《嵌入式操作系統(tǒng)原理與面向任務(wù)程序設(shè)計》課件第一講M

電路與系統(tǒng)電子對抗雷達(dá)對抗信息安全（與密碼學(xué)交叉）對稱密碼學(xué)圖像信息安全明文關(guān)聯(lián)加密技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)嵌入式系統(tǒng)智能（智慧）系統(tǒng)（ARM系統(tǒng)）操作系統(tǒng)（OS）嵌入式操作系統(tǒng)（EOS）實時嵌入式操作系統(tǒng)（RTOS）

μC/OS-II

平時成績：20分。主要來自考勤、理論課與實驗課表現(xiàn)。實驗報告：30分。按小組評議，根據(jù)實驗報告的努力程度、完整程度、格式和內(nèi)容等計分。結(jié)業(yè)論文：50分。每小組出一份論文，限于：（1）嵌入式操作系統(tǒng)uC/OS-II在單片機(jī)、ARM或DSP方面的應(yīng)用；（2）移植；（3）內(nèi)核工作原理；（4）設(shè)計嵌入式操作系統(tǒng)。優(yōu)秀生待遇：凡是用C語言設(shè)計出一種嵌入式操作系統(tǒng)，能實現(xiàn)簡單的多任務(wù)調(diào)度和中斷管理的，以其設(shè)計論文和源代碼可免實驗報告，并給予95分以上成績。成績評定說明5份試驗報告，每小組書面作3個，另2個在實驗課上口試；只有全勤的學(xué)生才能以小組的形式交小論文（小論文格式放在群里）；不是全勤的學(xué)生獨立完成論文學(xué)習(xí)嵌入式操作系統(tǒng)有何用？（1）從事嵌入式操作系統(tǒng)軟件開發(fā)，像JJLaberosse一樣。（2）在電子產(chǎn)品中移植嵌入式操作系統(tǒng)，加快開發(fā)速度，即電子工程師或軟件工程師。（3）基于嵌入式操作系統(tǒng)開發(fā)專業(yè)應(yīng)用，例如網(wǎng)絡(luò)、USB、CAN、GUI等，驅(qū)動開發(fā)工程師。（4）產(chǎn)品升級改造，系統(tǒng)設(shè)計師。（5）應(yīng)用領(lǐng)域：物聯(lián)網(wǎng)、自動控制、手持設(shè)備、白色家電、航空電子、醫(yī)學(xué)電子。（6）智慧教室、智慧社區(qū)、智慧地球。實驗課安排：第2~16周（坐校車往返）每周一5、6節(jié)楓林校區(qū)物華樓201理論課安排：每周五8、9節(jié)麥廬校區(qū)2104uC/OS之父Backin1992,Ineverimaginedthatwritinganarticlewouldhavechangedmylifeasitdid.Imetalotofveryinterestingpeopleandmadeanumberofgoodfriendsintheprocess.Istillanswereverysinglee-mailthatIreceive.IbelievethatifyoutakethetimetowritetomethenIoweyouaresponse.Ihopeyouenjoythisbook.參考圖書1.嵌入式操作系統(tǒng)uC/OS-II（第2版），北航社，邵貝貝譯，JJLabrosse著，20032.uC/OS-II原理與ARM應(yīng)用程序設(shè)計,西電社，20103.教材4.嵌入式實時操作系統(tǒng)uC/OS-III應(yīng)用技術(shù)——基于ARMCortex-M3LPC1788，北航社，20135.ARMCortex-M0從這里開始，北航社，20116.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與實踐——基于ARMCortex-M0技術(shù)，電子社，20127.ARM原理與C程序設(shè)計，西電社，20098.ARMCortex-M0LPC1115開發(fā)實戰(zhàn)——芯片級與uC/OS-II系統(tǒng)級，北航社，2014https:\\為嵌入式計算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計的操作系統(tǒng)，該操作系統(tǒng)被設(shè)計得非常緊湊和高效，舍棄了那些不會被用于專用場合下的非嵌入式計算機(jī)操作系統(tǒng)提供的函數(shù)，嵌入式操作系統(tǒng)往往是實時操作系統(tǒng)。例如，ATM、CCTV系統(tǒng)、機(jī)頂盒、GPS、MP5和機(jī)器人等設(shè)備上常使用嵌入式操作系統(tǒng)。嵌入式操作系統(tǒng)的定義?與熟知的通用計算機(jī)系統(tǒng)相對的概念是專用集成電路系統(tǒng)，專用集成電路系統(tǒng)的特點在于面向某些方面應(yīng)用、存儲空間相對較小且具有特定的外設(shè)，系統(tǒng)的核心為ARM芯片、DSP芯片或FPGA等可編程芯片。隨著人們對智能技術(shù)提出越來越高的要求，專用集成電路系統(tǒng)的軟件設(shè)計越來越復(fù)雜，特別是基于ARM核心的專用集成電路系統(tǒng)，往往需要加載嵌入式操作系統(tǒng)，例如WindowsCE、嵌入式Linux、VxWorks、eCos、μC/OS-II等，然后在嵌入式操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上設(shè)計用戶應(yīng)用程序。嵌入式操作系統(tǒng)的載體？一、嵌入式實時操作系統(tǒng)概述

