嵌入式技術(shù)的發(fā)展狀況課件

嵌入式系統(tǒng)簡介

IntroductiontoEmbeddedSystem南開大學(xué)孫鳳池

Mar.12,2007嵌入式系統(tǒng)簡介

IntroductiontoEmbedd1報告內(nèi)容認識嵌入式技術(shù)嵌入式技術(shù)的起源嵌入式技術(shù)的現(xiàn)狀嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)WinCE系統(tǒng)開發(fā)展望與總結(jié)報告內(nèi)容認識嵌入式技術(shù)2認識嵌入式技術(shù)豐富多彩的嵌入式產(chǎn)品無處不在的嵌入式技術(shù)嵌入式系統(tǒng)的概念嵌入式系統(tǒng)的特點嵌入式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)認識嵌入式技術(shù)豐富多彩的嵌入式產(chǎn)品3豐富多彩的嵌入式產(chǎn)品豐富多彩的嵌入式產(chǎn)品4無處不在的嵌入式技術(shù)消費電子：數(shù)碼相機、MP3、游戲機等信息家電：數(shù)字電視、機頂盒智能電器：能上網(wǎng)的冰箱、空調(diào)、洗衣機等通信設(shè)備：手機、IP電話、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等便攜設(shè)備：PDA、數(shù)據(jù)采集、測試裝置等工業(yè)設(shè)備:數(shù)控設(shè)備、過程工業(yè)控制設(shè)備商業(yè)金融：售貨機、收款機、取款機等汽車電子：智能化汽車航空航天：飛行器控制、外星探測器醫(yī)療設(shè)備：CT機，電子血壓計等交通管理：GPS導(dǎo)航、智能監(jiān)控設(shè)施軍事領(lǐng)域：武器控制、車載電子設(shè)備等無處不在的嵌入式技術(shù)消費電子：數(shù)碼相機、MP3、游戲機等5嵌入式系統(tǒng)的概念定義：嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，軟件、硬件可裁剪，功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。與通用計算機系統(tǒng)的不同：嵌入式系統(tǒng)是不同于常見計算機系統(tǒng)的一種計算機系統(tǒng)，它不以獨立設(shè)備的物理形態(tài)出現(xiàn)，嵌入式系統(tǒng)的部件根據(jù)主體設(shè)備及其應(yīng)用的需要，嵌入在主體設(shè)備內(nèi)部，發(fā)揮著運算、處理、存儲及控制的作用，是“用于控制、監(jiān)視或者輔助操作機器和設(shè)備的裝置”。嵌入式系統(tǒng)的概念定義：嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，以計算機技術(shù)6嵌入式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)從體系結(jié)構(gòu)來看，嵌入式系統(tǒng)包括兩部分：1）嵌入式處理器為中心的嵌入式硬件系統(tǒng)；2）由嵌入式操作系統(tǒng)和用戶應(yīng)用程序組成的嵌入式軟件系統(tǒng)。注意：與傳統(tǒng)的嵌入式控制系統(tǒng)相比，現(xiàn)在的嵌入式系統(tǒng)，強調(diào)“系統(tǒng)”---指的是嵌入式操作系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)從體系結(jié)構(gòu)來看，嵌入式系統(tǒng)包括兩部分：7處理器存儲器輸入輸出操作系統(tǒng)應(yīng)用程序軟件結(jié)構(gòu)硬件結(jié)構(gòu)處理器存儲器輸入輸出操作系統(tǒng)應(yīng)用程序軟件結(jié)構(gòu)硬件結(jié)構(gòu)8嵌入式系統(tǒng)的特點嵌入式系統(tǒng)是多學(xué)科融合的結(jié)果：計算機、電子、半導(dǎo)體、通信、控制等；嵌入式系統(tǒng)通常是面向用戶、面向產(chǎn)品、面向特定應(yīng)用，開發(fā)人員很可能是各個應(yīng)用領(lǐng)域的專家；產(chǎn)品具有較長的生命周期；軟件固化存儲，OS內(nèi)核小，OS和應(yīng)用程序的區(qū)分不明顯；需要另外的開發(fā)工具和環(huán)境：宿主機+目標機的開發(fā)方式/集成開發(fā)環(huán)境；嵌入式系統(tǒng)的特點嵌入式系統(tǒng)是多學(xué)科融合的結(jié)果：計算機、電子、9報告內(nèi)容認識嵌入式技術(shù)嵌入式技術(shù)的起源嵌入式技術(shù)的現(xiàn)狀嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)WinCE系統(tǒng)開發(fā)展望與總結(jié)報告內(nèi)容認識嵌入式技術(shù)10嵌入式技術(shù)的起源早期的嵌入式技術(shù)嵌入式操作系統(tǒng)的出現(xiàn)采用嵌入式操作系統(tǒng)的優(yōu)點嵌入式技術(shù)的起源早期的嵌入式技術(shù)11早期的嵌入式技術(shù)微處理器--單板機--單片機、DSP等早期的嵌入式應(yīng)用大都不采用操作系統(tǒng)，只是為了實現(xiàn)某些特定功能，使用一個簡單的循環(huán)控制程序?qū)ν饨绲目刂普埱筮M行處理。問題：不利于擴展新功能；加入網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧比較麻煩；應(yīng)用程序移植性差；早期的嵌入式技術(shù)微處理器--單板機--單片機、DSP等12嵌入式操作系統(tǒng)的出現(xiàn)隨著嵌入式系統(tǒng)的功能要求日益復(fù)雜，硬件功能越來越強大，使用操作系統(tǒng)是必須的，并且可能的；C語言被廣泛用于嵌入式操作系統(tǒng)開發(fā)；從20世紀80年代開始，出現(xiàn)了各種各樣；商用嵌入式操作系統(tǒng)，大多為專用系統(tǒng)開發(fā)，從而形成了目前多種嵌入式操作系統(tǒng)并存的局面；嵌入式操作系統(tǒng)的功能包括：任務(wù)管理、存儲管理、時鐘管理、進程間通信與同步、設(shè)備管理、文件系統(tǒng)、圖形界面、網(wǎng)絡(luò)接口等。嵌入式操作系統(tǒng)的出現(xiàn)隨著嵌入式系統(tǒng)的功能要求日益復(fù)雜，硬件功13采用嵌入式操作系統(tǒng)的優(yōu)點在嵌入式應(yīng)用中使用操作系統(tǒng)，可以把復(fù)雜的應(yīng)用分解成多個任務(wù)，簡化了應(yīng)用系統(tǒng)軟件的設(shè)計；程序的設(shè)計和擴展變得容易，不需要大的改動就可以增加新的功能；使控制系統(tǒng)的實時性得到保證；通過有效的系統(tǒng)服務(wù)，嵌入式實時操作系統(tǒng)使得系統(tǒng)資源得到更好的利用；良好的多任務(wù)設(shè)計，有助于提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性.采用嵌入式操作系統(tǒng)的優(yōu)點在嵌入式應(yīng)用中使用操作系統(tǒng)，可以把復(fù)14報告內(nèi)容認識嵌入式技術(shù)嵌入式技術(shù)的起源嵌入式技術(shù)的現(xiàn)狀嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)WinCE系統(tǒng)開發(fā)展望與總結(jié)報告內(nèi)容認識嵌入式技術(shù)15嵌入式技術(shù)的現(xiàn)狀嵌入式微處理器發(fā)展現(xiàn)狀嵌入式操作系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀嵌入式技術(shù)市場現(xiàn)狀嵌入式技術(shù)的現(xiàn)狀嵌入式微處理器發(fā)展現(xiàn)狀16嵌入式微處理器現(xiàn)狀由于嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用環(huán)境比較特殊，因而嵌入式微處理器在對實時系統(tǒng)的支持能力、工作溫度、電磁兼容性、功耗、可靠性方面的要求較通用微處理器更高；但嵌入式微處理器在基本功能方面與通用微處理器類似.嵌入式微處理器現(xiàn)狀由于嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用環(huán)境比較特殊，因而嵌入式17嵌入式處理器分類嵌入式處理器分類18五種主流的嵌入式微處理器體系A(chǔ)RM／XscaleMIPSIBM的PowerPCINTEL的X86Motorola的68000(68K)五種主流的嵌入式微處理器體系19嵌入式操作系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

