嵌入式系統(tǒng) 及其軟件開發(fā)[知識(shí)課件]

1、嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng) 及其軟件開發(fā)概述及其軟件開發(fā)概述 陳香蘭 2007.5.21 1實(shí)用內(nèi)容 主要內(nèi)容主要內(nèi)容 一、嵌入式系統(tǒng)基本概念 二、嵌入式硬件的發(fā)展 三、嵌入式軟件及其開發(fā) 四、嵌入式操作系統(tǒng)及系統(tǒng)開發(fā) 五、典型嵌入式操作系統(tǒng)介紹 六、嵌入式操作系統(tǒng)選型 2實(shí)用內(nèi)容 主要內(nèi)容主要內(nèi)容 一、嵌入式系統(tǒng)基本概念一、嵌入式系統(tǒng)基本概念 二、嵌入式硬件的發(fā)展 三、嵌入式軟件及其開發(fā) 四、嵌入式操作系統(tǒng)及系統(tǒng)開發(fā) 五、典型嵌入式操作系統(tǒng)介紹 六、嵌入式操作系統(tǒng)選型 3實(shí)用內(nèi)容 嵌入式系統(tǒng)無處不在嵌入式系統(tǒng)無處不在 4實(shí)用內(nèi)容 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)嵌入式系統(tǒng)開發(fā)技術(shù) l嵌入式系統(tǒng)開發(fā)技術(shù) 是微處理

2、器、單片機(jī)、微處理器等的應(yīng)用技術(shù)， 包含硬件系統(tǒng)和操作系統(tǒng)硬件系統(tǒng)和操作系統(tǒng)兩大部分。 l嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)具有系統(tǒng)級(jí)應(yīng)用開發(fā)技術(shù)系統(tǒng)級(jí)應(yīng)用開發(fā)技術(shù)的 基本特征。 5實(shí)用內(nèi)容 什么是嵌入式系統(tǒng)：什么是嵌入式系統(tǒng)： 來自來自IEEE的定義的定義 “Embedded system is devices used to control, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or plants”. IEEE l上述定義主要從應(yīng)用上加以定義。 可以看出：嵌入式系統(tǒng)是軟硬件的綜合體， 還可以涵蓋機(jī)械等附屬裝置。 6實(shí)用內(nèi)容 什么是

3、嵌入式系統(tǒng)：什么是嵌入式系統(tǒng)： 廣義上廣義上 l嵌入式系統(tǒng)是一種應(yīng)用系統(tǒng)，它至少包含一個(gè) 可編程的計(jì)算機(jī)（通常是某種形式的微控制器、 微處理器或數(shù)字信號(hào)處理芯片（DSP）且使 用該系統(tǒng)的人一般并未意識(shí)到該系統(tǒng)是基于計(jì) 算機(jī)的。 7實(shí)用內(nèi)容 什么是嵌入式系統(tǒng)：什么是嵌入式系統(tǒng)： 國內(nèi)的經(jīng)典定義國內(nèi)的經(jīng)典定義 l嵌入式系統(tǒng)是 “以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，并且軟硬 件可裁剪，適用于應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、 體積、功耗有嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)” l一般由嵌入式微處理器、外圍硬件設(shè)備、嵌入 式操作系統(tǒng)以及用戶的應(yīng)用程序等部分組成， 用于實(shí)現(xiàn)對其他設(shè)備的控制、監(jiān)視或管理等功 能。 8實(shí)用內(nèi)

4、容 l可以從以下幾個(gè)方面來理解國內(nèi)對嵌入式系 統(tǒng)的定義： 1.嵌入式系統(tǒng)是面向用戶、面向產(chǎn)品、面向應(yīng)用的， 它必須與具體應(yīng)用相結(jié)合才會(huì)具有生命力、才更 具有優(yōu)勢。 即嵌入式系統(tǒng)是與應(yīng)用緊密結(jié)合的，它具有很強(qiáng) 的專用性，必須結(jié)合實(shí)際系統(tǒng)需求進(jìn)行合理的裁 減利用。 9實(shí)用內(nèi)容 2.嵌入式系統(tǒng)是將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù) 和電子技術(shù)以及各個(gè)行業(yè)的具體應(yīng)用相結(jié)合后的 產(chǎn)物。 這就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(shí)集成系統(tǒng)。所以，介 入嵌入式系統(tǒng)行業(yè)，必須有一個(gè)正確的定位。例 如 lPalm OS之所以在PDA領(lǐng)域占有70以上的市場，就 是因?yàn)槠淞⒆阌趥€(gè)人電子消費(fèi)品，著

5、重發(fā)展圖形界面 和多任務(wù)管理； l而風(fēng)河的vxWorks之所以在火星車上得以應(yīng)用，則是 因?yàn)槠涓邔?shí)時(shí)性和高可靠性。 10實(shí)用內(nèi)容 3.嵌入式系統(tǒng)必須根據(jù)應(yīng)用需求可對軟硬件進(jìn)行裁 剪，滿足應(yīng)用系統(tǒng)的功能、可靠性、成本、體積 等要求。所以，如果能建立相對通用的軟硬件基 礎(chǔ)，然后在其上開發(fā)出適應(yīng)各種需要的系統(tǒng)，是 一個(gè)比較好的發(fā)展模式。目前的嵌入式系統(tǒng)的核 心往往是一個(gè)只有幾KB到幾十KB的微內(nèi)核，需要 根據(jù)實(shí)際的使用進(jìn)行功能擴(kuò)展或者裁減，但是由 于微內(nèi)核的存在，使得這種擴(kuò)展能夠非常順利地 進(jìn)行。 11實(shí)用內(nèi)容 4.同時(shí)還應(yīng)該看到，嵌入式系統(tǒng)本身還是一個(gè)外延 極廣的名詞。凡是與產(chǎn)品結(jié)合在一起的具有嵌

6、入 式特點(diǎn)的控制系統(tǒng)都可以叫嵌入式系統(tǒng)，而且有 時(shí)很難給它下一個(gè)準(zhǔn)確的定義。 12實(shí)用內(nèi)容 嵌入式系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)嵌入式系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu) l一般而言，嵌入式系統(tǒng)的構(gòu)架可以分成四個(gè)部 分： l處理器、存儲(chǔ)器、 輸入輸出(I/O)、 軟件 l多數(shù)嵌入式設(shè)備的應(yīng) 用軟件和操作系統(tǒng)都 緊密結(jié)合，這也是 嵌入式系統(tǒng)和Windows 系統(tǒng)的最大區(qū)別 。 軟件 處理器 存儲(chǔ)器 輸入 輸出 13實(shí)用內(nèi)容 嵌入式系統(tǒng)特點(diǎn)嵌入式系統(tǒng)特點(diǎn) l嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)同通用型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相比具 有以下特點(diǎn)： 1、嵌入式系統(tǒng)通常是面向特定應(yīng)用面向特定應(yīng)用的。 嵌入式CPU與通用型的最大不同就是嵌入式CPU大 多工作在為特定用戶群設(shè)計(jì)

