第1章 嵌入式系统导论 arm嵌入式开发.ppt

第1章 嵌入式系统导论主讲：谢小云,嵌入式实时操作系统μC/OS –II教程,本章要求,主要内容了解嵌入式系统基本概念、结构组成及开发方法掌握嵌入式操作系统的基本概念了解μC/OS –II操作系统特点重点嵌入式实时操作系统的定义及特点μC/OS –II系统的学习方法难点μC/OS –II的应用实例分析课时安排：4课时,目录,1.1 嵌入式系统概述1.2 嵌入式系统组成结构1.3 嵌入式系统的基本设计方法1.4 嵌入式操作系统概述1.5 μC/OS –II操作系统概述,1.1.1 嵌入式系统发展概况,嵌入式应用的起源：伴随计算机技术而发展，应用极为广泛嵌入式系统发展的两种模式∑模式：将通用计算机系统经裁剪而成单片微型计算机创新模式：完全按照嵌入式应用的要求，以全新的方式设计能满足嵌入式应用要求的体系结构1.1.2 嵌入式的定义,IEEE的定义：Device used to control, monitor or assist the operation of equipment, machinery or plants.Wayne Wolf的定义：Loosely defined，it is any device that includes a programmable computer but is not itself a general-purpose computer.我国微机学会的定义：嵌入式系统是以嵌入式应用为目的的计算机系统，分为系统级、板级和片级。

1.1.2 嵌入式的定义,我国应用比较广泛的定义：嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁减，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积和功耗等严格要求的专用计算机系统嵌入式系统描述公式：区分“嵌入式系统”与“嵌入式应用系统”,1.1.3 嵌入式系统的特点,系统内核小、实时高效：考虑成本、体积、功耗等问题的要求 专用性强：为特定应用客户群设计，个性化很强 系统精简：高效设计、量体裁衣、去除冗余 软件固化：要求代码具有高质量、高可靠性和高时效性开发工具和环境：采用专用的开发工具和交叉开发的方法目录,1.1 嵌入式系统概述1.2 嵌入式系统组成结构1.3 嵌入式系统的基本设计方法1.4 嵌入式操作系统概述1.5 μC/OS –II操作系统概述,1.2 嵌入式系统的组成结构,嵌入式系统组成结构图,1.2 嵌入式系统的组成结构,嵌入式系统硬件层结构图,1.2 嵌入式系统的组成结构,嵌入式系统的两种程序结构,1.2 嵌入式系统的组成结构,目录,1.1 嵌入式系统概述1.2 嵌入式系统组成结构1.3 嵌入式系统的基本设计方法1.4 嵌入式操作系统概述1.5 μC/OS –II操作系统概述,1.3 嵌入式系统的基本设计方法,目录,1.1 嵌入式系统概述1.2 嵌入式系统组成结构1.3 嵌入式系统的基本设计方法1.4 嵌入式操作系统概述1.5 μC/OS –II操作系统概述,1.4.1 嵌入式操作系统的发展历程,第一阶段：无操作系统的嵌入式算法阶段第二阶段：以嵌入式CPU为基础、简单操作系统为核心的嵌入式系统第三阶段：通用的嵌入式实时操作系统第四阶段：以Internet为标志的嵌入式网络操作系统,1.4.2 嵌入式实时操作系统的定义,操作系统的定义操作系统（Oprating System）是计算机系统中负责支撑应用程序运行环境以及用户操作环境的系统软件，同时也是计算机系统的核心和基石。

操作系统是计算机软硬件的总指挥部：管理系统中各种资源为用户提供良好的界面,1.4.2 嵌入式实时操作系统的定义,操作系统的组成驱动程序：隐藏硬件的具体细节，并向其它部分提供一个抽象的、通用的接口内核：最核心部分，负责提供基础性、结构性的功能支撑库：用于把系统所提供的基本服务包装成应用程序所能使用的编程接口外围：用于提供特定高级服务的部件1.4.2 嵌入式实时操作系统的定义,嵌入式实时操作系统的定义实时系统的定义实时系统指系统在限定的时间内能够提供所需要的服务水平的系统分为：软实时系统（弱实时系统）和硬实时系统（强实时系统）,1.4.2 嵌入式实时操作系统的定义,实时系统的重要特征在实时系统中，系统的正确性不仅取决于系统计算结果的正确性，而且还取决于正确结果产生的时间，即时序系统行为的可预测性和可确定性嵌入式操作系统的定义（Real-Time Embedded Operating System, RTOS/EOS）是指支持嵌入式系统工作的操作系统，大多数嵌入式系统都是实时系统，而且多是硬实时多任务系统1.4.2 嵌入式实时操作系统的定义,嵌入式操作系统的结构与组成一个好的实时内核的功能和特点：任务管理任务间可同步和通信实时时钟服务中断管理服务操作系统行为是可知的和 可预测的。

1.4.3 评价嵌入式操作系统的几个重要指标,系统响应时间：系统发出处理要求到系统给出应答信号的时间任务切换时间：指运行多任务时，系统发生任务切换、保存和恢复CPU寄存器内容的时间中断延迟：是从硬件中断发生到开始执行中断处理程序第一条指令所用的时间中断响应时间：从中断发生起到开始执行中断用户处理程序的第一条指令所用的时间调度抖动：指一个周期性任务的周期间隔的变化调度器延迟：指进行任务调度时，调度器所花费的时间1.4.4 嵌入式实时操作系统的特点,使用嵌入式操作系统的必要性提高可靠性提高开发效率缩短开发周期可充分挖掘CPU的潜能嵌入式操作系统的特点体积小可靠性高特殊的开发调试环境,实时性强可裁剪,1.4.5 嵌入式操作系统的分类,总数超过150个按应用分：面向低端设备的和面向高端设备的按专业化程度分：通用型和专用型按实时性要求分：强实时性和弱实时性,1.4.6 通用操作系统与嵌入式操作系统的区别,目录,1.1 嵌入式系统概述1.2 嵌入式系统组成结构1.3 嵌入式系统的基本设计方法1.4 嵌入式操作系统概述1.5 μC/OS –II操作系统概述,1.5.1 μC/OS –II操作系统概述,μC/OS –II的特点源代码公开可移植性（Portable）：绝大部分代码用ANSI C编写。

可固化（ROMable）可裁剪（Scalable）：通过所定义的众多条件编译开关来裁剪可剥夺（Preemptive）多任务：可以管理64个任务（8个系统使用，56个用户使用）可确定性：绝大部分函数执行时间具有可确定性任务栈：每个任务可有单独的栈系统服务中断管理：中断嵌套可达255层稳定性和可靠性：通过了美国RTCA DO-178B标准认证，能用于性命攸关，安全条件极苛刻的系统中1.5.2 μC/OS –II的内核文件组成,1.5.3 如何学好μC/OS –II,掌握基本概念掌握函数调用方法在PC机上运行阅读源代码移植自己动手编写内核代码,1.4 实例,程序功能描述：本实例演示μC/OS –II的多任务处理能力共有10个任务在屏幕随机的位置上显示一个0~9的数值每个任务只显示一个数字代码文件如下：INCLUDES.H：所有相关的头文件都放在这个主控头文件中OS_CFG.H：与硬件I相关的μC/OS –II设置TEST.C：测试代码,1.4 实例,运行效果,,小结及作业,小结本章介绍了嵌入式的基本概念、组成结构和开发方法等内容重点讲授了嵌入式操作系统及μC/OS –II的基本知识作业教材P25 第4题、第5题,。