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1、The successs road嵌入式嵌入式嵌入式嵌入式OSOS的选择与开发的选择与开发的选择与开发的选择与开发华清远见华清远见华清远见华清远见. .孙天泽孙天泽孙天泽孙天泽2007/9/192007/9/19远见品质远见品质主要内容主要内容主要内容主要内容嵌入式系统开发与桌面开发嵌入式操作系统系统比较操作系统实时性的主要指标远见品质远见品质嵌入式系统产品举例嵌入式系统产品举例嵌入式系统产品举例嵌入式系统产品举例远见品质远见品质嵌入式系统定义嵌入式系统定义嵌入式系统定义嵌入式系统定义v指非 PC 系统，具备计算机功能，不称之为计算 机的设备或器材；v嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为
2、基础，并且软硬件可裁剪，适用于应用系统对 功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求 的专用计算机系统。远见品质远见品质嵌入式系统的广泛应用嵌入式系统的广泛应用嵌入式系统的广泛应用嵌入式系统的广泛应用v工业控制v医疗设备v仪器仪表v军工产品v汽车电子v电信应用v互联网v安防系统机顶盒 家庭网关 互联网无线 手机 PDA汽车 游戏 视频远见品质远见品质嵌入式系统分类嵌入式系统分类嵌入式系统分类嵌入式系统分类v按表现形式及使用硬件种类： 系统中使用含程序或算法的处理器的嵌入式系统为芯 片级嵌入 系统中使用某个核心模块的嵌入式系统为模块级嵌入v按软件实时性需求分 非实时系统（如PDA） 软实时系统（消
3、费类产品） 硬实时系统（工业实时控制系统）远见品质远见品质单片机与嵌入式系统单片机与嵌入式系统单片机与嵌入式系统单片机与嵌入式系统远见品质远见品质典型的嵌入式系统组成典型的嵌入式系统组成典型的嵌入式系统组成典型的嵌入式系统组成处理器处理器处理器处理器MMUMMUGPIOGPIO USBUSB LCDLCDCANCAN DMADMA 以太网以太网以太网以太网LCD/LCD/触摸屏触摸屏触摸屏触摸屏/ /鼠标鼠标鼠标鼠标F Fl lashash SDRAMSDRAM SRAMSRAM看门狗看门狗看门狗看门狗 复位电路复位电路复位电路复位电路电源管理电源管理电源管理电源管理驱动层驱动层驱动层驱动层O
4、SOS应用应用应用应用BSP/driver/HALBSP/driver/HALLinuxLinux、VxWorksVxWorks、WinceWince文件系统文件系统文件系统文件系统/GUI/API/GUI/API软件软件软件软件硬件硬件硬件硬件输入输入输入输入 输出输出输出输出远见品质远见品质嵌入式开发板与嵌入式开发板与嵌入式开发板与嵌入式开发板与PCPC机机机机远见品质远见品质桌面开发流程桌面开发流程桌面开发流程桌面开发流程v开发平台（操作系统）：Windowsv编辑/编译器/调试器：Visual Studiointint main()main() printf(printf(“ “hel
5、lohello，worldworld n n” ”); ); return 0;return 0; 1. Windows是谁引导的？是谁引导的？ 2. Visual Studio怎么来的？怎么来的？ 3. 程序是谁运行的？程序是谁运行的？远见品质远见品质嵌入式开发流程嵌入式开发流程嵌入式开发流程嵌入式开发流程v准备开发主机（PC）v准备编译器v准备目标机引导程序v准备目标机操作系统v准备目标机文件系统1. Linux是谁引导的？是谁引导的？ 2. 编译器怎么来的？编译器怎么来的？ 3. Linux怎么来的？怎么来的？远见品质远见品质一种嵌入式一种嵌入式一种嵌入式一种嵌入式LinuxLinux开
6、发模式开发模式开发模式开发模式LinuxJTAGCPU COREBootLoader内核内核FlashHost串口串口网口网口Root fsRoot fsTarget远见品质远见品质常见的嵌入式操作系统常见的嵌入式操作系统常见的嵌入式操作系统常见的嵌入式操作系统vLinuxvuCOSvWindows CE vVxWorksvPalm OS vQNX vSymbianvTinyOSvNucleus veCos远见品质远见品质Palm OS Palm OS v专门为掌上电脑开发vPalm OS充分考虑了掌上电脑内存相对较小的情 况，因此它只占有非常小的内存v最大特点是使用简便、机体轻巧操作系统的节
7、能功能 合理的内存管理远见品质远见品质Windows CE Windows CE v微软开发的一个开放的、可升级的32位嵌入式 操作系统，是基于掌上电脑类的电子设备操作vWindows CE的特点有 灵活的电源管理功能，包括瞬眠/唤醒模式 使用了对象存储（object store）技术 良好的通信能力 支持嵌套中断 Windows CE的API是Win32 API的一个子集远见品质远见品质CE 6.0CE 6.0组件组件组件组件远见品质远见品质Linux Linux vLinux是一个类UNIX的操作系统，起源于芬兰一 个名为Linus Torvalds的大学生v嵌入式Linux的特点 精简的