7、的系統(tǒng)中，它通常都具 有低功耗、體積小、集成度高等特點(diǎn)，能夠把通用 CPU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)趨于小型化，移動(dòng)能力大 大增強(qiáng)，跟網(wǎng)絡(luò)的耦合也越來越緊密。 14實(shí)用內(nèi)容 2、嵌入式系統(tǒng)的硬件和軟件都必須高效率高效率地設(shè)計(jì)， 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，這樣才能在具體應(yīng)用中對處理器的 選擇更具有競爭力 3、嵌入式系統(tǒng)和具體應(yīng)用有機(jī)地結(jié)合在一起，它的 升級(jí)換代也是和具體產(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，具有較長的生命周期具有較長的生命周期。 15實(shí)用內(nèi)容 4、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

8、般都固化固化在存儲(chǔ)器芯片或單片機(jī)本身中， 而不是存貯于磁盤等載體中 5、嵌入式系統(tǒng)本身不具備自舉開發(fā)能力不具備自舉開發(fā)能力，即使設(shè)計(jì) 完成以后用戶通常也不能對其中的程序功能進(jìn)行 修改，必須有一套開發(fā)工具和環(huán)境才能進(jìn)行開發(fā)。 16實(shí)用內(nèi)容 主要內(nèi)容主要內(nèi)容 一、嵌入式系統(tǒng)基本概念：定義;體系結(jié)構(gòu);特點(diǎn) 二、嵌入式硬件的發(fā)展二、嵌入式硬件的發(fā)展 三、嵌入式軟件及其開發(fā) 四、嵌入式操作系統(tǒng)及系統(tǒng)開發(fā) 五、典型嵌入式操作系統(tǒng)介紹 六、嵌入式操作系統(tǒng)選型 17實(shí)用內(nèi)容 嵌入式系統(tǒng)硬件嵌入式系統(tǒng)硬件 l從硬件方面來講，各式各樣的嵌入式處理器是 嵌入式系統(tǒng)硬件中的最核心的部分。 l目前，世界上具有嵌入式功能

9、特點(diǎn)的處理器已超過 1000種，流行體系結(jié)構(gòu)包括MCU、MPU等30多個(gè) 系列。 l目前嵌入式處理器的 尋址空間：可以從64KB到16MB， 處理速度：最快可以達(dá)到2000MIPS， 封裝：從幾個(gè)引腳到幾百個(gè)引腳不等。 18實(shí)用內(nèi)容 嵌入式系統(tǒng)硬件分類嵌入式系統(tǒng)硬件分類 l目前來講，嵌入式處理器可以分成這樣一些類 型 1、嵌入式微處理器（ Microprocessor Unit，MPU） 2、嵌入式微控制器（ Microcontroller Unit，MCU） 3、嵌入式DSP（ Digital Signal Processor ）處理器 4、嵌入式片上系統(tǒng)（ System on Chip，S

10、oC） 19實(shí)用內(nèi)容 嵌入式系統(tǒng)硬件分類嵌入式系統(tǒng)硬件分類 l目前來講，嵌入式處理器可以分成這樣一些類 型 1、嵌入式微處理器（、嵌入式微處理器（ Microprocessor Unit，MPU） 2、嵌入式微控制器（ Microcontroller Unit，MCU） 3、嵌入式DSP（ Digital Signal Processor ）處理器 4、嵌入式片上系統(tǒng)（ System on Chip，SoC） 20實(shí)用內(nèi)容 嵌入式微處理嵌入式微處理MPU lMPU（Microprocessor Unit）CPU lMPU是由通用計(jì)算機(jī)中的CPU演變而來的，在本 質(zhì)上與通用計(jì)算機(jī)的CPU是一樣的

11、，只是在具體的 實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)和功能上有所不同。 l裝配在專門設(shè)計(jì)的電路板上，只保留跟嵌入式應(yīng)用緊密 相關(guān)的功能部件，去除其他冗余功能部件，從而大幅減 小系統(tǒng)的體積和功耗。 l為了滿足嵌入式應(yīng)用的特殊需求，MPU在工作溫度、 抗電磁干擾、可靠性方面一般都做了各種增強(qiáng) ，在功 能上會(huì)失去一些在嵌入式領(lǐng)域不常用的功能單元 21實(shí)用內(nèi)容 l和工業(yè)控制計(jì)算機(jī)相比， lMPU具有體積小、質(zhì)量輕、成本低、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，但是 在電路板上必須包括ROM、RAM、總線接口、各種外設(shè)等 器件，從而降低了系統(tǒng)的可靠性，技術(shù)保密性也比較差。 l由于MPU及其存儲(chǔ)器、總線、外設(shè)等安裝在一塊電路 板上，稱為單板計(jì)算機(jī)，如ST

12、D-BUS、PC104等。 lMPU目前主要有： lintel x86、IBM PowerPC、motorola 68K/coldfire、MIPS、 ARM、Hitachi SuperH等系列 22實(shí)用內(nèi)容 典型嵌入式微處理器：典型嵌入式微處理器： ARM系列系列 lARM（Advanced RISC Machines） 是ARM公司的高性能、廉價(jià)、低功耗的RISC 處理器，適用于多種領(lǐng)域 l如嵌入控制、消費(fèi)/教育類多媒體、DSP和移動(dòng)式 應(yīng)用等。 lARM公司將其硬件技術(shù)授權(quán)給世界上許多著 名的半導(dǎo)體廠商，包括Intel，IBM，LG，NEC， SONY，Philps這樣的大公司。 關(guān)于軟

13、件系統(tǒng)的合伙人，則包括Microsoft、 SUN等一系列著名公司 23實(shí)用內(nèi)容 lARM公司提供一系列CPU內(nèi)核、體系擴(kuò)展、 微處理器和系統(tǒng)芯片方案。 l由于所有產(chǎn)品均采用一個(gè)通用的基本體系結(jié)構(gòu)， 所以相同的軟件理論上可在所有產(chǎn)品中運(yùn)行 l目前，ARM公司常見的處理器系列有： lARM7、ARM9、ARM10、ARM11等 24實(shí)用內(nèi)容 典型嵌入式微處理器：典型嵌入式微處理器： MIPS lMIPS Microprocessor without Interlocked Piped Stages “無內(nèi)部互鎖流水線微處理器” l也是現(xiàn)在比較流行的一種RISC處理器，其機(jī)制是盡 量利用軟件辦法避

14、免流水線中的數(shù)據(jù)相關(guān)問題 l最早是在20世紀(jì)80年代初由美國斯坦福大學(xué) Hennessy教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組研制出來的 l在嵌入式方面，僅次于ARM l應(yīng)用領(lǐng)域覆蓋游戲機(jī)，移動(dòng)電話，數(shù)碼相機(jī)，ATM， 路由器，打印機(jī)，掌上電腦等等各個(gè)方面，非常廣泛 25實(shí)用內(nèi)容 國內(nèi)的嵌入式微處理器：國內(nèi)的嵌入式微處理器： 龍芯龍芯 l中國科學(xué)院計(jì)算所研制 l具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán) l龍芯1號(hào)：32位MIPS處理器 l龍芯2號(hào) l龍芯3號(hào) l龍芯+Linux/？ 26實(shí)用內(nèi)容 手機(jī)的大概組成手機(jī)的大概組成 微處理器 Bus ROM or Flash 鍵盤 無線電信號(hào) 發(fā)射與接收 LCD 部件 聲音設(shè)備 DSP 其他外

