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1、第二讲 嵌入式操作系统概述,操作系统简述 嵌入式操作系统 实时操作系统简介 操作系统结构 嵌入式Linux Linux 基本指令 Linux 文件系统目录,1. 操作系统简述,操作系统： 能够在核心态运行，并能够根据程序要求对硬件资源和软件资源进行直接控制管理的、有着一定复杂逻辑算法关系的一组程序的集合。 操作系统的发展 简单批处理 多道程序设计的批处理 分时操作系统 微内核和单内核 Linux引入微内核设计和实现方法的单内核。,2.嵌入式操作系统简介,2.1 嵌入式系统操作系统简介 使用操作系统的好处和坏处 底层硬件抽象化，多任务，在比较复杂的应用情况下优势明显 占用系统资源，简单应用情况下
2、增加开发难度 嵌入式系统有多种操作系统可供选择 VxWorks, Palm OS, pSOS, OS-9,QNX,uCOS-II Windows CE, NT，XP Linux, uCLinux,2.2 嵌入式系统的特点 除具有普通操作系统的功能如任务调度、中断处理等外，嵌入式操作系统还有以下特点： 编码体积小，适合有限的存储空间 面向应用，可裁减和移植 部分要求实时性强，又称实时多任务操作系统（RTOS） 可靠性高以及较强的网络功能,2.3 嵌入式系统的分类 通常按体系的分类 Windows兼容系列 Windows CE/NT/XP Linux类 嵌入式Linux, uCLinux,RTLi
3、nux 通信领域嵌入式操作系统 VxWorks, VRTX,QNS,pSOS 单片机类 iRMX,CMX,uC/OS 面向Internet类： Palm OS,Visor,Hopen,PPSM,2.3 嵌入式系统的分类(续1) 按商用和免费分类： 免费型 Linux：开放源码；内核小，效率高；易裁减；支持多种CPU和硬件平台；众多的开发工具；强大的技术支持；强大的网络功能；图像处理、文件管理、多任务支持。 C/OS：源码公开；可移植，C+汇编；可固化，成为产品的一部分；可剪裁；占先式，总是运行就绪条件下优先级最高的任务；多任务，8+56；可确定性，执行时间可知；任务栈；系统服务；中断管理，25
4、5层嵌套；稳定性与可靠性。,2.3 嵌入式系统的分类(续2) 商用型 VxWorks：火星车；支持多种处理器，使用最广泛。 Windows CE 3.0：掌上设备、无线设备。基于Windows背景，界面美观。内核需要至少200K的ROM。 Palm OS：3COM，Palm Computing掌上电脑公司；PDA。 pSOS：WindRiver公司。 OS-9：Microwave公司；灵活性和可升级性突出。,2.3 嵌入式系统的分类(续3) 按实时/非实时来分类 实时操作系统：VxWorks,RTLinux 弱实时操作系统：Windows CE/NT/XP 非实时操作系统: Linux, uC
5、linux,3. 实时操作系统简介,3.1 实时操作系统简介 实时系统是指能够在指定或者确定的时间内，完成系统功能，及对外部或者内部事件在同步或者异步时间内作出响应的系统。 实时性的衡量指标 响应时间：对外部事件做出响应的时间。,3.2 实时操作系统的分类 根据响应时间分类: 弱实时系统：要求各任务运行越快越好，但并不严格限定在规定时间内完成，如手机、银行计算机系统。 强实时系统：要求系统能够在规定的时间内完成任务，如航天控制系统，通常在毫秒或微妙级。 根据确定性分类： 硬实时系统：对系统响应时间有严格要求，如果不能满足，就会引起系统崩溃或致命错误。 软实时系统：对系统响应时间有要求，但是，如
6、果响应时间不能满足，不会导致系统崩溃或出现致命错误,3.3 实时多任务操作系统（RTOS） 实时多任务操作系统 RTOS内核提供CPU的管理,硬件初时化，MMU，定时器，中断 RTOS 内核提供任务，内存管理 RTOS提供设备管理，文件和网络的支持 RTOS提供C/C+，JAVA，图形模块(GUI)应用支持 RTOS的工作状态：任时刻系统只有一个任务在运行态，各任务按级别分别获得对CPU的访问权。 运行：获得CPU权。 就绪：进入等待队列，通过调度转为运行。 挂起：移出任务等待队列，等待实时事件的唤醒。 休眠：被清除的任务。,4 嵌入式操作系统结构,4.1 嵌入式操作系统相关概念介绍（一） 驱
7、动程序模块： 连接底层硬件和上层API函数的纽带，任何硬件的变化要随之改变硬件的驱动程序，不会影响API函数。 操作系统的API函数： 应用程序接口函数，模块，简化程序编写。统一标准。 实时操作系统的多任务管理： 多任务之间的调度与同步。,4.2 嵌入式操作系统相关概念介绍（二） 系统的消息队列： 系统消息传递机制，用于实现系统各任务之间、应用程序各任务之间、应用程序和系统各任务之间的通信。 系统任务： LCD刷新，键盘扫描等。 用户应用程序： 建立于主任务基础之上，通过调用系统API函数进行操作。任务之间的协调主要依赖于系统的消息队列。,5 嵌入式Linux,5.1 嵌入式Linux特点 免
8、费和代码公开 支持多种硬件平台 可裁剪 使用成本低 强大的网络功能 支持GUI开发 丰富的开发技术资源,5.2 Linux-开放内核 提供进程管理、虚拟内存管理、文件管理以及设备输入输出等基本服务的操作系统内核。 高移植性的开放源代码操作系统,5.3 几种嵌入式Linux（一） uCLinux ： 为支持没有MMU的处理器而对标准Linux作出的修正，它不支持实时性。 普通嵌入式Linux 通过普通Linux的裁剪可得到。支持MMU，非实时性。,5.3几种嵌入式Linux（二） RTLinux与RTAI RTLinux支持实时性，它通过在普通Linux内核下层增加一个实时内核实现了实时性。 R