嵌入式操作系統(tǒng)是一種支持嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的操作系統(tǒng)軟件，通常包括與硬件相關(guān)的底層驅(qū)動軟件、系統(tǒng)內(nèi)核、設(shè)備管理、網(wǎng)絡(luò)通信、圖形界面、文件系統(tǒng)等模塊；嵌入式操作系統(tǒng)具有通用操作系統(tǒng)的基本特點，能夠有效管理越來越復(fù)雜的系統(tǒng)資源；能夠把硬件虛擬化，使得開發(fā)人員從繁忙的驅(qū)動程序移植和維護中解脫出來；能夠提供庫函數(shù)、驅(qū)動程序、工具集以及一些典型應(yīng)用程序。

嵌入式操作系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀嵌入式操作系統(tǒng)是一種支持嵌入式系統(tǒng)20嵌入式操作系統(tǒng)可以分為兩類：面向控制、通信等領(lǐng)域的實時操作系統(tǒng)－RTOS，實時系統(tǒng)能在確定的時間內(nèi)執(zhí)行其功能，并對外部的異步事件做出響應(yīng)；面向消費電子產(chǎn)品的非實時操作系統(tǒng)，這類系統(tǒng)用于對響應(yīng)時間要求不嚴格的場合。嵌入式操作系統(tǒng)可以分為兩類：21實時系統(tǒng)的定義：系統(tǒng)執(zhí)行的正確性不僅取決于計算的邏輯結(jié)果，還取決于結(jié)果產(chǎn)生的時間。特點：通過任務(wù)調(diào)度，使得對于重要事件在規(guī)定的時間內(nèi)做出正確的響應(yīng)。硬實時系統(tǒng)：必須對事件做出及時的反應(yīng)，絕對不能錯過事件處理的時限。軟實時系統(tǒng)：如果在系統(tǒng)負荷比較嚴重的時候，允許發(fā)生錯過時限的情況，而不會造成太大的危害。實時系統(tǒng)的定義：系統(tǒng)執(zhí)行的正確性不僅取決于計算的邏輯結(jié)果，還22內(nèi)核是操作系統(tǒng)的核心程序，多任務(wù)系統(tǒng)中，內(nèi)核負責(zé)管理各個任務(wù)：為每個任務(wù)分配CPU時間，并且負責(zé)任務(wù)之間的通信。任務(wù)調(diào)度（Scheduler）是內(nèi)核的主要職責(zé)，就是要決定運行哪一個任務(wù)。多數(shù)實時內(nèi)核是基于優(yōu)先級調(diào)度法的：每個任務(wù)根據(jù)其重要程度的不同被賦予一定的優(yōu)先級，CPU總是讓“處在就緒態(tài)的優(yōu)先級最高的任務(wù)先運行”。內(nèi)核是操作系統(tǒng)的核心程序，多任務(wù)系統(tǒng)中，內(nèi)核負責(zé)管理各個任務(wù)23當(dāng)系統(tǒng)響應(yīng)時間很重要時，要使用占先式（preemptive）調(diào)度的內(nèi)核：最高優(yōu)先級的任務(wù)一旦就緒，總能得到CPU的控制權(quán)。當(dāng)一個運行著的任務(wù)使一個比它優(yōu)先級高的任務(wù)進入了就緒態(tài)，當(dāng)前任務(wù)的CPU使用權(quán)就被剝奪了，或者說被掛起了，那個高優(yōu)先級的任務(wù)立刻得到了CPU的控制權(quán)。如果是中斷服務(wù)程序使一個高優(yōu)先級高的任務(wù)進入了就緒態(tài)，則中斷完成時，原來被中斷了的任務(wù)被掛起，優(yōu)先級高的任務(wù)開始運行。占先式內(nèi)核的任務(wù)級響應(yīng)時間是可知的。調(diào)度方式當(dāng)系統(tǒng)響應(yīng)時間很重要時，要使用占先式（preemptive）24幾款主流嵌入式操作系統(tǒng)VxWorksWindowsCE嵌入式LinuxuC/OSPalmOSQNX幾款主流嵌入式操作系統(tǒng)25VxWorks

VxWorks操作系統(tǒng)是美國WindRiver公司于1983年設(shè)計開發(fā)的一種嵌入式實時操作系統(tǒng)（RTOS），具有良好的擴展能力、高性能的內(nèi)核以及友好的用戶開發(fā)環(huán)境。該公司在實時操作系統(tǒng)領(lǐng)域是世界公認最具有領(lǐng)導(dǎo)作用的公司。VxWorks具有很高的可靠性、實時性和可裁減性，它支持多種處理器，被廣泛應(yīng)用在通信、軍事、航空、航天等對實時性要求極高的領(lǐng)域中，在美國的F-16、FA-18戰(zhàn)斗機、B-2隱形轟炸機和愛國者導(dǎo)彈、火星探測器上也使用到了VxWorks。VxWorksVxWorks操作系統(tǒng)是美國WindR26VxWorks的特點具有高性能實時微內(nèi)核Wind；友好的開發(fā)調(diào)試環(huán)境Tornado:運行在宿主機上，包含編輯器、編譯器、調(diào)試器的集成開發(fā)環(huán)境；兼容POSIX100.1b標準;良好的自由配置能力；廣泛的CPU支持．VxWorks的特點具有高性能實時微內(nèi)核Wind；27基于VxWorks的火星探測機器人基于VxWorks的火星探測機器人28VxWorks在高性能武器中廣泛應(yīng)用VxWorks在高性能武器中廣泛應(yīng)用29WindowsCE

WindowsCE是一種針對小內(nèi)存、移動式、智能化設(shè)備推出的模塊化嵌入式操作系統(tǒng)。由于其Windows背景，界面比較統(tǒng)容易接受，系統(tǒng)功能豐富，如具有多媒體能力、網(wǎng)絡(luò)和通信支持、高級應(yīng)用程序服務(wù)。WinCE3.0以前的版本實時性能不高。另外兩種版本：WindowsMobile和WindowsAutomotiveWindowsCEWindowsCE是一種針對小內(nèi)存、30WindowsCE的開發(fā)環(huán)境PlatformBuilder用于定制WindowsCE平臺