15、設(shè) RAM 27實(shí)用內(nèi)容 嵌入式系統(tǒng)硬件分類嵌入式系統(tǒng)硬件分類 l目前來講，嵌入式處理器可以分成這樣一些類 型 1、嵌入式微處理器（ Microprocessor Unit，MPU） 2、嵌入式微控制器（、嵌入式微控制器（ Microcontroller Unit，MCU） 3、嵌入式DSP（ Digital Signal Processor ）處理器 4、嵌入式片上系統(tǒng)（ System on Chip，SoC） 28實(shí)用內(nèi)容 嵌入式微控制器嵌入式微控制器MCU（1） lMCU = Microcontroller Unit 一般又稱為單片機(jī)，即將整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一塊 芯片中 lMCU一般以

16、某種微處理器內(nèi)核為核心，芯片內(nèi)部集成 ROM/EPROM，總線，總線邏輯，定時(shí)器，I/O單元， 串口，A/D,D/A，flash等各種必要功能和外設(shè) l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)核基本都是 一樣的，不同的是存儲(chǔ)器和外設(shè)的配置及封裝 29實(shí)用內(nèi)容 嵌入式微控制器嵌入式微控制器MCU（2） l與MPU相比，MCU的特點(diǎn)是 單片化，體積大大減小，成本和功耗下降，可 靠性提高 l微控制器的片上資源一般比較豐富，適合于比 較簡單的控制過程（得名的來由） 30實(shí)用內(nèi)容 嵌入式微控制器嵌入式微控制器MCU（3） l代表性的通用系列 lintel 80

17、51，P51XA，MCS系列，motorola 68300 等等 l半通用系列 l支持USB接口的MCU 8XC930/932、C540、C541 l支持I2C、CAN-bus、LCD的MCU l等等 31實(shí)用內(nèi)容 嵌入式系統(tǒng)硬件分類嵌入式系統(tǒng)硬件分類 l目前來講，嵌入式處理器可以分成這樣一些類 型 1、嵌入式微處理器（ Microprocessor Unit，MPU） 2、嵌入式微控制器（ Microcontroller Unit，MCU） 3、嵌入式、嵌入式DSP（ Digital Signal Processor ）處理）處理 器器 4、嵌入式片上系統(tǒng)（ System on Chip，S

18、oC） 32實(shí)用內(nèi)容 嵌入式嵌入式DSP處理器處理器EDSP lEDSP = Embedded Digital Signal Processor lDSP在運(yùn)算量較大（特別是向量運(yùn)算、指針線性尋址很多） 的場合發(fā)揮重要作用 l對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和指令進(jìn)行了特殊設(shè)計(jì)，使其適合與執(zhí)行DSP算 法，編譯效率較高，指令執(zhí)行速度也較高 l除了數(shù)字濾波，F(xiàn)FT等之外，DSP處理器在各種帶有智能邏 輯的產(chǎn)品，生物信息識(shí)別終端，實(shí)時(shí)語音編碼解碼系統(tǒng)中都 得到了廣泛的應(yīng)用 l代表性的產(chǎn)品是Texas Instruments公司的TMS320系列和 Motorola的DSP56000系列 33實(shí)用內(nèi)容 嵌入式系統(tǒng)硬件分類

19、嵌入式系統(tǒng)硬件分類 l目前來講，嵌入式處理器可以分成這樣一些類 型 1、嵌入式微處理器（ Microprocessor Unit，MPU） 2、嵌入式微控制器（ Microcontroller Unit，MCU） 3、嵌入式DSP（ Digital Signal Processor ）處理器 4、嵌入式片上系統(tǒng)（、嵌入式片上系統(tǒng)（ System on Chip，SoC） 34實(shí)用內(nèi)容 嵌入式片上系統(tǒng)嵌入式片上系統(tǒng)SOC（1） lSOC = System on Chip l隨著VLSI技術(shù)的發(fā)展，在一個(gè)硅片上可以包括 CPU、各種外設(shè)控制器（如網(wǎng)絡(luò)控制器、LCD控制 器等）等多個(gè)功能單元，構(gòu)成一

20、個(gè)完整的復(fù)雜硬件 系統(tǒng)，這就是嵌入式片上系統(tǒng) l嵌入式處理器內(nèi)核可以作為SoC的一種標(biāo)準(zhǔn)庫，與 其他嵌入式系統(tǒng)外設(shè)一樣，成為VLSI設(shè)計(jì)中的一種 標(biāo)準(zhǔn)器件，用VHDL等語言描述，存儲(chǔ)在器件庫中 l用戶只需定義出其整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)，仿真通過后，就 可以將設(shè)計(jì)圖交給半導(dǎo)體工廠制作 Very Large Scaled Integration 超大規(guī)模集成 VHSIC Hardware Description Language 硬件描述語言 Very High Speed Integrated Circuit 超高速集成電路 35實(shí)用內(nèi)容 嵌入式片上系統(tǒng)嵌入式片上系統(tǒng)SOC（2） l這樣，整個(gè)嵌入式系統(tǒng)大

21、部分都可以集成到一塊或 幾塊芯片中去，系統(tǒng)電路板將變得很簡潔，對減小 體積和功耗，提高可靠性非常有利 lSoC可以分為通用和專用兩類，市場份額比較小 36實(shí)用內(nèi)容 主要內(nèi)容主要內(nèi)容 一、嵌入式系統(tǒng)基本概念 二、嵌入式硬件的發(fā)展 三、嵌入式軟件及其開發(fā)三、嵌入式軟件及其開發(fā) 四、嵌入式操作系統(tǒng)及系統(tǒng)開發(fā) 五、典型嵌入式操作系統(tǒng)介紹 六、嵌入式操作系統(tǒng)選型 37實(shí)用內(nèi)容 嵌入式系統(tǒng)的軟件嵌入式系統(tǒng)的軟件 l簡單的嵌入式應(yīng)用 l若嵌入式系統(tǒng)的功能需求比較簡單，如電動(dòng)玩具、 空調(diào)、冰箱等，則嵌入式系統(tǒng)軟件只需完成較簡單 的功能，就不需要嵌入式操作系統(tǒng)的支持。 l如：基于8051的應(yīng)用 l兒童玩具、汽車

