最新嵌入式软件工程中心PPT课件

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1、嵌入式软件工程中心嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心第三章第三章嵌入式软件系统基础嵌入式软件系统基础电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式软件系统的体系结构嵌入式软件系

2、统的体系结构硬件硬件应用层应用层驱动层驱动层操作系统层操作系统层中间件层中间件层板级板级初始化初始化FLASH驱动驱动RTC/定定时器驱动时器驱动串口串口 驱动驱动以太网以太网驱动驱动LCD 驱动驱动键盘键盘驱动驱动其他其他驱动驱动内核内核TCP/IP网络系统网络系统文件文件系统系统嵌入式嵌入式GUI电源电源管理管理嵌入式嵌入式CORBA嵌入式嵌入式JAVA嵌入式嵌入式DCOM面向应用领域面向应用领域的中间件的中间件应用应用任务任务1应用应用任务任务2应用应用任务任务n电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式软件系统的体系结构嵌入式软件系统的体系结构驱动层驱动层 驱动

3、层是直接与硬件打交道的一层，它对驱动层是直接与硬件打交道的一层，它对操作系统和应用提供所需的驱动的支持。操作系统和应用提供所需的驱动的支持。该层主要包括三种类型的程序。该层主要包括三种类型的程序。板级初始化程序板级初始化程序 这些程序在嵌入式系统上电后初始化系统的硬这些程序在嵌入式系统上电后初始化系统的硬件环境，包括嵌入式微处理器、存储器、中断件环境，包括嵌入式微处理器、存储器、中断控制器、控制器、DMA、定时器等的初始化。、定时器等的初始化。 与系统软件相关的驱动与系统软件相关的驱动这类驱动是操作系统和中间件等系统软件所这类驱动是操作系统和中间件等系统软件所需的驱动程序，它们的开发要按照系统

4、软件需的驱动程序，它们的开发要按照系统软件的要求进行。的要求进行。目前操作系统内核所需的硬件支持一般都已目前操作系统内核所需的硬件支持一般都已集成在嵌入式微处理器中了，因此操作系统集成在嵌入式微处理器中了，因此操作系统厂商提供的内核驱动一般不用修改。厂商提供的内核驱动一般不用修改。与应用软件相关的驱动与应用软件相关的驱动 与应用软件相关的驱动不一定需要与操作系统与应用软件相关的驱动不一定需要与操作系统连接，这些驱动的设计和开发由应用决定。连接，这些驱动的设计和开发由应用决定。电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式软件系统的体系结构嵌入式软件系统的体系结构操作系统层操

5、作系统层操作系统层包括嵌入式内核、嵌入式TCP/IP网络系统、嵌入式文件系统、嵌入式GUI系统和电源管理等部分。其中嵌入式内核是基础和必备的部分，其他部分要根据嵌入式系统的需要来确定。电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式软件系统的体系结构嵌入式软件系统的体系结构中间件层中间件层 目前在一些复杂的嵌入式系统中也开始采用中间件技术，主要包括嵌入式CORBA、嵌入式Java、嵌入式DCOM和面向应用领域的中间件软件。如基于嵌入式CORBA的应用于软件无线电台的应用中间件SCA（Software Core Architecture）等。电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科

6、技大学嵌入式软件工程中心嵌入式软件系统的体系结构嵌入式软件系统的体系结构应用层应用层 应用层软件主要由多个相对独立的应用任务组成每个应用任务完成特定的工作，如I/O任务、计算的任务、通信任务等，由操作系统调度各个任务的运行。 电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式软件运行流程嵌入式软件运行流程上电复位上电复位系统升级系统升级引导引导/ /升级系统升级系统系统初始化系统初始化应用初始化应用初始化多任务应用多任务应用板级初始化板级初始化远程升级远程升级本地升级本地升级基于多任务操作系统基于多任务操作系统的嵌入的嵌入式软件的主要运行流程式软件的主要运行流程该运行流程主要分