PlatformBuilder能夠根據(jù)用戶的需求，選擇構(gòu)建（定制）具有不同功能配置的CE系統(tǒng)；定制的平臺編譯后，就會得到一個OS映像文件；將該文件下載到目標平臺，就能夠調(diào)試、運行CE系統(tǒng)了。VisualSudio.NET2003/eMbeddedVsiualC++用于WindowsCE應(yīng)用程序的開發(fā)。WindowsCE的開發(fā)環(huán)境PlatformBuilde31基于WinCE的自動裝配平臺基于WinCE的自動裝配平臺32基于WinCE的移動機器人平臺基于WinCE的移動機器人平臺33嵌入式Linux嵌入式Linux(EmbeddedLinux)是指對Linux經(jīng)過小型化裁剪后，固化在容量只有幾百K字節(jié)或幾兆字節(jié)的存儲器芯片或單片機中，應(yīng)用于特定嵌入式場合的專用Linux操作系統(tǒng)。前幾年的嵌入式Linux主要有RTLinux和uCLinux兩個版本。uClinux內(nèi)核不關(guān)心實時性問題，可用于各種手持設(shè)備等場合，RTLinux適合處理實時任務(wù)，可用于工業(yè)控制等場合。Linux是開放源碼的，并具有內(nèi)核小、功能強大、運行穩(wěn)定、系統(tǒng)健壯、效率高、易于定制剪裁等優(yōu)點，在價格上極具競爭力，因此嵌入式Linux是一種最有前途的嵌入式操作系統(tǒng)。嵌入式Linux嵌入式Linux(EmbeddedLinu34嵌入式Linux的交叉編譯環(huán)境Linux內(nèi)核編譯時，默認的配置是對i386平臺，如果要編譯其他CPU內(nèi)核，要先建立針對該處理器的編譯環(huán)境，包括：Linux內(nèi)核源代碼、GNU的C庫和線程庫、GNU的C編譯器、連接器ld、匯編代碼編譯器as、用來將文件打包重組的ar以及為ar打包的文件建立符號表的ranlib等。例如針對ARM處理器的交叉開發(fā)環(huán)境中：arm-linux-gcc是編譯器，arm-linux-ld是連接器嵌入式Linux的交叉編譯環(huán)境Linux內(nèi)核編譯時，默認的配35嵌入式Linux的開發(fā)環(huán)節(jié)引導(dǎo)裝載程序(BootLoader)Linux系統(tǒng)內(nèi)核嵌入式設(shè)備文件系統(tǒng)設(shè)備驅(qū)動程序應(yīng)用程序嵌入式Linux的開發(fā)環(huán)節(jié)引導(dǎo)裝載程序(BootLoader36基于RTLinux的仿人機器人

高48cm

重:6kg

靈活性：20DOF操作系統(tǒng):RT-Linux

接口形式:USB1.0(12Mbps)響應(yīng)周期:1ms

能源：DC24Vx6.2A(150W)制造：富士通基于RTLinux的仿人機器人高48cm

重:6k37基于嵌入式Linnux的電子書基于嵌入式Linnux的電子書38uc/OSuc/OS是一個源代碼公開、免費的嵌入式操作系統(tǒng)，是一個高實時性的多任務(wù)系統(tǒng)內(nèi)核，其應(yīng)用面覆蓋了諸多領(lǐng)域，如照相機、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、醫(yī)療器械、音響設(shè)備、高速公路電話系統(tǒng)、自動提款機等，并于2000年得到美國航空管理局（FAA）的認證，可以用于飛行器中。uc/OSuc/OS是一個源代碼公開、免費的嵌入式操作系統(tǒng)，39基于uc/OS的產(chǎn)品3-AxisMotorControlCardμC/OS-IIHitachiSH2runningat29.4912MHz7Tasks/10HzTickRateSelfServiceTerminal(SST)μC/OS-II

Intel80386CPU@33MHz

9Tasks

20HzTickRate基于uc/OS的產(chǎn)品3-AxisMotorControl40基于uc/OS的機器魚基于uc/OS的機器魚41機器魚的嵌入式控制器uC/OS-IIRTOS機器魚的嵌入式控制器uC/OS-IIRTOS42PalmOSPalmOS是PalmComputing公司為其掌上電腦產(chǎn)品開發(fā)的嵌入式操作系統(tǒng)，PalmOS在PDA市場上占有很大的市場份額，目前主要與WinCE（PocketPC）進行激烈競爭。采用PalmOS的掌上電腦：PalmOSPalmOS是PalmComputing公司43QNX加拿大QNX公司的產(chǎn)品。內(nèi)核只有8K字節(jié)，QNX是一個實時的、可擴充的嵌入式操作系統(tǒng)，遵循POSIX（可移植操作系統(tǒng)接口）相關(guān)標準，QNX具有強大的圖形界面功能。應(yīng)用于機頂盒、手持設(shè)備（手掌電腦、手機）、GPS設(shè)備等，在工業(yè)控制領(lǐng)域也有比較廣泛的應(yīng)用。QNX加拿大QNX公司的產(chǎn)品。內(nèi)核只有8K字節(jié)，QNX是一個44采用QNX的機器人“EMIEW”