22、系統(tǒng)等等 l復(fù)雜的嵌入式應(yīng)用 l若功能比較復(fù)雜，需要網(wǎng)絡(luò)功能、存儲(chǔ)器管理、進(jìn) 程/線程管理等，則通過嵌入式操作系統(tǒng)的幫助， 可以加快嵌入式系統(tǒng)軟件的開發(fā)進(jìn)度和可靠性。 38實(shí)用內(nèi)容 簡單的嵌入式應(yīng)用簡單的嵌入式應(yīng)用 l簡單的嵌入式應(yīng)用不需要使用操作系統(tǒng) l當(dāng)系統(tǒng)上電后，main函數(shù)將被調(diào)用，首先初始化，然 后進(jìn)入循環(huán)直到系統(tǒng)停電或者出現(xiàn)重大錯(cuò)誤。 l超級(jí)循環(huán) void main(void) /prepare for function X X_init(); While(1) X(); 39實(shí)用內(nèi)容 簡單的嵌入式應(yīng)用的開發(fā)過程簡單的嵌入式應(yīng)用的開發(fā)過程 l簡單的嵌入式應(yīng)用的開發(fā)過程 l在個(gè)人電腦

23、上配置交叉開發(fā)環(huán)境、安裝仿真器，編 寫程序，交叉編譯，在仿真器上運(yùn)行測試并修改直 到軟件滿足需求； l利用面包板開發(fā)和調(diào)試軟、硬件 l利用編程器將軟件燒到開發(fā)好的系統(tǒng)中進(jìn)行現(xiàn)場運(yùn) 行測試 40實(shí)用內(nèi)容 主要內(nèi)容主要內(nèi)容 一、嵌入式系統(tǒng)基本概念 二、嵌入式硬件的發(fā)展 三、嵌入式軟件及其開發(fā) 四、嵌入式操作系統(tǒng)及系統(tǒng)開發(fā)四、嵌入式操作系統(tǒng)及系統(tǒng)開發(fā) 五、典型嵌入式操作系統(tǒng)介紹 六、嵌入式操作系統(tǒng)選型 41實(shí)用內(nèi)容 嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng) l簡單的說，嵌入式操作系統(tǒng)就是支持嵌入式系 統(tǒng)工作的操作系統(tǒng)。在本質(zhì)上與通用的操作系 統(tǒng)沒有太大的區(qū)別，一般用于比較復(fù)雜的嵌入 式系統(tǒng)中，例如 l手機(jī)、PD

24、A等電子類消費(fèi)產(chǎn)品 l機(jī)頂盒、路由器等 l對嵌入式系統(tǒng)的硬件有較高的要求 42實(shí)用內(nèi)容 基于嵌入式操作系統(tǒng)的嵌入式應(yīng)用開基于嵌入式操作系統(tǒng)的嵌入式應(yīng)用開 發(fā)發(fā) 1.確定需求 2.根據(jù)需求選擇合適的硬件 l硬實(shí)時(shí)/軟實(shí)時(shí)系統(tǒng)？ l什么處理器？哪些輔助硬件？ 3.選擇嵌入式操作系統(tǒng) 4.選擇開發(fā)平臺(tái) l編程語言、軟件開發(fā)工具 l實(shí)際的開發(fā)平臺(tái)包括硬件開發(fā)平臺(tái)、操作系統(tǒng)、 編程語言以及軟件開發(fā)工具 43實(shí)用內(nèi)容 5.編寫并優(yōu)化代碼 l一般在主機(jī)系統(tǒng)上進(jìn)行開發(fā)和優(yōu)化工作。 l代碼優(yōu)化主要在軟件執(zhí)行速度和軟件尺寸之間取 得平衡，滿足嵌入式系統(tǒng)對速度和存儲(chǔ)空間的限 制。在嵌入式開發(fā)中，一般需要避免使用大型

25、的 軟件庫，避免使用遞歸編程，減少堆棧的消耗。 6.在模擬器或者開發(fā)板上調(diào)試 44實(shí)用內(nèi)容 嵌入式軟件系統(tǒng)的指標(biāo)嵌入式軟件系統(tǒng)的指標(biāo) l尺寸 l滿足硬件限制 l實(shí)時(shí)性 l硬實(shí)時(shí)，軟實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)系統(tǒng) l網(wǎng)絡(luò)能力 l人機(jī)交互能力 45實(shí)用內(nèi)容 嵌入式系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性嵌入式系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性 l嵌入式系統(tǒng)一般具有實(shí)時(shí)的特點(diǎn)。 所謂實(shí)時(shí)系統(tǒng)是指在這種系統(tǒng)中， l一個(gè)優(yōu)先級(jí)高的任務(wù)能夠得到立即的、沒有延遲的 服務(wù)，不需要等待任何其他優(yōu)先級(jí)低的任務(wù)，一旦 它得到CPU的使用權(quán)，將一直執(zhí)行直到工作結(jié)束或 者出現(xiàn)更高級(jí)別的進(jìn)程。 l為了滿足這樣的需求，嵌入式操作系統(tǒng)必須具有高 效的中斷處理能力和高效的IO能力 46實(shí)用

26、內(nèi)容 嵌入式操作系統(tǒng)分類嵌入式操作系統(tǒng)分類 l硬實(shí)時(shí)系統(tǒng) l確保系統(tǒng)中的關(guān)鍵任務(wù)在確定的時(shí)間得到響應(yīng)，不 能有失敗的情況，否則會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重后果 l軟實(shí)時(shí)系統(tǒng) l設(shè)計(jì)的時(shí)候是有響應(yīng)時(shí)間要求的，但是偶爾某些任 務(wù)的響應(yīng)時(shí)間超過這個(gè)限制也不會(huì)有嚴(yán)重的后果 l非實(shí)時(shí)系統(tǒng) l無響應(yīng)時(shí)間的要求 47實(shí)用內(nèi)容 實(shí)時(shí)系統(tǒng)的幾個(gè)指標(biāo)實(shí)時(shí)系統(tǒng)的幾個(gè)指標(biāo) l預(yù)測反應(yīng)時(shí)間 l可調(diào)度性 l強(qiáng)負(fù)載下的穩(wěn)定性 48實(shí)用內(nèi)容 1、預(yù)測反應(yīng)時(shí)間、預(yù)測反應(yīng)時(shí)間 l在工業(yè)控制系統(tǒng)中，實(shí)時(shí)可定義為系統(tǒng)對某事 件響應(yīng)時(shí)間的可預(yù)測性。 l一個(gè)事件發(fā)生后，系統(tǒng)須在一個(gè)可準(zhǔn)確預(yù)見的 時(shí)間范圍內(nèi)作出反應(yīng)。 49實(shí)用內(nèi)容 2、可調(diào)度性、可調(diào)度性

27、l實(shí)時(shí)任務(wù)具有時(shí)限要求，調(diào)度實(shí)時(shí)任務(wù)時(shí)，需 要判斷是否每個(gè)任務(wù)的執(zhí)行都能夠在其截止期 限內(nèi)完成。 l如果每個(gè)任務(wù)的執(zhí)行都能夠在其截止期限內(nèi)完 成，則稱該調(diào)度是可行的 l可調(diào)度性判定(或稱調(diào)度可行性判定)就是判定 給定的n個(gè)實(shí)時(shí)任務(wù)在應(yīng)用某種調(diào)度算法的前 提下能否產(chǎn)生一個(gè)可行的調(diào)度。 l調(diào)度算法的設(shè)計(jì)要盡可能滿足任務(wù)可調(diào)度性的 要求 50實(shí)用內(nèi)容 3、強(qiáng)負(fù)載下的穩(wěn)定性、強(qiáng)負(fù)載下的穩(wěn)定性 l實(shí)時(shí)穩(wěn)定性隨著系統(tǒng)的負(fù)載有所不同 l當(dāng)系統(tǒng)的負(fù)載變得很大時(shí)，如果系統(tǒng)不能保證 所有任務(wù)的時(shí)間要求，應(yīng)當(dāng)能使其中一部分關(guān) 鍵任務(wù)始終滿足時(shí)限要求 51實(shí)用內(nèi)容 主要內(nèi)容主要內(nèi)容 一、嵌入式系統(tǒng)基本概念 二、嵌入式