二、嵌入式實時操作系統(tǒng)原理

三、μC/OS-II內(nèi)核四、μC/OS-II組件五、μC/OS-II應(yīng)用實例六、面向任務(wù)程序設(shè)計（TOP）內(nèi)容提要一、嵌入式實時操作系統(tǒng)概述操作系統(tǒng)是一類特殊的計算機(jī)程序，它管理著計算機(jī)硬件系統(tǒng)，且為用戶應(yīng)用程序提供服務(wù)。1.1什么是操作系統(tǒng)？MS-DOS是MicrosoftDiskOperatingSystem的編寫，即磁盤操作系統(tǒng)，在90年代以前的IBM-PC兼容機(jī)上普遍安裝有DOS系統(tǒng)，該系統(tǒng)由一個Boot引導(dǎo)程序和三個文件模塊組成，即輸入輸出模塊（IO.SYS）、文件管理模塊（MSDOS.SYS）以及命令解釋模塊（COMMAND.COM）。用過386電腦的讀者會知道，此時的DOS操作系統(tǒng)的作用為管理計算機(jī)的硬件資源，例如，處理器、存儲器以及鍵盤和顯示器等外設(shè)，人機(jī)交互界面為命令行模式。1.1.1DOS系統(tǒng)的組成？Windows95至Windows7均為分層的操作系統(tǒng)，包括與硬件相關(guān)的驅(qū)動層和與硬件無關(guān)的內(nèi)核層，這些操作系統(tǒng)在文件系統(tǒng)管理、圖形界面管理、進(jìn)程和線程調(diào)度、內(nèi)存管理以及網(wǎng)絡(luò)管理等方面具有一些共同點。借助Windows操作系統(tǒng)提供的各種服務(wù)，用戶能直觀高效地使用計算機(jī)資源。1.1.2Windows系統(tǒng)的特點？分布式操作系統(tǒng)強調(diào)多個計算機(jī)系統(tǒng)相結(jié)合，形成一個統(tǒng)一的操作系統(tǒng)，在分布式操作系統(tǒng)中，每個計算機(jī)系統(tǒng)是分布式操作系統(tǒng)的一個角色，應(yīng)用軟件是建立在分布式操作系統(tǒng)之上的，應(yīng)用軟件可以通過分布式操作系統(tǒng)訪問每一個成員計算機(jī)系統(tǒng)的資源；相對于前述的集中式操作系統(tǒng)而言，分布式操作系統(tǒng)在資源管理、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和進(jìn)程通信方面有重大區(qū)別。1.1.3什么是分布式操作系統(tǒng)？網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)（WebOS）是建立在Web瀏覽器之上的操作系統(tǒng)，借助于網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)可以使計算機(jī)資源網(wǎng)絡(luò)化和計算網(wǎng)絡(luò)化，基于WebOS的應(yīng)用程序可稱為網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序。1.1.4什么是網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)？嵌入式系統(tǒng)（EmbeddedSystem）是一種完全嵌入到設(shè)備內(nèi)部、為特定應(yīng)用而設(shè)計的專用計算機(jī)系統(tǒng)。1.2什么是嵌入式系統(tǒng)？