日立公司設(shè)計，在2005年愛知世博會展出。050317hit1.mpeg050317hit2.mpeg采用QNX的機器人“EMIEW”日立公司設(shè)計，在2005年45附：手機操作系統(tǒng)Linux微軟WindowsMobileSymbine附：手機操作系統(tǒng)Linux46嵌入式技術(shù)市場現(xiàn)狀引用：“PC和因特網(wǎng)之后最偉大的發(fā)明”，“福特出售的‘計算能力’已超過了IBM”發(fā)展嵌入式軟件有以下幾個有利條件：1.通用軟件容易被盜版，但是嵌入式軟件由于固化存儲的原因不易被盜版。2.和開發(fā)通用系統(tǒng)軟件相比，嵌入式軟件的開發(fā)成本低，風(fēng)險小，門檻低。3.嵌入式軟件和具體行業(yè)、應(yīng)用聯(lián)系緊密，國外壟斷程度和壟斷能力相對較弱。嵌入式應(yīng)用軟件是除行業(yè)應(yīng)用軟件、軟件外包之外的又一個有前途的方向嵌入式技術(shù)市場現(xiàn)狀引用：“PC和因特網(wǎng)之后最偉大的發(fā)明”，“47嵌入式技術(shù)市場現(xiàn)狀嵌入式技術(shù)相關(guān)的企業(yè)的運營模式：生產(chǎn)、銷售嵌入式系統(tǒng)相關(guān)產(chǎn)品的大公司;提供嵌入式技術(shù)、應(yīng)用解決方案的中小型技術(shù)公司;用嵌入式技術(shù)進行生產(chǎn)設(shè)備改造或者產(chǎn)品升級的傳統(tǒng)企業(yè);嵌入式技術(shù)市場現(xiàn)狀嵌入式技術(shù)相關(guān)的企業(yè)的運營模式：48報告內(nèi)容認識嵌入式技術(shù)嵌入式技術(shù)的起源嵌入式技術(shù)的現(xiàn)狀嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)WinCE系統(tǒng)開發(fā)展望與總結(jié)報告內(nèi)容認識嵌入式技術(shù)49嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計流程軟件開發(fā)調(diào)試方式宿主機-目標機開發(fā)模式嵌入式軟件集成開發(fā)環(huán)境操作系統(tǒng)移植系統(tǒng)定制BootLoader設(shè)計BSP的概念嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計流程50設(shè)計流程系統(tǒng)需求分析：分功能性需求和非功能性需求兩方面.體系結(jié)構(gòu)設(shè)計：對硬件、軟件和執(zhí)行裝置的功能劃分，對操作系統(tǒng)、微處理器選型.硬件/軟件協(xié)同設(shè)計：軟硬件設(shè)計工作并行；采用基于開發(fā)平臺的方式進行硬件開發(fā)；大部分工作集中在軟件設(shè)計上，采用標準化的軟件設(shè)計方法.系統(tǒng)集成與測試設(shè)計流程系統(tǒng)需求分析：分功能性需求和非功能性需求兩方面.51軟件開發(fā)調(diào)試方式在線仿真器使用仿真頭代替目標板上的CPU，可以完全仿真ARM芯片的行為，速度快。但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，價格昂貴，通常用于ARM硬件開發(fā)中。JTAG仿真器通過ARM芯片的JTAG邊界掃描口與ARM內(nèi)核進行通信，不占用目標板的資源，是目前使用最廣泛的調(diào)試手段。指令集模擬器駐留監(jiān)控軟件軟件開發(fā)調(diào)試方式在線仿真器52宿主機-目標機開發(fā)模式宿主機-目標機開發(fā)模式53嵌入式技術(shù)的發(fā)展狀況課件54嵌入式軟件集成開發(fā)環(huán)境集成開發(fā)環(huán)境（IDE）的意義：加快開發(fā)進度，節(jié)省開發(fā)成本。IDE集成了豐富的功能模塊和資源：編輯、編譯、連接、調(diào)試、工程管理、函數(shù)庫等。例如：ARMSDT（ARMSoftwareDevelopmentToolkit）用于在ARM微處理器上進行應(yīng)用軟件開發(fā)的集成開發(fā)工具，由ARM公司提供，可以直接用于uC/OS系統(tǒng)移植和應(yīng)用程序開發(fā)。ARMSDT可以在多個系統(tǒng)平臺上運行，可以支持C語言和匯編語言。嵌入式軟件集成開發(fā)環(huán)境集成開發(fā)環(huán)境（IDE）的意義：加快開發(fā)55嵌入式操作系統(tǒng)的移植操作系統(tǒng)的移植，是指使一個實時操作系統(tǒng)能夠在某個微處理器平臺上運行。操作系統(tǒng)移植成功的要求：微處理器能夠支持編譯器能夠支持移植步驟和移植工作復(fù)雜程度，因選定的嵌入式操作系統(tǒng)而異。嵌入式操作系統(tǒng)的移植操作系統(tǒng)的移植，是指使一個實時操作系統(tǒng)能56舉例：移植COS-II所需條件

處理器的C編譯器能產(chǎn)生可重入代碼；在程序中可以打開或者關(guān)閉中斷；處理器支持中斷，并且能產(chǎn)生定時中斷（通常在10-100Hz之間）；處理器支持能夠容納一定量數(shù)據(jù)的硬件堆棧；處理器有將堆棧指針和其他CPU寄存器存儲和讀出到堆棧（或者內(nèi)存）的指令.舉例：移植COS-II所需條件處理器的C編譯器能產(chǎn)生可重57移植C/OS-II所需工作在includes.h中設(shè)置與處理器和編譯器相關(guān)的代碼用C語言編寫六個操作系統(tǒng)相關(guān)的函數(shù)（OS_CPU_C.C）用匯編語言編寫四個與處理器相關(guān)的函數(shù)（OS_CPU.ASM）移植C/OS-II所需工作在includes.h中設(shè)置與處58系統(tǒng)定制嵌入式操作系統(tǒng)的定制：用戶可以根據(jù)自己系統(tǒng)的功能需求，通過交叉開發(fā)環(huán)境對操作系統(tǒng)進行配置，保留所需要的功能，刪除不需要的功能，以節(jié)省硬件存儲空間。定制方式：選擇組件方式條件編譯方式在編譯之前定制系統(tǒng)定制嵌入式操作系統(tǒng)的定制：59BootLoader的設(shè)計BootLoader是嵌入式系統(tǒng)最底層的引導(dǎo)軟件,它在系統(tǒng)加電后初始化主板的基本設(shè)置，為接收外部程序做硬件上的準備。BootLoader是一段單獨的程序代碼，它存放于目標平臺的非易失存儲介質(zhì)中，如ROM或FlashROM．BootLoader的設(shè)計BootLoader是嵌入式系統(tǒng)60BootLoader的作用硬件系統(tǒng)自檢；配置其他存儲體或者端口、外設(shè)的工作模式；處理系統(tǒng)的中斷；FlashROM編程、映像文件下載；接收用戶命令，參數(shù)和數(shù)據(jù)的設(shè)置、存儲和傳遞.引導(dǎo)操作系統(tǒng)BootLoader的作用61BootLoader設(shè)計方法從操作系統(tǒng)廠商提供的例程中尋找與硬件平臺最接近的作為標本程序，然后再根據(jù)自己的硬件平臺做相應(yīng)的改動。一些新的評估板可能會由供應(yīng)商或者第三方的廠商來提供Bootloader。如果硬件平臺是從這樣的基板設(shè)計而來，尋求廠商獲取Bootloader來移植，可以減少工作量。參考其他來源的近似系統(tǒng)的設(shè)計。編寫B(tài)ootLoader是開發(fā)第一步。BootLoader設(shè)計方法62BSP的概念BSP是板級支持包，是介于主板硬件和操作系統(tǒng)之間的層次，是操作系統(tǒng)的一部分,主要目的是為了支持操作系統(tǒng)，使之能夠更好的運行于硬件主板。BSP是相對于操作系統(tǒng)而言的，不同的操作系統(tǒng)對應(yīng)于不同定義形式的BSP,BSP一定要按照該系統(tǒng)BSP的定義形式來寫，才能與上層OS保持正確的接口。通常，BSP包括硬件適配層和設(shè)備驅(qū)動程序，其編程過程大多數(shù)是在某一個成型的BSP模板上進行修改。BSP的概念BSP是板級支持包，是介于主板硬件和操作系統(tǒng)之間63報告內(nèi)容認識嵌入式技術(shù)嵌入式技術(shù)的起源嵌入式技術(shù)的現(xiàn)狀嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)WinCE系統(tǒng)開發(fā)展望與總結(jié)報告內(nèi)容認識嵌入式技術(shù)64WinCE系統(tǒng)開發(fā)的環(huán)節(jié)操作系統(tǒng)定制BootLoader開發(fā)硬件適配層(OAL)開發(fā)驅(qū)動程序開發(fā)應(yīng)用程序設(shè)計WinCE系統(tǒng)開發(fā)的環(huán)節(jié)操作系統(tǒng)定制65WinCE應(yīng)用程序開發(fā)WinCE支持本地應(yīng)用程序和托管應(yīng)用程序：Nativeapplication：開發(fā)工具是EmbeddedVisualC++Managedapplication：開發(fā)工具是VisaulStudio.NETWinCE應(yīng)用程序開發(fā)WinCE支持本地應(yīng)用程序和托管應(yīng)用程66開發(fā)環(huán)境比較EmbeddedVisualC++：直接編譯C/C++代碼到CPU指令可使用Win32API應(yīng)用程序接口存取WindowsCE函數(shù)可使用MFC(MicrosoftFoundationClasses)及ATL(ActiveTemplateLibrary)庫函數(shù)開發(fā)GUI和COM應(yīng)用程序VisualStudio.NET：編譯成獨立于CPU的中間語言代碼托管應(yīng)用程序不直接使用Win32API必須通過.NETCompactFramework庫才能訪問操作系統(tǒng)功能開發(fā)環(huán)境比較EmbeddedVisualC++：67本地（Native）應(yīng)用程序開發(fā)從PlatformBuilder導(dǎo)出SDK（SoftwareDevelopmentKit)；使用eVC進行開發(fā)前要安裝SDK；Win32編程開發(fā)。注：若只是進行應(yīng)用程序開發(fā)，只要工作站上有eVC，就可以安裝SDK，而不必要安裝PlatformBuilder.本地（Native）應(yīng)用程序開發(fā)從PlatformBuil68關(guān)于SDKSDK包含了一個特定平臺的所有函數(shù)，SDK決定于包含在平臺中的操作系統(tǒng)配置、運行時庫、OAL（OEMAdaptionLayer）、和設(shè)備驅(qū)動程序；導(dǎo)出的SDK是一個Windows安裝程序（.msi文件)；在使用eVC進行開發(fā)前，必須安裝特定平臺的SDK，而且進行開發(fā)時必須了解特定平臺支持的函數(shù)，SDK中不包括的函數(shù)不能使用；Micorosoft提供了一些SDK，如StandardSDK、PocketPC2003、SmartPhone2003等等。開發(fā)人員可以使用這些SDK進行相應(yīng)程序開發(fā)，程序中使用的函數(shù)需要在這些SDK中支持的范圍以內(nèi)。關(guān)于SDKSDK包含了一個特定平臺的所有函數(shù)，SDK決定于包69報告內(nèi)容認識嵌入式技術(shù)嵌入式技術(shù)的起源嵌入式技術(shù)的現(xiàn)狀嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)WinCE系統(tǒng)開發(fā)展望與總結(jié)報告內(nèi)容認識嵌入式技術(shù)70展望軟件設(shè)計比重日益突出；采用組件設(shè)計技術(shù)；SOC是發(fā)展趨勢；硬件軟件化。展望軟件設(shè)計比重日益突出；71總結(jié)嵌入式系統(tǒng)開發(fā)與桌面應(yīng)用開發(fā)存在很大區(qū)別，軟件和系統(tǒng)平臺緊密相關(guān)；嵌入式系統(tǒng)將迅速普及和發(fā)展，但不會取代傳統(tǒng)的單片機嵌入式測控系統(tǒng)，二者的發(fā)展空間并不沖突；嵌入式系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)中的處理器、操作系統(tǒng)選擇。總結(jié)嵌入式系統(tǒng)開發(fā)與桌面應(yīng)用開發(fā)存在很大區(qū)別，軟件和系統(tǒng)平臺72Thankyou!Thankyou!73嵌入式系統(tǒng)簡介