28、硬件的發(fā)展 三、嵌入式軟件及其開發(fā) 四、嵌入式操作系統(tǒng)及系統(tǒng)開發(fā) 五、典型嵌入式操作系統(tǒng)介紹五、典型嵌入式操作系統(tǒng)介紹 六、嵌入式操作系統(tǒng)選型 52實(shí)用內(nèi)容 嵌入式操作系統(tǒng)一覽嵌入式操作系統(tǒng)一覽 53實(shí)用內(nèi)容 常見嵌入式常見嵌入式實(shí)時(shí)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)操作系統(tǒng) lRTlinux及其他嵌入式實(shí)時(shí)Linux luC/OS II lwind river systems公司的Vxworks lQNX software systems公司的QNX。 lpSOS lOS/9 lVRTX leCOS 54實(shí)用內(nèi)容 常見嵌入式常見嵌入式非實(shí)時(shí)非實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)操作系統(tǒng) lMicrosoft公司的windows CE、E

29、mbedded windows xp lPalm公司的Palm OS lsymbian公司的EPOC l一些嵌入式linux系統(tǒng) 55實(shí)用內(nèi)容 介紹幾款典型的嵌入式操作系統(tǒng)介紹幾款典型的嵌入式操作系統(tǒng) luC/OS II lThreadX lWindows系列的嵌入式操作系統(tǒng) lVxWorks l嵌入式Linux 56實(shí)用內(nèi)容 1、uC/OS II l免費(fèi)的公開源碼實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) l內(nèi)核提供任務(wù)調(diào)度和管理、時(shí)鐘管理、任務(wù)間 同步與通信、內(nèi)存管理和中斷服務(wù)等功能 l最多支持64個(gè)任務(wù)，分別對應(yīng)優(yōu)先級(jí)063，其 中0為最高優(yōu)先級(jí) l可剝奪實(shí)時(shí)多任務(wù)內(nèi)核 l調(diào)度工作的內(nèi)容分為兩部分：最高優(yōu)先級(jí)任務(wù) 的

30、尋找和任務(wù)切換 57實(shí)用內(nèi)容 l內(nèi)核是針對實(shí)時(shí)系統(tǒng)的要求來設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的，相 對比較簡單，可以滿足較高的實(shí)時(shí)性要求 l但是沒有網(wǎng)絡(luò)功能和文件系統(tǒng)，對于像媒體播 放、需要網(wǎng)絡(luò)和圖形界面支持的應(yīng)用就比較差 58實(shí)用內(nèi)容 2、ThreadX操作系統(tǒng)操作系統(tǒng) l只需要很小的存儲(chǔ)器容量（最低5k） l硬實(shí)時(shí)的處理能力 l有功能強(qiáng)大的專門的開發(fā)調(diào)試支持工具 l支持了市場上絕大部分的CPU l同樣也是商業(yè)化的操作系統(tǒng) 59實(shí)用內(nèi)容 更強(qiáng)的功能 筆記本筆記本PC 復(fù)雜的文檔編輯和讀寫 桌面鍵盤輸入 鍵盤和鼠標(biāo)輸入法 完整的.NET framework 支持 平板電腦平板電腦 復(fù)雜的文檔編輯和讀寫 桌面鍵盤輸入 支

31、持?jǐn)?shù)字墨水 可以支持鍵盤，也可以把 鍵盤拿走 鍵盤、鼠標(biāo)、數(shù)字墨水和 語音輸入 完整的 .NET framework支 持 提供筆，數(shù)字墨水，手寫 和語音識(shí)別API 小型個(gè)人產(chǎn)小型個(gè)人產(chǎn) 品品 單向網(wǎng)絡(luò) 信息消費(fèi) Smartphone 信息消費(fèi) 基本數(shù)據(jù)瀏覽 把PDA融入電話 可以與Exchange 交互 .NET Compact Framework ASP.NET 移動(dòng)控 件 Pocket PC 信息消費(fèi) 瀏覽和輸入數(shù)據(jù) 把電話融入PDA 可以與Office, Exchange和SQL Server交互 .NET Compact Framework ASP.NET 移動(dòng)控件 3、微軟的移動(dòng)平

32、臺(tái)、微軟的移動(dòng)平臺(tái) 60實(shí)用內(nèi)容 Windows Embedded 家族家族 61實(shí)用內(nèi)容 Windows CE l主要用于PDA，smartphone等個(gè)人手持終端上 l支持多線程 l支持多種軟硬件 l最大的特點(diǎn)就是能提供與pc 機(jī)類似的圖形界面和主 要的應(yīng)用程序 l地道的商業(yè)操作系統(tǒng) 62實(shí)用內(nèi)容 Windows CE（2） l主要模塊 l內(nèi)核模塊：支持進(jìn)程和線程處理及內(nèi)存管理等基本服 務(wù) l內(nèi)核系統(tǒng)調(diào)用接口模塊：運(yùn)行應(yīng)用程序訪問操作系統(tǒng) 提供的服務(wù) l文件系統(tǒng)模塊：支持dos，fat等格式的文件系統(tǒng) l圖形窗口和事件子系統(tǒng)模塊：控制圖形顯示，并提供 windows GUI界面 l通信模塊

33、：運(yùn)行同其他設(shè)備進(jìn)行信息交換 63實(shí)用內(nèi)容 4、VxWorks嵌入式實(shí)時(shí)操作系嵌入式實(shí)時(shí)操作系 統(tǒng)統(tǒng) lVxWorks 是風(fēng)河（WindRiver）公司開發(fā)的一 款商用硬實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) l支持主流的32位CPU，包括 lx86、 68K、PowerPC、MIPS、ARM等 l基于微內(nèi)核結(jié)構(gòu)，由400多個(gè)相對獨(dú)立的，短 小精悍的目標(biāo)模塊組成，可裁剪性和可配置性 相當(dāng)出色 64實(shí)用內(nèi)容 VxWorks l主要思想： 在嵌入式系統(tǒng)中最大限度地實(shí)現(xiàn)內(nèi)核的時(shí)間可 預(yù)測性，根據(jù)用戶定義的任務(wù)優(yōu)先級(jí)對任務(wù)實(shí) 現(xiàn)調(diào)度。 l給用戶最大的控制權(quán) 65實(shí)用內(nèi)容 VxWorks lVxworks的基本構(gòu)成模塊包括以下部