嵌入式系統(tǒng)的內(nèi)核往往是單片機(jī)、DSP、ARM或FPGA等數(shù)字可編程芯片，然而，隨著數(shù)字化芯片的技術(shù)水平不斷提高，嵌入式系統(tǒng)的功能越來越強大，以至于嵌入式系統(tǒng)的概念變得模糊，例如現(xiàn)在流行的一些PDA在多媒體處理、數(shù)據(jù)存儲和網(wǎng)絡(luò)通信等方面的功能比原來的通用計算機(jī)功能還要強大。嵌入式操作系統(tǒng)是嵌入式系統(tǒng)的操作系統(tǒng)，通常被設(shè)計得非常緊湊有效，拋棄了運行在它們之上的特定應(yīng)用程序所不需要的各種功能?；影倏迫珪鴦t指出，嵌入式操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)嵌入式系統(tǒng)的全部軟、硬件資源的分配和調(diào)度工作，控制協(xié)調(diào)并發(fā)活動，且能通過裝卸某些軟件模塊來達(dá)到系統(tǒng)所要求的功能。1.2.1什么是嵌入式操作系統(tǒng)？WindowsCE嵌入式LinuxVxWorksμC/OS-IIeCosQNXAndroidSymbian……1.2.2常用的嵌入式操作系統(tǒng)有哪些？實時性：即在確定的時間內(nèi)執(zhí)行特定功能和對中斷做出響應(yīng)；體積?。阂话銥閹譑B到幾百KB；可裁剪：即嵌入式操作系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，可根據(jù)需要選擇特定的功能模塊；健壯性：即具有很好的運行穩(wěn)定性；可移植性：即可以運行于多種嵌入式系統(tǒng)平臺上；可固化性：即嵌入式操作系統(tǒng)可固化在嵌入式系統(tǒng)的Flash芯片內(nèi)；提供設(shè)備驅(qū)動和應(yīng)用程序接口：即用戶可以借助嵌入式操作系統(tǒng)使用和管理系統(tǒng)資源；提供圖形用戶界面和網(wǎng)絡(luò)功能：有些嵌入式操作系統(tǒng)提供了友好的圖形用戶界面（GUI）和網(wǎng)絡(luò)支持。1.2.3嵌入式操作系統(tǒng)的特點？1.3常用的嵌入式操作系統(tǒng)（EOS）有哪些？WindowsCEVxWorks嵌入式LinuxμC/OS-IIAndroid……1.3.1WindowsCE的含義？C代表袖珍(Compact)消費(Consumer)互連(Connectivity)伴侶(Companion)WindowsCEE代表電子產(chǎn)品(Electronics)WindowsCE是一個可搶先式、多任務(wù)、多線程并具有強大通信能力的32位嵌入式操作系統(tǒng)，是微軟為移動應(yīng)用、信息設(shè)備、消費電子和各種嵌入式應(yīng)用而設(shè)計的實時系統(tǒng)，WindowsCE的目標(biāo)在于實現(xiàn)移動辦公、便攜娛樂和智能通信。

WindowsCE的組成模塊？內(nèi)核（Kernel）文件子系統(tǒng)圖形窗口事件子系統(tǒng)（GWES）通信模塊文件子系統(tǒng)管理文件操作、注冊表和數(shù)據(jù)庫等內(nèi)核負(fù)責(zé)進(jìn)程和線程調(diào)度、中斷處理、虛擬內(nèi)存管理等圖形窗口事件子系統(tǒng)包括圖形界面、圖形設(shè)備驅(qū)動和圖形顯示API函數(shù)等通信模塊負(fù)責(zé)設(shè)備與PC間的互連和網(wǎng)絡(luò)通信等