IntroductiontoEmbeddedSystem南開大學(xué)孫鳳池

Mar.12,2007嵌入式系統(tǒng)簡介

IntroductiontoEmbedd74報告內(nèi)容認識嵌入式技術(shù)嵌入式技術(shù)的起源嵌入式技術(shù)的現(xiàn)狀嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)WinCE系統(tǒng)開發(fā)展望與總結(jié)報告內(nèi)容認識嵌入式技術(shù)75認識嵌入式技術(shù)豐富多彩的嵌入式產(chǎn)品無處不在的嵌入式技術(shù)嵌入式系統(tǒng)的概念嵌入式系統(tǒng)的特點嵌入式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)認識嵌入式技術(shù)豐富多彩的嵌入式產(chǎn)品76豐富多彩的嵌入式產(chǎn)品豐富多彩的嵌入式產(chǎn)品77無處不在的嵌入式技術(shù)消費電子：數(shù)碼相機、MP3、游戲機等信息家電：數(shù)字電視、機頂盒智能電器：能上網(wǎng)的冰箱、空調(diào)、洗衣機等通信設(shè)備：手機、IP電話、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等便攜設(shè)備：PDA、數(shù)據(jù)采集、測試裝置等工業(yè)設(shè)備:數(shù)控設(shè)備、過程工業(yè)控制設(shè)備商業(yè)金融：售貨機、收款機、取款機等汽車電子：智能化汽車航空航天：飛行器控制、外星探測器醫(yī)療設(shè)備：CT機，電子血壓計等交通管理：GPS導(dǎo)航、智能監(jiān)控設(shè)施軍事領(lǐng)域：武器控制、車載電子設(shè)備等無處不在的嵌入式技術(shù)消費電子：數(shù)碼相機、MP3、游戲機等78嵌入式系統(tǒng)的概念定義：嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，軟件、硬件可裁剪，功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。與通用計算機系統(tǒng)的不同：嵌入式系統(tǒng)是不同于常見計算機系統(tǒng)的一種計算機系統(tǒng)，它不以獨立設(shè)備的物理形態(tài)出現(xiàn)，嵌入式系統(tǒng)的部件根據(jù)主體設(shè)備及其應(yīng)用的需要，嵌入在主體設(shè)備內(nèi)部，發(fā)揮著運算、處理、存儲及控制的作用，是“用于控制、監(jiān)視或者輔助操作機器和設(shè)備的裝置”。嵌入式系統(tǒng)的概念定義：嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，以計算機技術(shù)79嵌入式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)從體系結(jié)構(gòu)來看，嵌入式系統(tǒng)包括兩部分：1）嵌入式處理器為中心的嵌入式硬件系統(tǒng)；2）由嵌入式操作系統(tǒng)和用戶應(yīng)用程序組成的嵌入式軟件系統(tǒng)。注意：與傳統(tǒng)的嵌入式控制系統(tǒng)相比，現(xiàn)在的嵌入式系統(tǒng)，強調(diào)“系統(tǒng)”---指的是嵌入式操作系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)從體系結(jié)構(gòu)來看，嵌入式系統(tǒng)包括兩部分：80處理器存儲器輸入輸出操作系統(tǒng)應(yīng)用程序軟件結(jié)構(gòu)硬件結(jié)構(gòu)處理器存儲器輸入輸出操作系統(tǒng)應(yīng)用程序軟件結(jié)構(gòu)硬件結(jié)構(gòu)81嵌入式系統(tǒng)的特點嵌入式系統(tǒng)是多學(xué)科融合的結(jié)果：計算機、電子、半導(dǎo)體、通信、控制等；嵌入式系統(tǒng)通常是面向用戶、面向產(chǎn)品、面向特定應(yīng)用，開發(fā)人員很可能是各個應(yīng)用領(lǐng)域的專家；產(chǎn)品具有較長的生命周期；軟件固化存儲，OS內(nèi)核小，OS和應(yīng)用程序的區(qū)分不明顯；需要另外的開發(fā)工具和環(huán)境：宿主機+目標機的開發(fā)方式/集成開發(fā)環(huán)境；嵌入式系統(tǒng)的特點嵌入式系統(tǒng)是多學(xué)科融合的結(jié)果：計算機、電子、82報告內(nèi)容認識嵌入式技術(shù)嵌入式技術(shù)的起源嵌入式技術(shù)的現(xiàn)狀嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)WinCE系統(tǒng)開發(fā)展望與總結(jié)報告內(nèi)容認識嵌入式技術(shù)83嵌入式技術(shù)的起源早期的嵌入式技術(shù)嵌入式操作系統(tǒng)的出現(xiàn)采用嵌入式操作系統(tǒng)的優(yōu)點嵌入式技術(shù)的起源早期的嵌入式技術(shù)84早期的嵌入式技術(shù)微處理器--單板機--單片機、DSP等早期的嵌入式應(yīng)用大都不采用操作系統(tǒng)，只是為了實現(xiàn)某些特定功能，使用一個簡單的循環(huán)控制程序?qū)ν饨绲目刂普埱筮M行處理。問題：不利于擴展新功能；加入網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧比較麻煩；應(yīng)用程序移植性差；早期的嵌入式技術(shù)微處理器--單板機--單片機、DSP等85嵌入式操作系統(tǒng)的出現(xiàn)隨著嵌入式系統(tǒng)的功能要求日益復(fù)雜，硬件功能越來越強大，使用操作系統(tǒng)是必須的，并且可能的；C語言被廣泛用于嵌入式操作系統(tǒng)開發(fā)；從20世紀80年代開始，出現(xiàn)了各種各樣；商用嵌入式操作系統(tǒng)，大多為專用系統(tǒng)開發(fā)，從而形成了目前多種嵌入式操作系統(tǒng)并存的局面；嵌入式操作系統(tǒng)的功能包括：任務(wù)管理、存儲管理、時鐘管理、進程間通信與同步、設(shè)備管理、文件系統(tǒng)、圖形界面、網(wǎng)絡(luò)接口等。嵌入式操作系統(tǒng)的出現(xiàn)隨著嵌入式系統(tǒng)的功能要求日益復(fù)雜，硬件功86采用嵌入式操作系統(tǒng)的優(yōu)點在嵌入式應(yīng)用中使用操作系統(tǒng)，可以把復(fù)雜的應(yīng)用分解成多個任務(wù)，簡化了應(yīng)用系統(tǒng)軟件的設(shè)計；程序的設(shè)計和擴展變得容易，不需要大的改動就可以增加新的功能；使控制系統(tǒng)的實時性得到保證；通過有效的系統(tǒng)服務(wù)，嵌入式實時操作系統(tǒng)使得系統(tǒng)資源得到更好的利用；良好的多任務(wù)設(shè)計，有助于提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性.采用嵌入式操作系統(tǒng)的優(yōu)點在嵌入式應(yīng)用中使用操作系統(tǒng)，可以把復(fù)87報告內(nèi)容認識嵌入式技術(shù)嵌入式技術(shù)的起源嵌入式技術(shù)的現(xiàn)狀嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)WinCE系統(tǒng)開發(fā)展望與總結(jié)報告內(nèi)容認識嵌入式技術(shù)88嵌入式技術(shù)的現(xiàn)狀嵌入式微處理器發(fā)展現(xiàn)狀嵌入式操作系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀嵌入式技術(shù)市場現(xiàn)狀嵌入式技術(shù)的現(xiàn)狀嵌入式微處理器發(fā)展現(xiàn)狀89嵌入式微處理器現(xiàn)狀由于嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用環(huán)境比較特殊，因而嵌入式微處理器在對實時系統(tǒng)的支持能力、工作溫度、電磁兼容性、功耗、可靠性方面的要求較通用微處理器更高；但嵌入式微處理器在基本功能方面與通用微處理器類似.嵌入式微處理器現(xiàn)狀由于嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用環(huán)境比較特殊，因而嵌入式90嵌入式處理器分類嵌入式處理器分類91五種主流的嵌入式微處理器體系A(chǔ)RM／XscaleMIPSIBM的PowerPCINTEL的X86Motorola的68000(68K)五種主流的嵌入式微處理器體系92嵌入式操作系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