7、为该运行流程主要分为5 5个阶段个阶段电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式软件运行流程嵌入式软件运行流程上电复位、板级初始化阶段上电复位、板级初始化阶段嵌入式系统上电复位后完成板级初始化工作。板级初始化程序具有完全的硬件特性，一般采用汇编语言实现。不同的嵌入式系统，板级初始化时要完成的工作具有一定的特殊性，但以下工作一般是必须完成的：CPU中堆栈指针寄存器的初始化。BSS段（Block Storage Space表示未被初始化的数据）的初始化。CPU芯片级的初始化：中断控制器、内存等的初始化。返回返回电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入

8、式软件运行流程嵌入式软件运行流程系统引导系统引导/ /升级阶段升级阶段根据需要分别进入系统软件引导阶段或系统升级阶段。软件可通过测试通信端口数据或判断特定开关的方式分别进入不同阶段。 电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式软件运行流程嵌入式软件运行流程系统引导阶段系统引导阶段系统引导有几种情况：将系统软件从NOR Flash中读取出来加载到RAM中运行：这种方式可以解决成本及Flash速度比RAM慢的问题。软件可压缩存储在Flash中。不需将软件引导到RAM中而是让其直接在NorFlash上运行，进入系统初始化阶段。将软件从外存（如NandFlash、CF卡、MMC

9、等）中读取出来加载到RAM中运行：这种方式的成本更低。电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式软件运行流程嵌入式软件运行流程系统升级阶段系统升级阶段进入系统升级阶段后系统可通过网络进行远程网络进行远程升级升级或通过串口进行本地升级串口进行本地升级。远程升级远程升级一般支持TFTP、FTP、HTTP等方式。本地升级本地升级可通过Console口使用超级终端或特定的升级软件进行。返回返回电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式软件运行流程嵌入式软件运行流程系统初始化阶段系统初始化阶段 在该阶段进行操作系统等系统软件各功能部分必需的初始化工作，如根

10、据系统配置初始化数据空间、初始化系统所需的接口和外设等。系统初始化阶段需要按特定顺序进行，如首先完成内核的初始化，然后完成网络、文件系统等的初始化，最后完成中间件等的初始化工作。 返回返回电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式软件运行流程嵌入式软件运行流程应用初始化阶段应用初始化阶段在该阶段进行应用任务的创建，信号量、在该阶段进行应用任务的创建，信号量、消息队列的创建和与应用相关的其它初始消息队列的创建和与应用相关的其它初始化工作。化工作。多任务应用运行阶段多任务应用运行阶段各种初始化工作完成后，系统进入多任务各种初始化工作完成后，系统进入多任务状态，操作系统按照已

11、确定的算法进行任状态，操作系统按照已确定的算法进行任务的调度，各应用任务分别完成特定的功务的调度，各应用任务分别完成特定的功能。能。 电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心第二节第二节嵌入式操作系统嵌入式操作系统概述概述嵌入式操作系统的演变嵌入式操作系统的演变嵌入式操作系统分类嵌入式操作系统分类嵌入式操作系统体系结构嵌入式操作系统体系结构嵌入式操作系统的组成嵌入式操作系统的组成嵌入式实时操作系统嵌入式实时操作系统C/OS-II简介简介电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心概述概述嵌嵌入入式式操操作作系系统统可可以以统统称称为为应应用用在在嵌嵌入入式式

12、系系统统的的操操作作系系统统，它它具具有有一一般般操操作作系系统统的的功功能能，同同时时具具有嵌入式软件的特点，主要有：有嵌入式软件的特点，主要有：可固化可固化 可配置、可剪裁可配置、可剪裁 独立的板级支持包，可修改独立的板级支持包，可修改 不同的不同的CPU有不同的版本有不同的版本 应用的开发需要有集成的交叉开发工具应用的开发需要有集成的交叉开发工具电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心概述概述近十年来，嵌入式操作系统得到飞速的发展近十年来，嵌入式操作系统得到飞速的发展从支持8位微处理器到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