34、分 ： l高效實(shí)時(shí)微內(nèi)核wind： Vxworks實(shí)時(shí)微內(nèi)核wind以靈活性和可配置性為設(shè) 計(jì)目標(biāo)，它主要包括 l基于優(yōu)先級(jí)的任務(wù)調(diào)度 l任務(wù)同步和通信 l中斷處理 l定時(shí)器 l內(nèi)存管理 l兼容POSIX實(shí)時(shí)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn) 66實(shí)用內(nèi)容 lI/O處理系統(tǒng)： Vxworks提供與ANSIC兼容的I/O處理系統(tǒng)，主要包 括 lUNIX緩沖I/O處理系統(tǒng)，和 l面向?qū)崟r(shí)的異步I/O處理系統(tǒng) l本機(jī)文件系統(tǒng) l網(wǎng)絡(luò)處理模塊： Vxworks網(wǎng)絡(luò)處理模塊能與許多運(yùn)行其他協(xié)議的網(wǎng) 絡(luò)進(jìn)行通信，如TCP/IP、NFS、UDP、SNMP、 FTP等 67實(shí)用內(nèi)容 l虛擬內(nèi)存模塊VxVMI： VxVMI主要用于對指定

35、內(nèi)存區(qū)的保護(hù)，如內(nèi)存塊只 讀等 l共享內(nèi)存模塊VxMP： 主要用于多處理器行運(yùn)行任務(wù)之間的共享信號(hào)量、 消息隊(duì)列、內(nèi)存塊管理 l板級(jí)支持包BSP： 提供各種硬件的初始化、中斷的建立、定時(shí)器、內(nèi) 存映象 68實(shí)用內(nèi)容 VxWorks的評(píng)價(jià)的評(píng)價(jià) lVxworks是一款非常出色的嵌入式實(shí)時(shí)操作系 統(tǒng)，但是它是不公開源碼的商業(yè)化操作系統(tǒng)， 價(jià)格比較高 l為追求系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性而設(shè)計(jì)的，并不是以通用 OS為設(shè)計(jì)目標(biāo)。 l去掉了一些OS模塊，因?yàn)檫@些模塊在某種程度上 會(huì)影響系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性 （如在內(nèi)存管理中沒有采用 頁面管理模式，采用的是平板式內(nèi)存）。 69實(shí)用內(nèi)容 l任務(wù)調(diào)度采用的是基于優(yōu)先級(jí)的搶占式任務(wù)調(diào)

36、度模式，優(yōu)先級(jí)分256級(jí)(0-255) l用戶可以動(dòng)態(tài)的改變優(yōu)先級(jí)，但是這種做法不提倡 l用戶可以鎖定一個(gè)任務(wù)使它不被更高的任務(wù)或中斷 搶占 l允許使用固定優(yōu)先級(jí)響應(yīng)時(shí)間來檢查任務(wù)調(diào)度的性 能 70實(shí)用內(nèi)容 l資源共享和優(yōu)先級(jí)繼承機(jī)制 l采用最優(yōu)化的上下文切換和中斷返回機(jī)制. l內(nèi)核從不禁止非屏蔽中斷 NMI (non-maskable interrupts) 71實(shí)用內(nèi)容 VxWorks缺點(diǎn)缺點(diǎn) l缺少某些OS特性 l保證時(shí)限要求是設(shè)計(jì)者自己的任務(wù)(系統(tǒng)的靈 活性帶來的弊端) l不支持很多應(yīng)用和APIs(只支持部分POSIX標(biāo) 準(zhǔn)的函數(shù)集) l盡管采用了平板式內(nèi)存管理，但是由于內(nèi)存的 動(dòng)態(tài)分

37、配，仍然存在內(nèi)存段，這樣仍然存在時(shí) 間上的不可預(yù)測性 72實(shí)用內(nèi)容 l應(yīng)用領(lǐng)域主要局限在對實(shí)時(shí)性要求較嚴(yán)格的硬 實(shí)時(shí)系統(tǒng)中 l帶給用戶最大的控制權(quán)的同時(shí)，用戶對系統(tǒng)的 實(shí)時(shí)性調(diào)度責(zé)任也更大 73實(shí)用內(nèi)容 Tornado 集成開發(fā)環(huán)境集成開發(fā)環(huán)境 74實(shí)用內(nèi)容 GDB 調(diào)試工具調(diào)試工具 75實(shí)用內(nèi)容 WindView 多任務(wù)跟蹤和觀察工具多任務(wù)跟蹤和觀察工具 76實(shí)用內(nèi)容 5、嵌入式Linux lLinux簡介簡介 l嵌入式嵌入式Linux簡介簡介 77實(shí)用內(nèi)容 將將Linux嵌入到嵌入到 78實(shí)用內(nèi)容 79實(shí)用內(nèi)容 Linux簡介簡介 l什么是Linux lLinux發(fā)展簡史 lLinux系統(tǒng)

38、的好處 lLinux系統(tǒng)組成 lLinux版本 80實(shí)用內(nèi)容 什么是什么是Linux？ lLinux是一個(gè)類Unix（Unix-like）的操作系統(tǒng)，在 1991年發(fā)行了它的第一個(gè)版本 l在不同的語境下，“Linux”具有不同的內(nèi)涵，例如： lLinux內(nèi)核、Linux系統(tǒng)或Linux開發(fā)套件等術(shù)語。 l嚴(yán)格來說，Linux指的是Linux Torvalds維護(hù)的（及通 過主要和鏡像網(wǎng)站發(fā)布的）內(nèi)核。 lGNU/Linux lGNU/Linux的擁護(hù)者們認(rèn)為，Linux僅僅是指Linux內(nèi)核，而 整個(gè)Linux系統(tǒng)的大部分都建立在GNU軟件之上。 81實(shí)用內(nèi)容 Linux發(fā)展簡史發(fā)展簡史 l1

39、991年11月，芬蘭赫爾辛基大學(xué)的學(xué)生 Linus Torvalds寫了個(gè)小程序，取名為Linux，放在互 聯(lián)網(wǎng)上。他表達(dá)了一個(gè)愿望，希望借此搞出一 個(gè)操作系統(tǒng)的“內(nèi)核”來，這完全是一個(gè)偶然 事件 l1993，在一批高水平黑客的參與下，誕生了 Linux 1.0 版 l1994年，Linux 的第一個(gè)商業(yè)發(fā)行版 Slackware 問世 82實(shí)用內(nèi)容 l1996年，美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)局的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí) 驗(yàn)室確認(rèn) Linux 版本 1.2.13（由 Open Linux 公 司打包）符合 POSIX 標(biāo)準(zhǔn) l2001年，Linux2.4版內(nèi)核發(fā)布 l2003年，Linux2.6版內(nèi)核發(fā)布 l Por

40、table Operating System Interface Standard 可移植操作系統(tǒng)接口標(biāo)準(zhǔn) 由IEEE制訂，并由ISO接受為國際標(biāo)準(zhǔn)。 Institute for Electrical and Electronic Engineers 電氣電子工程師學(xué)會(huì)美 International Organization for Standardization 國際標(biāo)準(zhǔn)化組織 制定各行各業(yè)各種產(chǎn)品和服務(wù)的技術(shù)規(guī)范（國際標(biāo)準(zhǔn)） 83實(shí)用內(nèi)容 Linux操作系統(tǒng)的主要內(nèi)容操作系統(tǒng)的主要內(nèi)容 lLinux是免費(fèi)的、源代碼開放的、符合POSIX 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的操作系統(tǒng) l擁有現(xiàn)代操作系統(tǒng)具有的所有內(nèi)容

