嵌入式操作系统基础

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1、嵌入式操作系统基础学习目标了解嵌入式操作系统的发展掌握在嵌入式系统中使用操作系统的必要性熟悉选择嵌入式操作系统遵循的原则了解常见嵌入式操作系统的特点什么是嵌入式操作系统为了使嵌入式系统的开发更加方便和快捷，需要有专门负责管理存储器分配、中断处理、任务调度等功能的软件模块，这就是嵌入式操作系统。嵌入式操作系统是一种支持嵌入式系统应用的操作系统软件，它是嵌入式系统(包括硬、软件系统)极为重要的组成部分，通常包括：与硬件相关的底层驱动软件、系统内核、设备驱动接口、通信协议、图形界面、标准化浏览器。嵌入式操作系

2、统的特点嵌入式操作系统具备通用操作系统的基本特点：能够有效管理复杂的系统资源能够对硬件进行抽象能够提供库函数、驱动程序、开发工具集等与通用操作系统相比较，嵌入式操作系统独特之处：系统实时性硬件依赖性软件固化性应用专用性可裁剪性嵌入式操作系统发展的四个阶段无操作系统的嵌入算法阶段以单芯片为核心的可编程控制器形式，同时具有与监测、伺服、指示设备相配合的功能。主要用于一些专业性极强的工业控制系统中，一般没有操作系统的支持，通过汇编语言编程对系统进行直接控制，运行结束后清除内存。这一阶段系统的主要特点：系统结构

3、和功能都相对单一处理效率较低，存储容量较小几乎没有用户接口嵌入式操作系统发展的四个阶段以嵌入式CPU为基础、以简单操作系统为核心的嵌入式系统这一阶段系统的主要特点：CPU种类繁多，通用性比较差；系统开销小，效率高；一般配备系统仿真器，操作系统具有一定的兼容性和扩展性；应用软件较专业，用户界面不够友好；系统主要用来控制系统负载以及监控应用程序运行。嵌入式操作系统发展的四个阶段通用的嵌入式实时操作系统阶段，是以嵌入式操作系统为核心的嵌入式系统这一阶段系统的主要特点：嵌入式操作系统能运行于各种不同类型的微处理

4、器上，兼容性好；操作系统内核精小、效率高，并且具有高度的模块化和扩展性；具备文件和目录管理、设备支持、多任务、网络支持、图形窗口以及用户界面等功能；具有大量的应用程序接口(API)，开发应用程序简单；嵌入式应用软件丰富。嵌入式操作系统发展的四个阶段以基于Internet为标志的嵌入式系统，这是一个正在迅速发展的阶段。随着Internet的发展以及Internet技术与信息家电、工业控制技术等结合日益密切，嵌入式设备与Internet的结合将代表着嵌入式技术的真正未来。嵌入式操作系统发展从支持8位微处理器

5、到16位、32位甚至64位微处理器；从支持单一品种的微处理器芯片到支持多品种微处理器芯片；从只有内核到除了内核外还提供其他功能模块，如文件系统，TCP/IP网络系统，窗口图形系统等。嵌入式操作系统技术现状适应不同的嵌入式硬件平台，具有可移植、可伸缩能力。采用的主要技术：编程语言普遍采用高级语言实现，主要以C语言为主。体系结构采用分层和模块化结构或微内核结构。嵌入式操作系统技术现状从分层和模块化结构，将操作系统分为：硬件无关层硬件抽象层硬件相关层每层再划分功能模块移植工作集中在硬件相关层，与其余两层无关功

6、能的伸缩集中在模块上，从而确保了系统具有良好的可移植性和可伸缩性。嵌入式操作系统技术现状功能复杂，具有可剪裁、可配置的能力采用的主要技术：可剪裁技术。操作系统以内核为中心，包括很多独立的功能组件如文件、网络等。除内核外其他组件的选择任意搭配，由应用决定。可配置技术。每个功能组件都可以根据应用的要求进行配置，比如最大任务数、内存地址、堆栈大小、系统任务的优先级、缓冲区大小及文件数等。嵌入式操作系统技术现状良好的实时性。时间确定性是嵌入式实时操作系统必备的特点，特别对于强实时嵌入式系统而言尤为重要。采用的主

7、要技术：采用实时调度算法。主要采用静态优先级的可抢占式调度、比率单调算法等。采用内存静态分配策略和零拷贝技术保证确定性。内存管理不采用虚存管理机制采用优先级继承和优先级天花板两种技术解决优先级反转(倒置)问题嵌入式操作系统技术现状可靠性和高可用采用的主要技术：利用存储管理单元(MMU)、用户态和核心态机制，实现操作系统与应用程序的隔离，以及应用程序和应用程序之间的隔离，以防止应用程序破坏操作系统的代码、数据。嵌入式操作系统的发展趋势体系结构向微内核方向发展可伸缩、可移植、可剪裁、可配置行业的标准：多种操

8、作系统平台，应用决定操作系统结构紧凑、功能强大高可用(HighAvailable)、高可靠(HighReliable)、支持多处理器和分布式计算可动态加载和升级软件与开发工具有机的结合起来使用嵌入式操作系统的必要性嵌人式实时操作系统提高了系统的可靠性。系统不崩溃，有自愈能力提高了开发效率，缩短了开发周期。任务分解为多个模块。每个模块的调试、修改几乎不影响其他模块，支持多任务调试环境。嵌入式实时操作系统充分发挥了32位CPU的多任务潜力。32