嵌入式操作系統(tǒng)是一種支持嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的操作系統(tǒng)軟件，通常包括與硬件相關(guān)的底層驅(qū)動軟件、系統(tǒng)內(nèi)核、設(shè)備管理、網(wǎng)絡(luò)通信、圖形界面、文件系統(tǒng)等模塊；嵌入式操作系統(tǒng)具有通用操作系統(tǒng)的基本特點，能夠有效管理越來越復(fù)雜的系統(tǒng)資源；能夠把硬件虛擬化，使得開發(fā)人員從繁忙的驅(qū)動程序移植和維護中解脫出來；能夠提供庫函數(shù)、驅(qū)動程序、工具集以及一些典型應(yīng)用程序。

嵌入式操作系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀嵌入式操作系統(tǒng)是一種支持嵌入式系統(tǒng)93嵌入式操作系統(tǒng)可以分為兩類：面向控制、通信等領(lǐng)域的實時操作系統(tǒng)－RTOS，實時系統(tǒng)能在確定的時間內(nèi)執(zhí)行其功能，并對外部的異步事件做出響應(yīng)；面向消費電子產(chǎn)品的非實時操作系統(tǒng)，這類系統(tǒng)用于對響應(yīng)時間要求不嚴格的場合。嵌入式操作系統(tǒng)可以分為兩類：94實時系統(tǒng)的定義：系統(tǒng)執(zhí)行的正確性不僅取決于計算的邏輯結(jié)果，還取決于結(jié)果產(chǎn)生的時間。特點：通過任務(wù)調(diào)度，使得對于重要事件在規(guī)定的時間內(nèi)做出正確的響應(yīng)。硬實時系統(tǒng)：必須對事件做出及時的反應(yīng)，絕對不能錯過事件處理的時限。軟實時系統(tǒng)：如果在系統(tǒng)負荷比較嚴重的時候，允許發(fā)生錯過時限的情況，而不會造成太大的危害。實時系統(tǒng)的定義：系統(tǒng)執(zhí)行的正確性不僅取決于計算的邏輯結(jié)果，還95內(nèi)核是操作系統(tǒng)的核心程序，多任務(wù)系統(tǒng)中，內(nèi)核負責(zé)管理各個任務(wù)：為每個任務(wù)分配CPU時間，并且負責(zé)任務(wù)之間的通信。任務(wù)調(diào)度（Scheduler）是內(nèi)核的主要職責(zé)，就是要決定運行哪一個任務(wù)。多數(shù)實時內(nèi)核是基于優(yōu)先級調(diào)度法的：每個任務(wù)根據(jù)其重要程度的不同被賦予一定的優(yōu)先級，CPU總是讓“處在就緒態(tài)的優(yōu)先級最高的任務(wù)先運行”。內(nèi)核是操作系統(tǒng)的核心程序，多任務(wù)系統(tǒng)中，內(nèi)核負責(zé)管理各個任務(wù)96當(dāng)系統(tǒng)響應(yīng)時間很重要時，要使用占先式（preemptive）調(diào)度的內(nèi)核：最高優(yōu)先級的任務(wù)一旦就緒，總能得到CPU的控制權(quán)。當(dāng)一個運行著的任務(wù)使一個比它優(yōu)先級高的任務(wù)進入了就緒態(tài)，當(dāng)前任務(wù)的CPU使用權(quán)就被剝奪了，或者說被掛起了，那個高優(yōu)先級的任務(wù)立刻得到了CPU的控制權(quán)。如果是中斷服務(wù)程序使一個高優(yōu)先級高的任務(wù)進入了就緒態(tài)，則中斷完成時，原來被中斷了的任務(wù)被掛起，優(yōu)先級高的任務(wù)開始運行。占先式內(nèi)核的任務(wù)級響應(yīng)時間是可知的。調(diào)度方式當(dāng)系統(tǒng)響應(yīng)時間很重要時，要使用占先式（preemptive）97幾款主流嵌入式操作系統(tǒng)VxWorksWindowsCE嵌入式LinuxuC/OSPalmOSQNX幾款主流嵌入式操作系統(tǒng)98VxWorks