目前WindowsCE的最高版本為6.0。WindowsCE支持四種處理器架構(gòu)，即x86、MIPS、ARM和SH4，同時支持多媒體設(shè)備、圖形設(shè)備、存儲設(shè)備、打印設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等多種外設(shè)。

WindowsCE支持哪些處理器架構(gòu)？具有美觀的圖形用戶界面，而且該界面與桌面Windows系統(tǒng)一脈相承，使得操作直觀簡單。開發(fā)基于WindowsCE的應(yīng)用程序相對簡單，開發(fā)WindowsCE應(yīng)用程序的開發(fā)成本較低。WindowsCE的文件管理功能非常強大，支持桌面Windows系統(tǒng)下的FAT、FAT32等。WindowsCE的可移植性較好。WindowsCE下的設(shè)備驅(qū)動程序開發(fā)相對容易。WindowsCE的電源管理功能較好，主要體現(xiàn)在WindowsPhone上。WindowsCE的進(jìn)程管理和中斷處理機(jī)制較好。WindowsCE支持桌面Windows系統(tǒng)的眾多文件格式，例如Word和Excel等。

WindowsCE有哪些優(yōu)點？VxWorks是一款真正意義上的嵌入式實時操作系統(tǒng)（RTOS），是由專注于嵌入式和移動軟件技術(shù)的美國風(fēng)河（WindRiver）公司設(shè)計，而且該公司在嵌入式Linux方面的研究成果也很豐富。VxWorks系統(tǒng)可以用于多核處理器系統(tǒng)，具有極高的可靠性和安全性，風(fēng)河多媒體庫支持圖形用戶接口（GUI）開發(fā)。1.3.2什么是VxWorks？

VxWorks有哪些特點？VxWords特點可靠性極高實時性好可裁剪性好開發(fā)環(huán)境友好嵌入式Linux是對流行的Linux操作系統(tǒng)進(jìn)行裁剪和修改，使之能應(yīng)用于嵌入式計算機(jī)系統(tǒng)的一種操作系統(tǒng)，實時性、穩(wěn)定性和安全性均較好，在通信電子、工業(yè)控制、消息電子、儀器儀表方面應(yīng)用廣泛。

1.3.3什么是嵌入式Linux?

嵌入式Linux有哪些特點?1、完全開源的；2、免費的；3、與QT相結(jié)合，使嵌入式Linux具有良好的圖形人機(jī)界面；4、在內(nèi)核、文件系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)支持等方面均有突出的特點；5、移植性強。Android系統(tǒng)基于Linux系統(tǒng)，是Google在2005年并購Danger公司后發(fā)展他們的Android計劃的成果，AndyRubin是這個計劃的負(fù)責(zé)人，主要針對智能手持設(shè)備，Android的運行庫文件只有250kB，最基本配置為32MB內(nèi)存、32MB閃存和200MHz處理器。1.3.4Android系統(tǒng)與Linux系統(tǒng)的關(guān)系？

Android系統(tǒng)的特點？Android系統(tǒng)特點實現(xiàn)了對硬件資源的抽象和美觀的圖形用戶界面可被視為一個應(yīng)用系統(tǒng)，其集成的一些軟件的附加值相當(dāng)高多媒體娛樂軟件和基于云計算和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的軟件也相當(dāng)出色開發(fā)Android系統(tǒng)應(yīng)用程序與開發(fā)WindowsPhone應(yīng)用程序相似，可基于其SDK包和集成開發(fā)環(huán)境實現(xiàn)μC/OS-II公開全部源代碼，大約有1.1萬行左右代碼，這些源代碼是由Labrosse一個人寫成的，邏輯性很強，他為全部代碼添加了詳細(xì)的注釋，并且，這些代碼的結(jié)構(gòu)合理，格式清晰，很方便閱讀和學(xué)習(xí)。Labrosse先后出版了三本書介紹μC/OS-II，使得μC/OS-II迅速在全球流行起來。1.4什么是μC/OS-II？1.4.1μC/OS-II的特點是什么？1、具有優(yōu)秀的可移植特性；2、可固化在嵌入式系統(tǒng)的Flash中；3、可裁剪；4、是可搶先型的實時內(nèi)