9、TAI (Real-time Application Interface)通过在Linux上定义一个实时硬件抽象层（RTHAL），为普通Linux的实时性提供了解决方案。,RT-Linux的双内核结构,Linux学习资源,Redhat Linux 9 从入门与精通，Michael Jang著，邱仲潘等译，电子工业出版社 Alessandro Rubini，魏永明等译，linux设备驱动程序，第二版，中国电力出版社，2002 Linux编程宝典，John Goerzen著，魏永明等译，电子工业出版社 嵌入式Linux硬件、软件与接口，Craig Hollabaugh著，陈雷、钟书毅等译，电子工业
10、出版社,6. Linux 基本指令,6.1 Linux指令特征 区分大小写 以“;”为分隔符，一条指令可以执行多个命令 所有指令具有可执行权限,6.1 Shell Shell为用户提供指令操作使用环境，类似于DOS中的C 系统提供的shell种类在etc/shells中。通常有以下一些shell: Bash Redhat Linux 默认，是Bourne Again Shell 简称 Korn、C、Z 可以用ksh、csh、zsh打开这三个shell,6.2 指令历史 方向键 History，可以用!来回叫命令 例 # history # # !rp 重复执行rp开头命令,6.3 命令键快捷操
11、作Tab键 如果命令很长，输入前几个字符后，按Tab可以自动完成该命令；如果有多个命令符合，可再次按Tab得到命令清单,6.4 常用命令 6.4.1 ls 显示文件列表: 列出目录和文件。有一系列参数 -a,-r,-F,-i,-l,-t,-u 例 # ls -l 列出当前目录所有文件，包括权限，拥有者,组拥有者，长度，修改时间，文件名,6.4.2 pwd 显示当前目录的绝对路径: 例： # pwd /etc/httpd/conf,6.4.3 cd 改变路径,例： cd 上移一层路径 cd /上移两层 cd /etc/rc.d 绝对路径移动 cd 移动到用户自己的主目录 注意用 ./表示当前路径
12、，如cat ./filename,6.4.4 touch 生成空文件，例 # touch /root/1.c,6.4.5 cp 复制，cp file1 file2 例： #cp file* dir1 将多个文件复制到一个目录,6.4.6 mv 移动文件: 例 #mv file1 file2 更改文件名 #mv file* dir1 移动多个文件到一个目录 #mv f file1 file2 覆盖，不提示 #mv i file1 file2 覆盖，提示,6.4.7 rm 删除文件或目录: 例： #rm file1 #rm dir1 #rm r *.tmp 删除操作包括子目录,6.4.8 ln 链
13、接文件: 硬链接,ln file1 file2,相当于cp p file1 file2，两个文件一致，保持相同inode号，如果删除file1,file2仍保留原文件所有信息 软链接，ln s file1 file2，如果删除file1,则file2指向空文件 。访问file2如同访问file1,6.4.9 mkdir 生成目录。 例： # mkdir p dir1/dir2 在当前路径下生成dir2目录，如果dir1不存在，-p也让linux生成该目录 # mkdir m 755 /usr/dir3 生成dir3目录，755权限指定拥有者rwx,组中其他成员和别人r-x,6.4.10 rmd
14、ir 删除目录 例： # rmdir dir1/dir2,6.4.11 tar 压缩解压命令 主要参数简介： c 生成文件时必须使用 r 增加文件到tar文件 v 详细查看内容 z 将tar和gzip同时使用 f 使用文件，必用 x 提取文件,6.4.11 tar(续) 例： # tar cvf 压缩文件.tar 压缩对象文件及目录 压缩捆绑 # tar tvf 压缩文件.tar 查看内容 # tar xvf 压缩文件.tar 解开tar文件 # tar cvfz 压缩文件.tar.gz 压缩对象 同时使用tar和gzip # tar xvfz 压缩文件.tar.gz,6.4.12 su 改变
15、用户为系统管理员，需输入系统管理员密码 例: # su 输入密码 ,6.4.13 cat 接合命令，将文件文本发送到标准输出。 例 #cat file1,6.14 head与tail 显示文件前（后）指定行数信息。 例： # Head 400b a.txt 显示前400字节 # tail 4k a.txt 显示后4KB字节 # head n15 a.txt 显示前15行 # tail 3m a.txt 显示后3M字节,6.15 more 以页为单位显示文件内容，按空格翻页。 例： # more readme.txt,6.16 chmod 改变文件的权限: 例： # chmod 754 file
16、1 将文件file1的权限设置为拥有者具有rwx,组中其他用户具有r-x，别的用户具有r权限。,6.17 find 查找文件 例： # find /etc name filename 从指定目录/etc及其子目录中查找filename # find /etc mmin -10 在目录下查找最近10分钟内修改过的文件 通配符：*,?,6. 18 grep 搜索文件 例： # grep michael /etc/passwd 在文件passwd中查找michael字符,6.19 mount与umount 挂接设备。 例： # mount o ro /dev/cdrom /mnt/cdrom #umount /mnt/cdrom 可在/etc/fstab文件中设置哪些设备需要在启动时进行mount,这个文件通常称为文件系统表。,6.20 命令组合 例： #find / -name *.txt | grep michael 搜索*.txt 文件,并在结果中找 michael #find / -name “*.xml