13、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。随着嵌入式系统应用领域的扩展，目前嵌入式随着嵌入式系统应用领域的扩展，目前嵌入式操作系统的市场在不断细分，出现了针对不同操作系统的市场在不断细分，出现了针对不同领域的产品，这些产品按领域的要求和标准提领域的产品，这些产品按领域的要求和标准提供特定的功能。供特定的功能。电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式操作系统的演变嵌入式操作系统的演变* *Percent of total software supplied by RTOS vendor in a typical e

14、mbedded Percent of total software supplied by RTOS vendor in a typical embedded devicedevice10%*Kernel30%*KernelNetworkingFile System75%*KernelNetworkingFile SystemMultiprocessingMemory ManagementNetworking UtilityWindows APIApplicationApplicationApplicationApplication90%*90%*KernelNetworkingFile Sy

15、stemMultiprocessingFault ToleranceDistributed ObjectsAdvanced NetworkingAdvanced InterconnectJavaBrowser / GUI电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式操作系统的演变嵌入式操作系统的演变在嵌入式系统的发展过程中，从操作系统在嵌入式系统的发展过程中，从操作系统的角度来看，大致经历了以下几个阶段：的角度来看，大致经历了以下几个阶段：无操作系统阶段无操作系统阶段简单操作系统阶段简单操作系统阶段实时操作系统阶段实时操作系统阶段面向面向Internet的阶段的阶段电子科技

16、大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式操作系统分类嵌入式操作系统分类从应用领域来分从应用领域来分面向信息家电的嵌入式操作系统面向智能手机的嵌入式操作系统，如SymbianOS、MS Mobile OS、PalmOS、Embedded Linux等面向汽车电子的嵌入式操作系统 面向工业控制的嵌入式操作系统 .从实时性的角度来分从实时性的角度来分嵌入式实时操作系统：具有强实时特点，如VxWorks、QNX、Nuclear、OSE、DeltaOS、各种ITRON OS等。非实时嵌入式操作系统：一般只具有弱实时特点，如WinCE、版本众多的嵌入式Linux、PalmOS等。从嵌入式

17、系统的商业模式来分类从嵌入式系统的商业模式来分类商用型：功能稳定、可靠，有完善的技术支持和售后服务，开发费用开发费用+ +版税版税。开源型：开放源码，只收服务费，没有版税。 如Embedded linux，RTEMS，eCOS。电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式操作系统体系结构嵌入式操作系统体系结构体系结构是操作系统的基础，它定义了硬件与体系结构是操作系统的基础，它定义了硬件与软件的界限、内核与操作系统其它组件（文件、软件的界限、内核与操作系统其它组件（文件、网络、网络、GUIGUI等）的组织关系、系统与应用的接等）的组织关系、系统与应用的接口。口。体系结构是确

18、保系统的性能、可靠性、灵活性、体系结构是确保系统的性能、可靠性、灵活性、可移植性、可扩展性的关键，就好比房子的梁可移植性、可扩展性的关键，就好比房子的梁架，只有梁架搭牢固了才提得上房子的质量，架，只有梁架搭牢固了才提得上房子的质量，再做一些锦上添花的工作才有意义。再做一些锦上添花的工作才有意义。目目前前操操作作系系统统的的体体系系结结构构可可分分为为：单单块块结结构构、层次结构层次结构和和客户客户/ /服务器（微内核）结构服务器（微内核）结构。电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式操作系统体系结构嵌入式操作系统体系结构硬硬 件件系统服务系统服务用户态用户态核心态核心

19、态应用程序应用程序应用程序应用程序单块结构单块结构电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式操作系统体系结构嵌入式操作系统体系结构用户模式用户模式内核模式内核模式层次结构层次结构电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式操作系统体系结构嵌入式操作系统体系结构硬硬 件件进程服务进程服务用户态用户态核心态核心态应用程序客户应用程序客户内存服务内存服务微内核微内核文件服务文件服务网络服务网络服务显示服务显示服务发送发送应答应答客户客户/服务器结构（微内核结构）服务器结构（微内核结构）电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式操作

