嵌入式操作系統(tǒng)基礎(chǔ)

嵌入式操作系統(tǒng)基礎(chǔ)嵌入式操作系統(tǒng)基礎(chǔ)共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!學(xué)習(xí)目標(biāo)了解嵌入式操作系統(tǒng)的發(fā)展掌握在嵌入式系統(tǒng)中使用操作系統(tǒng)的必要性熟悉選擇嵌入式操作系統(tǒng)遵循的原則了解常見嵌入式操作系統(tǒng)的特點嵌入式操作系統(tǒng)基礎(chǔ)共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!什么是嵌入式操作系統(tǒng)為了使嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)更加方便和快捷，需要有專門負(fù)責(zé)管理存儲器分配、中斷處理、任務(wù)調(diào)度等功能的軟件模塊，這就是嵌入式操作系統(tǒng)。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，它是嵌入式系統(tǒng)(包括硬、軟件系統(tǒng))極為重要的組成部分，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)備驅(qū)動接口、通信協(xié)議、圖形界面、標(biāo)準(zhǔn)化瀏覽器。嵌入式操作系統(tǒng)基礎(chǔ)共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!嵌入式操作系統(tǒng)的特點嵌入式操作系統(tǒng)具備通用操作系統(tǒng)的基本特點：能夠有效管理復(fù)雜的系統(tǒng)資源能夠?qū)τ布M(jìn)行抽象能夠提供庫函數(shù)、驅(qū)動程序、開發(fā)工具集等與通用操作系統(tǒng)相比較，嵌入式操作系統(tǒng)獨特之處：系統(tǒng)實時性硬件依賴性軟件固化性應(yīng)用專用性可裁剪性嵌入式操作系統(tǒng)基礎(chǔ)共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!嵌入式操作系統(tǒng)發(fā)展的四個階段以嵌入式CPU為基礎(chǔ)、以簡單操作系統(tǒng)為核心的嵌入式系統(tǒng)這一階段系統(tǒng)的主要特點：CPU種類繁多，通用性比較差；系統(tǒng)開銷小，效率高；一般配備系統(tǒng)仿真器，操作系統(tǒng)具有一定的兼容性和擴(kuò)展性；應(yīng)用軟件較專業(yè)，用戶界面不夠友好；系統(tǒng)主要用來控制系統(tǒng)負(fù)載以及監(jiān)控應(yīng)用程序運行。嵌入式操作系統(tǒng)基礎(chǔ)共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!嵌入式操作系統(tǒng)發(fā)展的四個階段以基于Internet為標(biāo)志的嵌入式系統(tǒng)，這是一個正在迅速發(fā)展的階段。隨著Internet的發(fā)展以及Internet技術(shù)與信息家電、工業(yè)控制技術(shù)等結(jié)合日益密切，嵌入式設(shè)備與Internet的結(jié)合將代表著嵌入式技術(shù)的真正未來。嵌入式操作系統(tǒng)基礎(chǔ)共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!嵌入式操作系統(tǒng)技術(shù)現(xiàn)狀適應(yīng)不同的嵌入式硬件平臺，具有可移植、可伸縮能力。采用的主要技術(shù)：編程語言普遍采用高級語言實現(xiàn)，主要以C語言為主。體系結(jié)構(gòu)采用分層和模塊化結(jié)構(gòu)或微內(nèi)核結(jié)構(gòu)。嵌入式操作系統(tǒng)基礎(chǔ)共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!嵌入式操作系統(tǒng)技術(shù)現(xiàn)狀功能復(fù)雜，具有可剪裁、可配置的能力采用的主要技術(shù)：可剪裁技術(shù)。操作系統(tǒng)以內(nèi)核為中心，包括很多獨立的功能組件如文件、網(wǎng)絡(luò)等。除內(nèi)核外其他組件的選擇任意搭配，由應(yīng)用決定?？膳渲眉夹g(shù)。每個功能組件都可以根據(jù)應(yīng)用的要求進(jìn)行配置，比如最大任務(wù)數(shù)、內(nèi)存地址、堆棧大小、系統(tǒng)任務(wù)的優(yōu)先級、緩沖區(qū)大小及文件數(shù)等。