41、，例如 l搶占式多任務(wù)處理，支持多用戶 l內(nèi)存保護(hù)， l支持SMP，支持TCP/IP， l支持絕大多數(shù)的32位和64位CPU 等 l還有一些其他操作系統(tǒng)沒有的特色，比如 lNFS，VFS，高效的EXT系列文件系統(tǒng)等 84實(shí)用內(nèi)容 Linux版本版本 lLinux的內(nèi)核版本 l幾種流行的Linux發(fā)行版本 85實(shí)用內(nèi)容 Linux的內(nèi)核版本的內(nèi)核版本 lLinux內(nèi)核版本是由Linus Torvalds作為總體協(xié)調(diào)人的 Linux開發(fā)小組（分布在各個(gè)國家的近百位高手）開 發(fā)出的系統(tǒng)內(nèi)核的版本號(hào) lLinux內(nèi)核采用的是雙樹系統(tǒng) l一棵是穩(wěn)定樹，主要用于發(fā)行 l另一棵是非穩(wěn)定樹或稱為開發(fā)樹，用于產(chǎn)

42、品開發(fā)和改進(jìn) lLinux內(nèi)核版本號(hào)由3位數(shù)字組成 r.x.y 第1位數(shù) 字r為主 版本號(hào) 第2位數(shù)字x為說明版本類型的次版本號(hào)，如果 x為偶數(shù)，則表示為產(chǎn)品化版本，為奇數(shù)時(shí)表 示為實(shí)驗(yàn)版本 第3位數(shù)字y為修改號(hào)，表示 錯(cuò)誤修補(bǔ)的次數(shù) 86實(shí)用內(nèi)容 幾種流行的幾種流行的Linux發(fā)行版本發(fā)行版本 87實(shí)用內(nèi)容 Linux系統(tǒng)的好處系統(tǒng)的好處 l支持多種CPU lX86, ARM, MIPS, SH, i960, PPC, etc. l開放源代碼（Open source） l強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能 l可移植性 l使用GNU tools 88實(shí)用內(nèi)容 l一個(gè)新潮，非常穩(wěn)定，多用戶，多任務(wù)的環(huán)境 l標(biāo)準(zhǔn)的平

43、臺(tái) l無法超越的計(jì)算能力，可移動(dòng)性和適應(yīng)性 l先進(jìn)的圖形用戶界面 l幾十個(gè)異常出色而且免費(fèi)的桌面應(yīng)用程序 l成千上萬個(gè)免費(fèi)的工具和應(yīng)用小程序 l幾百上千個(gè)專業(yè)程序由全世界的無數(shù)研究人員編制， 覆蓋了天文，信息技術(shù)，化學(xué)，物理，工程，語言， 生物等各個(gè)學(xué)科領(lǐng)域 89實(shí)用內(nèi)容 l一個(gè)真正杰出的學(xué)習(xí)系統(tǒng) l很多頂級(jí)的系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)，友好的編程語言及編程工 具都免費(fèi)包含在操作系統(tǒng)里面 l病毒入侵，計(jì)算機(jī)的“后門”，軟件提供商的“特別 要求”，強(qiáng)迫性的軟件升級(jí)，專有的文件格式，軟件 使用許可證和市場策略，產(chǎn)品注冊登記，高得驚人的 軟件價(jià)格，等等 -Linux都沒有 lLinux操作系統(tǒng)平臺(tái)保證它的“永久性

44、” l一個(gè)技術(shù)快速更新的平臺(tái) 90實(shí)用內(nèi)容 嵌入式嵌入式Linux介紹介紹 l什么是嵌入式Linux l嵌入式linux的典型應(yīng)用 l嵌入式linux的分類 l常見的嵌入式Linux 91實(shí)用內(nèi)容 什么是嵌入式什么是嵌入式Linux l嵌入式Linux內(nèi)核 l為特殊的硬件配置、或?yàn)榱酥С痔貏e的應(yīng)用而經(jīng)過特別的裁 剪的修改過的Linux內(nèi)核 l通常具有不同于工作站與服務(wù)器的內(nèi)核配置 l嵌入式Linux系統(tǒng) l基于Linux內(nèi)核的嵌入式系統(tǒng) l嵌入式Linux發(fā)行套件 l開發(fā)嵌入式Linux系統(tǒng)的平臺(tái) l各種為了在嵌入式系統(tǒng)中使用而剪裁過的應(yīng)用軟件 92實(shí)用內(nèi)容 嵌入式嵌入式Linux的典型應(yīng)用的

45、典型應(yīng)用 93實(shí)用內(nèi)容 嵌入式嵌入式Linux的分類的分類 l分類依據(jù)包括： l應(yīng)用的市場 l嵌入式系統(tǒng)的規(guī)模 l時(shí)限（即實(shí)時(shí)）要求 l網(wǎng)絡(luò)能力 l與用戶交互能力 l等 94實(shí)用內(nèi)容 嵌入式嵌入式Linux的分類的分類1 市場市場 l根據(jù)應(yīng)用的市場來劃分 l航空航天、汽車系統(tǒng)、消費(fèi)性電子產(chǎn)品、電信等 l無法為所指的系統(tǒng)提供額外的信息 95實(shí)用內(nèi)容 嵌入式嵌入式Linux的分類的分類2 規(guī)模規(guī)模 l嵌入式系統(tǒng)的規(guī)模由一些不同的因素來決定， 首先實(shí)際的尺寸大小 l有些系統(tǒng)的尺寸可能相當(dāng)大，例如那些用來構(gòu)建集 群的產(chǎn)品 l有些卻非常小，例如IBM制造的Linux手表 l最重要的是，嵌入式系統(tǒng)的規(guī)模與

46、系統(tǒng)中各個(gè)電子 原件的屬性有關(guān)，如CPU的運(yùn)算速度、RAM容量、 永久性存儲(chǔ)器的容量 96實(shí)用內(nèi)容 嵌入式嵌入式Linux的分類的分類2 電子元件的規(guī)模電子元件的規(guī)模 l根據(jù)嵌入式系統(tǒng)的電子元件的規(guī)模分類，包括 l小型、中型、大型 l小型系統(tǒng)的特性是：低運(yùn)算能力的CPU，并且 可以使用至少2MB的ROM和4MB的RAM。 對于更小的系統(tǒng)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)也許不用操作系統(tǒng) 或者使用其他的操作系統(tǒng)更加合適，因?yàn)閷?Linux嵌入到這樣的系統(tǒng)中比較費(fèi)功夫 97實(shí)用內(nèi)容 嵌入式嵌入式Linux的分類的分類2 電子元件的規(guī)模電子元件的規(guī)模 l中型系統(tǒng)的特性是： 中等運(yùn)算能力的CPU，并且可以使用大約 32MB的