20、系统体系结构嵌入式操作系统体系结构微内核结构的优点微内核结构的优点提供一致的接口提供一致的接口可扩展性：扩展对新的软件可扩展性：扩展对新的软件/硬件支持硬件支持灵活性：可伸缩灵活性：可伸缩可移植性可移植性分布式系统支持分布式系统支持适用于面向对象操作系统环境适用于面向对象操作系统环境性能问题：性能问题：通通过过微微内内核核构构造造和和发发送送信信息息、接接受受应应答答并并解解码码所花费的时间比进行一次系统调用的时间多所花费的时间比进行一次系统调用的时间多很大程度取决于微内核的大小和功能很大程度取决于微内核的大小和功能电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式操作系统体系

21、结构嵌入式操作系统体系结构目目前前嵌嵌入入式式操操作作系系统统主主要要采采用用分分层层和和模模块块化相结合的结构或微内核结构。化相结合的结构或微内核结构。分分层层和和模模块块化化结结合合的的结结构构将将操操作作系系统统分分为为硬硬件件无无关关层层、硬硬件件抽抽象象层层和和硬硬件件相相关关层层，每每层层再再划划分功能模块。分功能模块。这这样样移移植植工工作作便便集集中中在在硬硬件件相相关关层层，与与其其余余两两层层无无关关，功功能能的的伸伸缩缩则则集集中中在在模模块块上上，从从而而确确保其具有良好的可移植性和可伸缩性。保其具有良好的可移植性和可伸缩性。而而采采用用微微内内核核结结构构，则则可可利

22、利用用其其可可伸伸缩缩的的特特点点适应硬件的发展，便于扩展。适应硬件的发展，便于扩展。 电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式操作系统体系结构嵌入式操作系统体系结构应用程序应用程序任务管理任务管理硬硬 件件用户扩展处理用户扩展处理调度管理调度管理硬件抽象层硬件抽象层应用编程接口应用编程接口内存管理内存管理中断管理中断管理时钟时钟/ /定时器管理定时器管理I/OI/O管理管理出错处理出错处理同步、通信管理（消息队列，信号量，事件，同步、通信管理（消息队列，信号量，事件，异步信号异步信号) )）DeltaCORE的体系结构：层次模块结构的体系结构：层次模块结构分分层层次

23、次模模块块化化电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式操作系统体系结构嵌入式操作系统体系结构用户模式用户模式应用应用应用应用应用应用网络管理器网络管理器图形管理器图形管理器设备管理器设备管理器文件系统管理器文件系统管理器网络驱动网络驱动图形驱动图形驱动设备驱动设备驱动文件系统驱动文件系统驱动硬硬件件内核模式内核模式 内核（微内核）内核（微内核）QNX4.25的体系结构：客户的体系结构：客户/服务器结构服务器结构电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式操作系统嵌入式操作系统嵌入式内核嵌入式内核嵌入式嵌入式TCP/IP网络系统网络系统嵌入式文件系

24、统嵌入式文件系统嵌入式操作系统的组成嵌入式操作系统的组成电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式内核嵌入式内核内内核核是是嵌嵌入入式式操操作作系系统统的的基基础础，也也是是必必备备的的部分。部分。内内核核还还提提供供特特定定的的应应用用编编程程接接口口，但但目目前前没没有统一的标准。有统一的标准。 任任务务管管理理内内存存管管理理通通信信同同步步与与互互斥斥机机制制中中断断管管理理时时间间管管理理任任务务扩扩展展返回返回电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式内核嵌入式内核任务管理任务管理内内核核的的核核心心部部分分，具具有有任任务务调调度度