VxWorks操作系統(tǒng)是美國WindRiver公司于1983年設(shè)計開發(fā)的一種嵌入式實時操作系統(tǒng)（RTOS），具有良好的擴展能力、高性能的內(nèi)核以及友好的用戶開發(fā)環(huán)境。該公司在實時操作系統(tǒng)領(lǐng)域是世界公認最具有領(lǐng)導(dǎo)作用的公司。VxWorks具有很高的可靠性、實時性和可裁減性，它支持多種處理器，被廣泛應(yīng)用在通信、軍事、航空、航天等對實時性要求極高的領(lǐng)域中，在美國的F-16、FA-18戰(zhàn)斗機、B-2隱形轟炸機和愛國者導(dǎo)彈、火星探測器上也使用到了VxWorks。VxWorksVxWorks操作系統(tǒng)是美國WindR99VxWorks的特點具有高性能實時微內(nèi)核Wind；友好的開發(fā)調(diào)試環(huán)境Tornado:運行在宿主機上，包含編輯器、編譯器、調(diào)試器的集成開發(fā)環(huán)境；兼容POSIX100.1b標準;良好的自由配置能力；廣泛的CPU支持．VxWorks的特點具有高性能實時微內(nèi)核Wind；100基于VxWorks的火星探測機器人基于VxWorks的火星探測機器人101VxWorks在高性能武器中廣泛應(yīng)用VxWorks在高性能武器中廣泛應(yīng)用102WindowsCE

WindowsCE是一種針對小內(nèi)存、移動式、智能化設(shè)備推出的模塊化嵌入式操作系統(tǒng)。由于其Windows背景，界面比較統(tǒng)容易接受，系統(tǒng)功能豐富，如具有多媒體能力、網(wǎng)絡(luò)和通信支持、高級應(yīng)用程序服務(wù)。WinCE3.0以前的版本實時性能不高。另外兩種版本：WindowsMobile和WindowsAutomotiveWindowsCEWindowsCE是一種針對小內(nèi)存、103WindowsCE的開發(fā)環(huán)境PlatformBuilder用于定制WindowsCE平臺

PlatformBuilder能夠根據(jù)用戶的需求，選擇構(gòu)建（定制）具有不同功能配置的CE系統(tǒng)；定制的平臺編譯后，就會得到一個OS映像文件；將該文件下載到目標平臺，就能夠調(diào)試、運行CE系統(tǒng)了。VisualSudio.NET2003/eMbeddedVsiualC++用于WindowsCE應(yīng)用程序的開發(fā)。WindowsCE的開發(fā)環(huán)境PlatformBuilde104基于WinCE的自動裝配平臺基于WinCE的自動裝配平臺105基于WinCE的移動機器人平臺基于WinCE的移動機器人平臺106嵌入式Linux嵌入式Linux(EmbeddedLinux)是指對Linux經(jīng)過小型化裁剪后，固化在容量只有幾百K字節(jié)或幾兆字節(jié)的存儲器芯片或單片機中，應(yīng)用于特定嵌入式場合的專用Linux操作系統(tǒng)。前幾年的嵌入式Linux主要有RTLinux和uCLinux兩個版本。uClinux內(nèi)核不關(guān)心實時性問題，可用于各種手持設(shè)備等場合，RTLinux適合處理實時任務(wù)，可用于工業(yè)控制等場合。Linux是開放源碼的，并具有內(nèi)核小、功能強大、運行穩(wěn)定、系統(tǒng)健壯、效率高、易于定制剪裁等優(yōu)點，在價格上極具競爭力，因此嵌入式Linux是一種最有前途的嵌入式操作系統(tǒng)。嵌入式Linux嵌入式Linux(EmbeddedLinu107嵌入式Linux的交叉編譯環(huán)境Linux內(nèi)核編譯時，默認的配置是對i386平臺，如果要編譯其他CPU內(nèi)核，要先建立針對該處理器的編譯環(huán)境，包括：Linux內(nèi)核源代碼、GNU的C庫和線程庫、GNU的C編譯器、連接器ld、匯編代碼編譯器as、用來將文件打包重組的ar以及為ar打包的文件建立符號表的ranlib等。例如針對ARM處理器的交叉開發(fā)環(huán)境中：arm-linux-gcc是編譯器，arm-linux-ld是連接器嵌入式Linux的交叉編譯環(huán)境Linux內(nèi)核編譯時，默認的配108嵌入式Linux的開發(fā)環(huán)節(jié)引導(dǎo)裝載程序(BootLoader)Linux系統(tǒng)內(nèi)核嵌入式設(shè)備文件系統(tǒng)設(shè)備驅(qū)動程序應(yīng)用程序嵌入式Linux的開發(fā)環(huán)節(jié)引導(dǎo)裝載程序(BootLoader109基于RTLinux的仿人機器人

高48cm

重:6kg

靈活性：20DOF操作系統(tǒng):RT-Linux

接口形式:USB1.0(12Mbps)響應(yīng)周期:1ms

能源：DC24Vx6.2A(150W)制造：富士通基于RTLinux的仿人機器人高48cm

重:6k110基于嵌入式Linnux的電子書基于嵌入式Linnux的電子書111uc/OSuc/OS是一個源代碼公開、免費的嵌入式操作系統(tǒng)，是一個高實時性的多任務(wù)系統(tǒng)內(nèi)核，其應(yīng)用面覆蓋了諸多領(lǐng)域，如照相機、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、醫(yī)療器械、音響設(shè)備、高速公路電話系統(tǒng)、自動提款機等，并于2000年得到美國航空管理局（FAA）的認證，可以用于飛行器中。uc/OSuc/OS是一個源代碼公開、免費的嵌入式操作系統(tǒng)，112基于uc/OS的產(chǎn)品3-AxisMotorControlCardμC/OS-IIHitachiSH2runningat29.4912MHz7Tasks/10HzTickRateSelfServiceTerminal(SST)μC/OS-II

Intel80386CPU@33MHz

9Tasks

20HzTickRate基于uc/OS的產(chǎn)品3-AxisMotorControl113基于uc/OS的機器魚基于uc/OS的機器魚114機器魚的嵌入式控制器uC/OS-IIRTOS機器魚的嵌入式控制器uC/OS-IIRTOS115PalmOSPalmOS是PalmComputing公司為其掌上電腦產(chǎn)品開發(fā)的嵌入式操作系統(tǒng)，PalmOS在PDA市場上占有很大的市場份額，目前主要與WinCE（PocketPC）進行激烈競爭。采用PalmOS的掌上電腦：PalmOSPalmOS是PalmComputing公司116QNX加拿大QNX公司的產(chǎn)品。內(nèi)核只有8K字節(jié)，QNX是一個實時的、可擴充的嵌入式操作系統(tǒng)，遵循POSIX（可移植操作系統(tǒng)接口）相關(guān)標準，QNX具有強大的圖形界面功能。應(yīng)用于機頂盒、手持設(shè)備（手掌電腦、手機）、GPS設(shè)備等，在工業(yè)控制領(lǐng)域也有比較廣泛的應(yīng)用。QNX加拿大QNX公司的產(chǎn)品。內(nèi)核只有8K字節(jié)，QNX是一個117采用QNX的機器人“EMIEW”