47、ROM和64MB的RAM。 l大多數(shù)以Linux構(gòu)建的消費(fèi)性產(chǎn)品皆屬此類，包括 PDA、MP3播放器，娛樂系統(tǒng)以及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。 l有些產(chǎn)品可能會(huì)包含如下形式的輔助存儲(chǔ)器： 固態(tài)硬盤（以RAM芯片制成的硬盤）、快閃存儲(chǔ)卡 甚至是傳統(tǒng)的硬盤。 98實(shí)用內(nèi)容 嵌入式嵌入式Linux的分類的分類2 電子元件的規(guī)模電子元件的規(guī)模 l大型系統(tǒng)的特性是： 使用運(yùn)算能力強(qiáng)大的CPU，或是使用多個(gè)CPU 并且可以使用大量的RAM和永久性存儲(chǔ)器 通常，這類系統(tǒng)需要進(jìn)行大量計(jì)算來完成特定 的任務(wù)。 l例如大型的電信交換機(jī)以及飛行仿真器。 99實(shí)用內(nèi)容 嵌入式嵌入式Linux的分類的分類3 實(shí)時(shí)要求實(shí)時(shí)要求 l根據(jù)嵌入

48、式系統(tǒng)的時(shí)限要求，可以分為 l嚴(yán)格時(shí)限的要求：系統(tǒng)必須在預(yù)定的時(shí)間之內(nèi)作出 反應(yīng)，否則會(huì)發(fā)生災(zāi)難事件。即硬實(shí)時(shí)系統(tǒng) l軟實(shí)時(shí)系統(tǒng) 像音頻、視頻流系統(tǒng)往往是軟實(shí)時(shí)系統(tǒng)，因?yàn)樵撓?統(tǒng)一時(shí)的失誤并不會(huì)造成無法彌補(bǔ)的災(zāi)難。但仍然 應(yīng)當(dāng)被設(shè)計(jì)為具備嚴(yán)格的時(shí)間要求 l寬松的時(shí)限的要求比較泛，不過他們一般會(huì)被應(yīng)用 在需要及時(shí)（或適時(shí)）作出響應(yīng)但不必立即完成的 系統(tǒng)上。這樣的系統(tǒng)雖然比較慢，但是不會(huì)影響最 后結(jié)果 100實(shí)用內(nèi)容 基于基于Linux的嵌入式操作系統(tǒng)的嵌入式操作系統(tǒng) luCLinux lARMLinux lRT-Linux/RTAI lEmbedix lBlue Cat Linux lHard

49、Hat Linux l等等 101實(shí)用內(nèi)容 1）Clinux lClinux是應(yīng)用于嵌入式設(shè)備的最著名、應(yīng)用最廣泛 一個(gè)Linux發(fā)行版本，它也是一個(gè)開放源碼的項(xiàng)目， Clinux的源代碼和開發(fā)工具可以免費(fèi)從 上下載得到。 lClinux的含義： Micro-Control-Linux：專門針對微控制器領(lǐng)域而設(shè)計(jì) 的嵌入式Linux系統(tǒng) lClinux同標(biāo)準(zhǔn)Linux的最大區(qū)別就在于內(nèi)存管理 1、標(biāo)準(zhǔn)Linux使用的虛擬存儲(chǔ)器技術(shù) 2、Clinux針對NOMMU 102實(shí)用內(nèi)容 2）ARM Linux lLinux標(biāo)準(zhǔn)發(fā)行內(nèi)核中的一個(gè)分支 lARM

50、Linux主要是由Russell King和其他人的 共同努力，將Linux作業(yè)系統(tǒng)成功的移植在以 ARM處理器為核心的機(jī)器上。 l與uClinux不同，支持帶有MMU的ARM系列 CPU l如ARM610、ARM710、ARM720T、ARM920T、 Intel StrongARM、Xscale等 103實(shí)用內(nèi)容 3）支持硬實(shí)時(shí)的）支持硬實(shí)時(shí)的Linux： RT-Linux/RTAI lRT-Linux 是新墨西哥科技大學(xué)的研究成果（1996） l其目標(biāo)目標(biāo)是在Linux環(huán)境下提供確定的響應(yīng)時(shí)間 l其基本思想基本思想是： 為了在Linux系統(tǒng)中提供對于硬實(shí)時(shí)的支持，它實(shí)現(xiàn) 了一個(gè)微內(nèi)核的小

51、的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RT-Linux），而 將普通Linux系統(tǒng)作為一個(gè)該操作系統(tǒng)中的一個(gè)低優(yōu) 先級(jí)的任務(wù)來運(yùn)行，由RT-Linux提供的一個(gè)實(shí)時(shí)調(diào)度 器對其進(jìn)行調(diào)度。其他的實(shí)時(shí)任務(wù)作為一個(gè)RT-Linux 的可加載內(nèi)核模塊，其優(yōu)先級(jí)比普通Linux系統(tǒng)要高 104實(shí)用內(nèi)容 RT-Linux的框架的框架 105實(shí)用內(nèi)容 l意大利的RTAI Real-Time Application Interface，實(shí)時(shí)應(yīng)用接口 源于RT-Linux，它在設(shè)計(jì)思想上和RT-Linux完全相同。 l它當(dāng)初設(shè)計(jì)目的是為了解決RT-Linux難于在不同 Linux版本之間難于移植的問題 lRTAI在 Linux 上定

52、義了一個(gè)實(shí)時(shí)硬件抽象層 （RTHAL，Real Time Hardware Abstraction Layer），實(shí)時(shí)任務(wù)通過這個(gè)抽象層提供的接口和 Linux系統(tǒng)進(jìn)行交互，這樣在給Linux內(nèi)核中增加實(shí)時(shí) 支持時(shí)可以盡可能少地修改 Linux的內(nèi)核源代碼。 106實(shí)用內(nèi)容 4）Embedix lEmbedix和基于Embedix的一整套嵌入式Linux 開發(fā)環(huán)境是由Lineo公司開發(fā)的 l基于PowerPC和x86平臺(tái)開發(fā) l使用模塊化設(shè)計(jì)方案，方便剪彩 l通過使用Embedix可以進(jìn)行個(gè)性化內(nèi)核開發(fā) l 107實(shí)用內(nèi)容 主要內(nèi)容主要內(nèi)容 一、嵌入式系統(tǒng)基本概念 二、嵌入式硬件的發(fā)展 三、嵌入式軟件及其開發(fā) 四、嵌入式操作系統(tǒng)及系統(tǒng)開發(fā) 五、典型嵌入式操作系統(tǒng)介紹 六、嵌入式操作系統(tǒng)選型六、嵌入式操作系統(tǒng)選型 108實(shí)用內(nèi)容 嵌入式系統(tǒng)選型 l一般而言，在選擇嵌入式操作系統(tǒng)時(shí)，可以 遵循以下6個(gè)原則： 1.市場進(jìn)入時(shí)間 2.可移植性 3.可利用資源 4.系統(tǒng)定制能力 5.成本 6.中文內(nèi)核支