25、、创创建建任任务务、删删除除任任务务、挂挂起起任任务务、解解挂挂任任务务、设设置置任任务务优先级等功能。优先级等功能。 通通用用计计算算机机的的操操作作系系统统追追求求的的是是最最大大的的吞吞吐吐率率，为为了了达达到到最最佳佳整整体体性性能能，其其调调度度原原则则是是公公平平，采采用用Round-RobinRound-Robin或或可可变变优优先先级级调调度度算法，调度时机主要以时间片为主驱动。算法，调度时机主要以时间片为主驱动。而而嵌嵌入入式式操操作作系系统统多多采采用用基基于于静静态态优优先先级级的的可可抢抢占占的的调调度度，任任务务优优先先级级是是在在运运行行前前通通过过某某种种策策略略

26、静静态态分分配配好好的的，一一旦旦有有优优先先级级更更高高的任务就绪就马上进行调度。的任务就绪就马上进行调度。返回返回电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式内核嵌入式内核内存管理内存管理嵌入式操作系统的内存管理比较简单。嵌入式操作系统的内存管理比较简单。通通常常不不采采用用虚虚拟拟存存储储管管理理，而而采采用用静静态态内内存存分分配配和和动动态态内内存存分分配配（固固定定大大小小内内存存分分配配和和可可变变大小内存分配）相结合的管理方式。大小内存分配）相结合的管理方式。有些内核利用有些内核利用MMUMMU机制提供内存保护功能。机制提供内存保护功能。通通用用操操作作系

27、系统统广广泛泛使使用用了了虚虚拟拟内内存存的的技技术术，为为用户提供一个功能强大的虚存管理机制。用户提供一个功能强大的虚存管理机制。返回返回电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式内核嵌入式内核通信、同步和互斥机制通信、同步和互斥机制这这些些机机制制提提供供任任务务间间、任任务务与与中中断断处处理理程程序序间间的通信、同步和互斥功能。的通信、同步和互斥功能。一一般般包包括括信信号号量量、消消息息、事事件件、管管道道、异异步步信信号和共享内存等功能。号和共享内存等功能。与与通通用用操操作作系系统统不不同同的的是是，嵌嵌入入式式操操作作系系统统需需要要解解决决在在这这些些

28、机机制制的的使使用用中中出出现现的的优优先先级级反反转转问题。问题。返回返回电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式内核嵌入式内核中断管理，一般具有以下功能：中断管理，一般具有以下功能：安装中断服务程序安装中断服务程序中中断断发发生生时时，对对中中断断现现场场进进行行保保存存，并并且且转转到到相应的服务程序上执行相应的服务程序上执行中断退出前，对中断现场进行恢复中断退出前，对中断现场进行恢复中断栈切换中断栈切换中断退出时的任务调度中断退出时的任务调度 返回返回电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式内核嵌入式内核时间管理时间管理提提供供高高精

29、精度度、应应用用可可设设置置的的系系统统时时钟钟，该该时时钟钟是嵌入式系统的时基，可设置为十毫秒以下。是嵌入式系统的时基，可设置为十毫秒以下。提提供供日日历历时时间间，负负责责与与时时间间相相关关的的任任务务管管理理工工作作如如任任务务对对资资源源有有限限等等待待的的计计时时、时时间间片片轮轮转转调度等，提供软定时器的管理功能等。调度等，提供软定时器的管理功能等。通通用用操操作作系系统统的的系系统统时时钟钟的的精精度度由由操操作作系系统统确确定，应用不可调，且一般是几十个毫秒。定，应用不可调，且一般是几十个毫秒。返回返回电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式内核嵌入

30、式内核任务扩展功能任务扩展功能任任务务扩扩展展功功能能就就是是在在内内核核中中设设置置一一些些HookHook的的调调用用点点，在在这这些些调调用用点点上上内内核核调调用用应应用用设设置置的的、应应用用自自己己编编写写的的扩扩展展处处理理程程序序，以以扩扩展展内内核核的的有关功能。有关功能。HookHook调调用用点点有有任任务务创创建建、任任务务切切换换、任任务务删删除除、出错处理等。出错处理等。返回返回电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式嵌入式TCP/IPTCP/IP协协 议议 已已 经经广广泛泛地地应应用用于于嵌嵌入入式系统中式系统中嵌嵌 入入 式式 TCP