嵌入式操作系統(tǒng)基礎(chǔ)共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!嵌入式操作系統(tǒng)技術(shù)現(xiàn)狀可靠性和高可用采用的主要技術(shù)：利用存儲管理單元(MMU)、用戶態(tài)和核心態(tài)機(jī)制，實現(xiàn)操作系統(tǒng)與應(yīng)用程序的隔離，以及應(yīng)用程序和應(yīng)用程序之間的隔離，以防止應(yīng)用程序破壞操作系統(tǒng)的代碼、數(shù)據(jù)。嵌入式操作系統(tǒng)基礎(chǔ)共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!使用嵌入式操作系統(tǒng)的必要性嵌人式實時操作系統(tǒng)提高了系統(tǒng)的可靠性。系統(tǒng)不崩潰，有自愈能力提高了開發(fā)效率，縮短了開發(fā)周期。任務(wù)分解為多個模塊。每個模塊的調(diào)試、修改幾乎不影響其他模塊，支持多任務(wù)調(diào)試環(huán)境。嵌入式實時操作系統(tǒng)充分發(fā)揮了32位CPU的多任務(wù)潛力。32位CPU是為運行多用戶、多任務(wù)操作系統(tǒng)而設(shè)計的，特別適于運行多任務(wù)實時系統(tǒng)。32位CPU采用利于提高系統(tǒng)可靠性和穩(wěn)定性的設(shè)計，使其更容易做到不崩潰。嵌入式操作系統(tǒng)基礎(chǔ)共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!嵌入式系統(tǒng)的分類從實時性分非實時系統(tǒng)（面對消費類電子產(chǎn)品）微軟面向手機(jī)應(yīng)用的SmartPhone操作系統(tǒng)實時操作系統(tǒng)（控制、通信領(lǐng)域）WindRiver公司的VxWorksQNX系統(tǒng)軟件公司的QNX嵌入式操作系統(tǒng)基礎(chǔ)共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!μC/OS-II簡介美國嵌入式系統(tǒng)專家JeanJ.Labrosse用C語言編寫的一個公開源代碼、結(jié)構(gòu)小巧、搶占式的多任務(wù)實時內(nèi)核。μC/OS-II能管理64個任務(wù)，并提供任務(wù)調(diào)度與管理、內(nèi)存管理、任務(wù)間同步與通信、時間管理和中斷服務(wù)等功能，具有執(zhí)行效率高、占用空間小、實時性能優(yōu)良和可擴(kuò)展性強(qiáng)等特點。可運行在航天器等對安全級別要求較高的系統(tǒng)上。嵌入式操作系統(tǒng)基礎(chǔ)共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!VxWorks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)，是Tornado嵌入式開發(fā)環(huán)境的關(guān)鍵組成部分。具有良好的持續(xù)發(fā)展能力、高性能的內(nèi)核以及友好的用戶開發(fā)環(huán)境，在嵌入式實時操作系統(tǒng)領(lǐng)域占據(jù)一席之地。它以其良好的可靠性和卓越的實時性被廣泛地應(yīng)用在通信、軍事、航空、航天等高精尖技術(shù)及實時性要求極高的領(lǐng)域中。在美國的F16、FA18戰(zhàn)斗機(jī)、B-2隱形轟炸機(jī)和愛國者導(dǎo)彈上,甚至連1997年4月在火星表面登陸的火星探測器上也使用到了VxWorks。嵌入式操作系統(tǒng)基礎(chǔ)共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!SymbianOS由摩托羅拉、西門子、諾基亞等幾家大型移動通訊設(shè)備制造商共同出資組建的一個合資公司，專門研發(fā)手機(jī)操作系統(tǒng)。Symbian操作系統(tǒng)在智能移動終端上擁有強(qiáng)大的應(yīng)用程序及通信處理能力，這都要歸功于它有一個非常健全的核心：強(qiáng)大的對象導(dǎo)向系統(tǒng)、企業(yè)用標(biāo)準(zhǔn)通信傳輸協(xié)議，以及完美的SUNJava語言支持。Symbian操作系統(tǒng)提供了靈活的應(yīng)用界面(UI)框架，小但使開發(fā)者得以快速掌握必要的技術(shù)，同時還使手機(jī)制造商能夠推出不同界面的產(chǎn)品。