指定時(shí)刻執(zhí)行的指定任務(wù)。在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中有些數(shù)據(jù)交換、控制命令是以絕對時(shí)間為基準(zhǔn)執(zhí)行的。監(jiān)控

35、系統(tǒng)需要與衛(wèi)星、電視臺對時(shí)，就是為了與外部絕對時(shí)間同步。 相對時(shí)間驅(qū)動(dòng)：相對時(shí)間驅(qū)動(dòng)是指周期性執(zhí)行的任務(wù)，總是相對上一次執(zhí)行時(shí)間計(jì)時(shí)，等待時(shí)間是編程設(shè)定的，相對時(shí)間可用計(jì)算機(jī)內(nèi)部時(shí)鐘或軟時(shí)鐘計(jì)時(shí)。,71,4中斷與中斷優(yōu)先級,相關(guān)概念: 中斷:中斷是計(jì)算機(jī)中硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)共同提供的功能。 中斷源:系統(tǒng)中所有中斷控制器一共可以連接幾個(gè)外部信號，則稱系統(tǒng)有幾個(gè)中斷源。 中斷優(yōu)先級：操作系統(tǒng)對每個(gè)中斷級指定了優(yōu)先級，在多個(gè)中斷源同時(shí)發(fā)出申請時(shí)，CPU按優(yōu)先級的高低順序處理。 中斷處理程序:與每個(gè)中斷源對應(yīng)的處理程序叫著中斷處理程序。,72,中斷的執(zhí)行： CPU接到請求后，先仲裁該中斷源的優(yōu)先級是否

36、比當(dāng)前正在執(zhí)行的任務(wù)優(yōu)先級更高。若更高，則中斷當(dāng)前正在執(zhí)行的程序而轉(zhuǎn)向執(zhí)行對應(yīng)于該外部信號的中斷處理程序。 中斷處理程序不宜太長，因而有些系統(tǒng)中，每個(gè)中斷處理程序還可對應(yīng)一個(gè)任務(wù)入口，使中斷發(fā)生時(shí)執(zhí)行任務(wù)中的代碼，以便得到更多處理。這一任務(wù)提交給操作系統(tǒng)作為任務(wù)調(diào)度。 與中斷級對應(yīng)、由外部事件驅(qū)動(dòng)的任務(wù)稱為中斷任務(wù)。 中斷源及中斷優(yōu)先級是實(shí)時(shí)系統(tǒng)賴以工作的基礎(chǔ)。,73,實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中的任務(wù)調(diào)度 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中，每個(gè)任務(wù)對應(yīng)一個(gè)任務(wù)號。有些系統(tǒng)任務(wù)號與優(yōu)先級數(shù)是一致的，有些卻不一致，而是具有一種固定的對應(yīng)關(guān)系。 實(shí)時(shí)系統(tǒng)內(nèi)任務(wù)按優(yōu)先級排列，操作系統(tǒng)按優(yōu)先級調(diào)度任務(wù)。 有的實(shí)時(shí)系統(tǒng)還允許多個(gè)任務(wù)有

37、相等的優(yōu)先級，對同優(yōu)先級任務(wù)再采取分時(shí)方式調(diào)度。應(yīng)用任務(wù)的任務(wù)號和優(yōu)先級，由應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員根據(jù)現(xiàn)場需求的輕重緩急，在程序設(shè)計(jì)時(shí)指定，由應(yīng)用系統(tǒng)初始化程序執(zhí)行分配。,74,5同步與異步,實(shí)時(shí)系統(tǒng)中常用同步或異步來說明事件發(fā)生的時(shí)序關(guān)系或任務(wù)執(zhí)行的順序關(guān)系。 同步：由于事件1停止而引起事件2發(fā)生，或者必須有事件2發(fā)生，事件3才可能發(fā)生如此類推，這一系列時(shí)間相關(guān)事件稱為同步事件。由同步事件驅(qū)動(dòng)的任務(wù)稱為同步任務(wù)。 使任務(wù)同步的目的是使相關(guān)任務(wù)在執(zhí)行順序上協(xié)調(diào)，不至于發(fā)生時(shí)間相關(guān)的差錯(cuò)，以保證任務(wù)互斥地訪問系統(tǒng)的內(nèi)存、外設(shè)等共享資源。 異步：異步事件是指隨機(jī)發(fā)生的事件。異步事件發(fā)生的原因很復(fù)雜，往往