日立公司設(shè)計，在2005年愛知世博會展出。050317hit1.mpeg050317hit2.mpeg采用QNX的機器人“EMIEW”日立公司設(shè)計，在2005年118附：手機操作系統(tǒng)Linux微軟WindowsMobileSymbine附：手機操作系統(tǒng)Linux119嵌入式技術(shù)市場現(xiàn)狀引用：“PC和因特網(wǎng)之后最偉大的發(fā)明”，“福特出售的‘計算能力’已超過了IBM”發(fā)展嵌入式軟件有以下幾個有利條件：1.通用軟件容易被盜版，但是嵌入式軟件由于固化存儲的原因不易被盜版。2.和開發(fā)通用系統(tǒng)軟件相比，嵌入式軟件的開發(fā)成本低，風(fēng)險小，門檻低。3.嵌入式軟件和具體行業(yè)、應(yīng)用聯(lián)系緊密，國外壟斷程度和壟斷能力相對較弱。嵌入式應(yīng)用軟件是除行業(yè)應(yīng)用軟件、軟件外包之外的又一個有前途的方向嵌入式技術(shù)市場現(xiàn)狀引用：“PC和因特網(wǎng)之后最偉大的發(fā)明”，“120嵌入式技術(shù)市場現(xiàn)狀嵌入式技術(shù)相關(guān)的企業(yè)的運營模式：生產(chǎn)、銷售嵌入式系統(tǒng)相關(guān)產(chǎn)品的大公司;提供嵌入式技術(shù)、應(yīng)用解決方案的中小型技術(shù)公司;用嵌入式技術(shù)進行生產(chǎn)設(shè)備改造或者產(chǎn)品升級的傳統(tǒng)企業(yè);嵌入式技術(shù)市場現(xiàn)狀嵌入式技術(shù)相關(guān)的企業(yè)的運營模式：121報告內(nèi)容認識嵌入式技術(shù)嵌入式技術(shù)的起源嵌入式技術(shù)的現(xiàn)狀嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)WinCE系統(tǒng)開發(fā)展望與總結(jié)報告內(nèi)容認識嵌入式技術(shù)122嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計流程軟件開發(fā)調(diào)試方式宿主機-目標機開發(fā)模式嵌入式軟件集成開發(fā)環(huán)境操作系統(tǒng)移植系統(tǒng)定制BootLoader設(shè)計BSP的概念嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計流程123設(shè)計流程系統(tǒng)需求分析：分功能性需求和非功能性需求兩方面.體系結(jié)構(gòu)設(shè)計：對硬件、軟件和執(zhí)行裝置的功能劃分，對操作系統(tǒng)、微處理器選型.硬件/軟件協(xié)同設(shè)計：軟硬件設(shè)計工作并行；采用基于開發(fā)平臺的方式進行硬件開發(fā)；大部分工作集中在軟件設(shè)計上，采用標準化的軟件設(shè)計方法.系統(tǒng)集成與測試設(shè)計流程系統(tǒng)需求分析：分功能性需求和非功能性需求兩方面.124軟件開發(fā)調(diào)試方式在線仿真器使用仿真頭代替目標板上的CPU，可以完全仿真ARM芯片的行為，速度快。但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，價格昂貴，通常用于ARM硬件開發(fā)中。JTAG仿真器通過ARM芯片的JTAG邊界掃描口與ARM內(nèi)核進行通信，不占用目標板的資源，是目前使用最廣泛的調(diào)試手段。指令集模擬器駐留監(jiān)控軟件軟件開發(fā)調(diào)試方式在線仿真器125宿主機-目標機開發(fā)模式宿主機-目標機開發(fā)模式126嵌入式技術(shù)的發(fā)展狀況課件127嵌入式軟件集成開發(fā)環(huán)境集成開發(fā)環(huán)境（IDE）的意義：加快開發(fā)進度，節(jié)省開發(fā)成本。IDE集成了豐富的功能模塊和資源：編輯、編譯、連接、調(diào)試、工程管理、函數(shù)庫等。例如：ARMSDT（ARMSoftwareDevelopmentToolkit）用于在ARM微處理器上進行應(yīng)用軟件開發(fā)的集成開發(fā)工具，由ARM公司提供，可以直接用于uC/OS系統(tǒng)移植和應(yīng)用程序開發(fā)。ARMSDT可以在多個系統(tǒng)平臺上運行，可以支持C語言和匯編語言。嵌入式軟件集成開發(fā)環(huán)境集成開發(fā)環(huán)境（IDE）的意義：加快開發(fā)128嵌入式操作系統(tǒng)的移植操作系統(tǒng)的移植，是指使一個實時操作系統(tǒng)能夠在某個微處理器平臺上運行。操作系統(tǒng)移植成功的要求：微處理器能夠支持編譯器能夠支持移植步驟和移植工作復(fù)雜程度，因選定的嵌入式操作系統(tǒng)而異。嵌入式操作系統(tǒng)的移植操作系統(tǒng)的移植，是指使一個實時操作系統(tǒng)能129舉例：移植COS-II所需條件

處理器的C編譯器能產(chǎn)生可重入代碼；在程序中可以打開或者關(guān)閉中斷；處理器支持中斷，并且能產(chǎn)生定時中斷（通常在10-100Hz之間）；處理器支持能夠容納一定量數(shù)據(jù)的硬件堆棧；處理器有將堆棧指針和其他CPU寄存器存儲和讀出到堆棧（或者內(nèi)存）的指令.舉例：移植COS-II所需條件處理器的C編譯器能產(chǎn)生可重130移植C/OS-II所需工作在includes.h中設(shè)置與處理器和編譯器相關(guān)的代碼用C語言編寫六個操作系統(tǒng)相關(guān)的函數(shù)（OS_CPU_C.C）用匯編語言編寫四個與處理器相關(guān)的函數(shù)（OS_CPU.ASM）移植C/OS-II所需工作在includes.h中設(shè)置與處131系統(tǒng)定制嵌入式操作系統(tǒng)的定制：用戶可以根據(jù)自己系統(tǒng)的功能需求，通過交叉開發(fā)環(huán)境對操作系統(tǒng)進行配置，保留所需要的功能，刪除不需要的功能，以節(jié)省硬件存儲空間。定制方式：選擇組件方式條件編譯方式在編譯之前定制系統(tǒng)定制嵌入式操作系統(tǒng)的定制：132BootLoader的設(shè)計BootLoader是嵌入式系統(tǒng)最底層的引導(dǎo)軟件,它在系統(tǒng)加電后初始化主板的基本設(shè)置，為接收外部程序做硬件上的準備。BootLoader是一段單獨的程序代碼，它存放于目標平臺的非易失存儲介質(zhì)