8、内核，性能高、稳定，多任务 适用于不同体系结构，如X86、ARM、MIPS、PPC等 能够提供完善的嵌入式GUI以及嵌入式X- Windows 常用嵌入式芯片的驱动集，驱动丰富 针对嵌入式的存储方案，提供实时版本和完善的嵌入式解决方 案 开放源码，丰富的软件资源，广泛的软件开发者的支持，价格 低廉，结构灵活，适用面广。远见品质远见品质uCuC/OS/OSvuC/OS- II是一个简单、高效的嵌入式实时操作系 统内核，支持 x86、ARM、PowerPC等v特点： uC/OS-II内核具有可抢占的实时多任务调度功能 提供了许多系统服务，如信号量、消息队列、邮箱、内存管理 、时间函数 功能可以根据
9、不同的需求进行裁减远见品质远见品质eCoseCosveCos(embedded Configurable operating system)， 最初起源于美国的Cygnus Solutions公司 veCos可以提供实时嵌入式应用所需的基本运行基 件，而只占用几十KB或几百KB的内存空间 veCOS是一个源码开放的可配置、可移植、无版 税、面向深嵌入式应用的实时操作系统。远见品质远见品质VxWorksVxWorksvVxWorks 是美国风河公司推出的一个实时操作 系统v是一个运行在目标机上的高性能、可裁减、开 放源码的嵌入式实时操作系统v稳定、可靠v广泛地应用在通信、军事、航空、航天等高精
10、尖技术及实时性要求极高的领域中，如卫星通 讯、军事演习、弹道制导、飞机导航等。远见品质远见品质NucleusNucleus实时操作系统实时操作系统实时操作系统实时操作系统vNucleus PLUS是为实时嵌入式应用而设计的一个 抢先式多任务操作系统内核v95的代码是用ANSIC写成的，便于移植并能 够支持大多数类型的处理器vNucleus PLUS 的 RTOS内核支持多种CPUvNucleus 产品无版税v提供给用户源代码远见品质远见品质嵌入式操作系统的选择嵌入式操作系统的选择嵌入式操作系统的选择嵌入式操作系统的选择v市场进入时间v系统的定制能力v系统的外围支持v移植性v成本v技术支持v相关
11、培训远见品质远见品质常用系统调用平均运行时间常用系统调用平均运行时间常用系统调用平均运行时间常用系统调用平均运行时间v指内核执行常用的系 统调用所需的平均时 间（调用效率） 建立/删除进程或线程 建立/删除文件 读/写文件 分配/释放内存空间 加载/卸载中断OSOSOSOS实时性指标实时性指标实时性指标实时性指标中断中断中断中断中断中断内存内存内存内存内存内存文件文件文件文件文件文件线程线程线程线程线程线程进程进程进程进程进程进程内核内核内核内核内核内核远见品质远见品质任务切换时间任务切换时间任务切换时间任务切换时间v当一个事件引起更高优先级的任务就绪到这个 任务开始运行之间的时间。v当由于某
12、种原因使一个任务退出运行时，RTOS 保存它的运行现场信息 插入相应的队列 重新选择任务使之投入运行OSOSOSOS实时性指标实时性指标实时性指标实时性指标远见品质远见品质线程切换时间线程切换时间线程切换时间线程切换时间v线程是可被度量的最小单位，嵌入式应用中很 多功能以线程方式执行;v一些操作系统的线程切换时间： Windows：20ms Wince:8ms Linux:9ms pSOSystem ： 6ms QNX：1.95us LynxOS：4- 20us Nucleus:30usOSOSOSOS实时性指标实时性指标实时性指标实时性指标远见品质远见品质LinuxLinux的线程的线程的线
13、程的线程1.“内核可抢占内核可抢占”是是Linux对实时应用提供更好支持的有力保障，但对线对实时应用提供更好支持的有力保障，但对线 程性能影响很小，甚至有一点损失，毕竟抢占锁的开销不可忽略；程性能影响很小，甚至有一点损失，毕竟抢占锁的开销不可忽略； 2.升级内核并不会对升级内核并不会对LinuxThreads线程库性能带来多少线程库性能带来多少变化。变化。远见品质远见品质任务抢占时间任务抢占时间任务抢占时间任务抢占时间v绝大多数嵌入式OS采用抢占式的调度方式v高优先级的任务从正在运行的低优先级任务中 获得系统控制权所消耗的时间OSOSOSOS实时性指标实时性指标实时性指标实时性指标远见品质远见
14、品质信号量混洗时间信号量混洗时间信号量混洗时间信号量混洗时间v从一个任务释放信号量到另一个等待该信号量 的任务被激活的时间延迟v在嵌入式系统中，通常有许多任务同时竞争某 一共享资源，基于信号量的互斥访问保证了任 一时刻只有一个任务能够访问公共资源。信号 量混洗时间反映了与互斥有关的时间开销。OSOSOSOS实时性指标实时性指标实时性指标实时性指标远见品质远见品质中断响应时间中断响应时间中断响应时间中断响应时间v从计算机接收到中断信号到OS作出响应， 并完成切换转入用户中断处理程序的时间。OSOSOSOS实时性指标实时性指标实时性指标实时性指标中断响应时中断响应时间间关关中断的中断的 最长最长时时间间进入进入 中断中断服务函数服务函数 的的执行执行时时间间执行执行用用户户 中断处理程中断处理程序序 的的第第一一条条 指指令令时时间间保保护寄护寄存器存器 的时的时间间谢谢！谢谢！谢谢！谢谢！The successs road