嵌入式操作系統(tǒng)基礎(chǔ)共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!iPhoneOS蘋果公司為iPhone開發(fā)的操作系統(tǒng)。主要是給iPhone和iPodtouch使用。就像其基于的MacOSX操作系統(tǒng)一樣，也是以Darwin為基礎(chǔ)的。iPhoneOS的系統(tǒng)架構(gòu)分為四個層次：核心操作系統(tǒng)層(theCoreOSlayer)，核心服務(wù)層(theCoreServiceslayer)，媒體層(theMedialayer)，可輕觸層(theCocoaTouchlayer)。系統(tǒng)操作占用大概512MB的存儲空間。嵌入式操作系統(tǒng)基礎(chǔ)共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!嵌入式操作系統(tǒng)發(fā)展的四個階段無操作系統(tǒng)的嵌入算法階段以單芯片為核心的可編程控制器形式，同時具有與監(jiān)測、伺服、指示設(shè)備相配合的功能。主要用于一些專業(yè)性極強(qiáng)的工業(yè)控制系統(tǒng)中，一般沒有操作系統(tǒng)的支持，通過匯編語言編程對系統(tǒng)進(jìn)行直接控制，運行結(jié)束后清除內(nèi)存。這一階段系統(tǒng)的主要特點：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能都相對單一處理效率較低，存儲容量較小幾乎沒有用戶接口嵌入式操作系統(tǒng)基礎(chǔ)共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!嵌入式操作系統(tǒng)發(fā)展的四個階段通用的嵌入式實時操作系統(tǒng)階段，是以嵌入式操作系統(tǒng)為核心的嵌入式系統(tǒng)這一階段系統(tǒng)的主要特點：嵌入式操作系統(tǒng)能運行于各種不同類型的微處理器上，兼容性好；操作系統(tǒng)內(nèi)核精小、效率高，并且具有高度的模塊化和擴(kuò)展性；具備文件和目錄管理、設(shè)備支持、多任務(wù)、網(wǎng)絡(luò)支持、圖形窗口以及用戶界面等功能；具有大量的應(yīng)用程序接口(API)，開發(fā)應(yīng)用程序簡單；嵌入式應(yīng)用軟件豐富。嵌入式操作系統(tǒng)基礎(chǔ)共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!嵌入式操作系統(tǒng)發(fā)展從支持8位微處理器到16位、32位甚至64位微處理器；從支持單一品種的微處理器芯片到支持多品種微處理器芯片；從只有內(nèi)核到除了內(nèi)核外還提供其他功能模塊，如文件系統(tǒng)，TCP/IP網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，窗口圖形系統(tǒng)等。嵌入式操作系統(tǒng)基礎(chǔ)共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!嵌入式操作系統(tǒng)技術(shù)現(xiàn)狀從分層和模塊化結(jié)構(gòu)，將操作系統(tǒng)分為：硬件無關(guān)層硬件抽象層硬件相關(guān)層每層再劃分功能模塊移植工作集中在硬件相關(guān)層，與其余兩層無關(guān)功能的伸縮集中在模塊上，從而確保了系統(tǒng)具有良好的可移植性和可伸縮性。嵌入式操作系統(tǒng)基礎(chǔ)共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!嵌入式操作系統(tǒng)技術(shù)現(xiàn)狀良好的實時性。時間確定性是嵌入式實時操作系統(tǒng)必備的特點，特別對于強(qiáng)實時嵌入式系統(tǒng)而言尤為重要。采用的主要技術(shù)：采用實時調(diào)度算法。主要采用靜態(tài)優(yōu)先級的可搶占式調(diào)度、比率單調(diào)算法等。采用內(nèi)存靜態(tài)分配策略和零拷貝技術(shù)保證確定性。內(nèi)存管理不采用虛存管理機(jī)制采用優(yōu)先級繼承和優(yōu)先級天花板兩種技術(shù)解決優(yōu)先級反轉(zhuǎn)(倒置)問題嵌入式操作系統(tǒng)基礎(chǔ)共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁!嵌入式操作系統(tǒng)的發(fā)展趨勢體系結(jié)構(gòu)向微內(nèi)核方向發(fā)展可伸縮、可移植、可剪裁、可配置行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)：多種操作系統(tǒng)平臺，應(yīng)用決定操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、功能強(qiáng)大高可用(HighAvailable)、高可靠(HighReliable)、支持多處理器和分布式計算可動態(tài)加載和升級軟件與開發(fā)工具有機(jī)的結(jié)合起來嵌入式操作系統(tǒng)基礎(chǔ)共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁!嵌入式系統(tǒng)的分類從應(yīng)用角度分：通用型嵌入式操作系統(tǒng)LinuxVxWorksWindowsCE專用型嵌入式操作系統(tǒng)SmartPhonePocketPCSymbian嵌入式操作系統(tǒng)基礎(chǔ)共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁!嵌入式操作系統(tǒng)選型原則產(chǎn)品研發(fā)時間：嵌入式操作系統(tǒng)的選擇與產(chǎn)品研發(fā)時間密切相關(guān)。可移植性：進(jìn)行嵌入式軟件開發(fā)時，可移植性是要重點考慮的問題之一。好的軟件移植性好，可以在不同平臺、不同系統(tǒng)上運行，跟操作系統(tǒng)無關(guān)。系統(tǒng)定制能力：用戶的需求是千差萬別的，硬件平臺也都不一樣，所以對系統(tǒng)的定制能力要求高。成本中文內(nèi)核支持嵌入式操作系統(tǒng)基礎(chǔ)共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁!μClinux一種優(yōu)秀的嵌入式Linux版本，全稱為micro-controlLinux。同標(biāo)準(zhǔn)的Linux相比，μClinux的內(nèi)核非常小，但是它仍然繼承了Linux操作系統(tǒng)的主要特性，包括良好的穩(wěn)定性和移植性、強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能、出色的文件系統(tǒng)支持、標(biāo)準(zhǔn)豐富的API，以及TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等。因為沒有MMU內(nèi)存管理單元，所以其多任務(wù)的實現(xiàn)需要一定技巧。嵌入式操作系統(tǒng)基礎(chǔ)共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁!WindowsCE微軟公司嵌入式、移動計算平臺的基礎(chǔ)，是一個開放的、可升級的32位嵌入式操作系統(tǒng)，是基于掌上型電腦類的電子設(shè)備操作系統(tǒng)，WindowsCE的圖形用戶界面相當(dāng)出色。C代表袖珍(Compact)、消費(Consumer)、通信能力(Connectivit)和伴侶(Companion)；E代表電子產(chǎn)品(Electronics)。WindowsCE是所有源代碼全部由微軟自行開發(fā)的嵌入式新型操作系統(tǒng)，具有模塊化、結(jié)構(gòu)化和基于Win32應(yīng)用程序接口和與處理器無關(guān)等特點。WindowsCE并非是專為單一裝置設(shè)計的，所以微軟為旗下采用WindowsCE作業(yè)系統(tǒng)的產(chǎn)品大致分為三條產(chǎn)品線，PocketPC(掌上電腦)、HandheldPC(手持設(shè)備)及AutoPC。嵌入式操作系統(tǒng)基礎(chǔ)共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁!Android指“機(jī)器人”，是Google開發(fā)的基于Linux平臺的開源手機(jī)操作系統(tǒng)，該平臺由操作系統(tǒng)、中間件、用戶界面和應(yīng)用軟件組成，號稱是首個為移動終端打造的真正開放和完整的移動軟件。Android采用WebKit瀏覽器引擎，具備觸摸屏、高級圖形顯示和上網(wǎng)功能，最震撼人心之處在于Android手機(jī)系統(tǒng)的