38、與工業(yè)現(xiàn)場有關(guān)，難以預(yù)測其發(fā)生的時(shí)間。由異步事件驅(qū)動(dòng)的任務(wù)稱為異步任務(wù)。 中斷任務(wù)都是異步任務(wù)，異步任務(wù)的優(yōu)先級高于同步任務(wù)。,75,6資源與臨界資源,資源：程序運(yùn)行時(shí)可使用的軟、硬件環(huán)境統(tǒng)稱為資源。主要包括CPU的可利用時(shí)間、系統(tǒng)可提供的中斷源、內(nèi)存空間與數(shù)據(jù)、通用外部設(shè)備等。系統(tǒng)資源由操作系統(tǒng)統(tǒng)一分配管理。用戶定義的任務(wù)可向系統(tǒng)申請資源。沒有指派給具體任務(wù)的資源屬于系統(tǒng)所有，是共享資源，也可作為動(dòng)態(tài)再分配的資源。,76,臨界資源：系統(tǒng)中2個(gè)以上任務(wù)可能同時(shí)訪問的共享資源稱為臨界資源。例如，系統(tǒng)中的公共數(shù)據(jù)區(qū)、打印機(jī)等都是臨界資源。 在實(shí)時(shí)多任務(wù)系統(tǒng)中，當(dāng)異步任務(wù)被激活時(shí)，容易出現(xiàn)資源的臨界

39、狀態(tài)。 占用臨界資源的任務(wù)應(yīng)盡快使用并盡快釋放資源，絕不能在沒有釋放資源前將自己掛起或執(zhí)行某種等待操作，使得其他任務(wù)不能獲得該資源。 實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)中應(yīng)避免出現(xiàn)資源臨界現(xiàn)象，即保證任何時(shí)刻臨界資源內(nèi)只有一個(gè)任務(wù)在訪問（互斥的方式）。若這一問題處理不好，執(zhí)行任務(wù)交不出資源的控制權(quán)，將會(huì)引起系統(tǒng)死鎖。因此，對臨界資源的管理是實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)重要任務(wù)之一。,77,7容錯(cuò)與安全性,容錯(cuò)：容錯(cuò)是指這樣一種性能或措施，當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)某些軟、硬件出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)仍能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，完成預(yù)定的任務(wù)或某些重要的不允許間斷的任務(wù)。 容錯(cuò)能力包括系統(tǒng)自診斷、自恢復(fù)、自動(dòng)切換等多方面能力，由軟、硬件共同采取措施才能實(shí)現(xiàn)。 容錯(cuò)是

40、實(shí)時(shí)系統(tǒng)提高可靠性的手段。 安全性：安全性控制是操作系統(tǒng)對自身文件和用戶文件的存取合法性的控制。 在實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中安全性極為重要，尤其是在一些重要的工業(yè)控制和軍用系統(tǒng)中，必須保證系統(tǒng)工作得高度可靠和安全，防止對應(yīng)用系統(tǒng)的有意或無意的破壞。 通常采用一些軟件控制方法來保證系統(tǒng)的安全性，如標(biāo)記檢查、多級口令設(shè)置、加密等等。,78,1.4 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的內(nèi)核,實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(RTOS)是具有實(shí)時(shí)性且能支持實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)工作的操作系統(tǒng)。其重要的特點(diǎn)是能滿足對時(shí)間的限制和要求。從性能上講，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)與普通操作系統(tǒng)存在的區(qū)別主要體現(xiàn)在“實(shí)時(shí)”二字上。在實(shí)時(shí)計(jì)算中，系統(tǒng)的正確性不僅依賴于計(jì)算的邏輯結(jié)果，而且依賴于結(jié)果產(chǎn)生的時(shí)間。 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)是實(shí)時(shí)系統(tǒng)在啟動(dòng)之后運(yùn)行的一段背景程序。應(yīng)用程序是運(yùn)行在這個(gè)基礎(chǔ)之上的多個(gè)任務(wù)。實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)根據(jù)各個(gè)任務(wù)的要求，進(jìn)行資源管理、消息管理、任務(wù)調(diào)度和異常處理等工作。在實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)支持的系統(tǒng)中，每個(gè)任務(wù)都具有不同的優(yōu)先級別，它將根據(jù)各個(gè)任務(wù)的優(yōu)先級來動(dòng)態(tài)地切換各個(gè)任務(wù)，以保證對實(shí)時(shí)性的要求。 在任何時(shí)刻，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)總是保證優(yōu)先級最高的任務(wù)占用CPU。這主要由實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)內(nèi)部的事件驅(qū)動(dòng)方式及任務(wù)調(diào)度來決定。,79,RTOS與通用計(jì)算機(jī)OS的區(qū)別： 實(shí)時(shí)性。響應(yīng)速度快，只有幾微秒；執(zhí)行時(shí)間確定，可預(yù)測。