31、/IP网网络络系系统统提提供供符符合合TCP/IP协协 议议 标标 准准的的协协议议栈栈，提提供供Socket编程接口。编程接口。Socket Socket 接接 口口 UDP UDP协议协议 TCP TCP协议协议 IP IP 协议协议 ICMP/IGMP ICMP/IGMP协议协议 网络接口层网络接口层 ARP/PPP ARP/PPP协议协议 以太网驱动以太网驱动 异步串口驱动异步串口驱动物物 理理 设设 备备应用程序应用程序/ /应用协议应用协议电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式嵌入式TCP/IP嵌入式嵌入式TCP/IPTCP/IP网络系统具有以下的特点：

32、网络系统具有以下的特点：可剪裁可剪裁： 能根据嵌入式系统的功能的要求选择所需的协能根据嵌入式系统的功能的要求选择所需的协议，对完整的议，对完整的TCP/IPTCP/IP协议簇进行剪裁，以满足协议簇进行剪裁，以满足用户的需要。用户的需要。采用“零拷贝零拷贝”（Zero Copy）技术，提高实时性提高实时性 所谓所谓“零拷贝零拷贝”技术，是指技术，是指TCP/IPTCP/IP协议栈没有协议栈没有用于各层间数据传递的缓冲区，协议栈各层间用于各层间数据传递的缓冲区，协议栈各层间传递的都是数据指针，只有当数据最终要被驱传递的都是数据指针，只有当数据最终要被驱动程序发送出去或是被应用程序取走时，才进动程序

33、发送出去或是被应用程序取走时，才进行真正的数据搬移。行真正的数据搬移。 电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式嵌入式TCP/IP采用静态分配技术采用静态分配技术 在网络初始化时就静态分配通信缓冲区，设置在网络初始化时就静态分配通信缓冲区，设置了专门的发送和接收缓冲（其大小一般小于或了专门的发送和接收缓冲（其大小一般小于或等于物理网络上的等于物理网络上的MTUMTU值），从而确保了每次发值），从而确保了每次发送或接收时处理的数据不会超过送或接收时处理的数据不会超过MTUMTU值，也就避值，也就避免了数据处理任务的阻塞等待。免了数据处理任务的阻塞等待。 返回返回电子科技

34、大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式文件系统嵌入式文件系统通通用用操操作作系系统统的的文文件件系系统统通通常常具具有有以以下下功功能：能：提供用户对文件操作的命令提供用户对文件操作的命令提供用户共享文件的机制提供用户共享文件的机制管理文件的存储介质管理文件的存储介质提提供供文文件件的的存存取取控控制制机机制制，保保障障文文件件及及文文件件系系统的安全性统的安全性提供文件及文件系统的备份和恢复功能提供文件及文件系统的备份和恢复功能提供对文件的加密和解密功能提供对文件的加密和解密功能电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式文件系统嵌入式文件系统嵌嵌入

35、入式式文文件件系系统统相相比比之之下下较较为为简简单单，主主要要具具有有文文件件的的存存储储、检检索索、更更新新等等功功能能，一一般不提供保护和加密等安全机制。般不提供保护和加密等安全机制。它它以以系系统统调调用用和和命命令令方方式式提提供供对对文文件件的的各各种操作，主要有：种操作，主要有：设置和修改对文件和目录的存取权限设置和修改对文件和目录的存取权限 提供建立、修改、改变、删除目录等服务提供建立、修改、改变、删除目录等服务提提供供创创建建、打打开开、读读、写写、关关闭闭、撤撤消消文文件件等等服务服务 电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式实时操作系统嵌入式实时

36、操作系统C/OS-II简介简介C/OS-II是一个抢占式实时多任务内核。是一个抢占式实时多任务内核。它是用它是用ANSI的的C语言编写的，包含一小部语言编写的，包含一小部分汇编语言代码，使之可以提供给不同架分汇编语言代码，使之可以提供给不同架构的微处理器使用。构的微处理器使用。至今，从至今，从8位到位到64位，位，C/OS-II已经在已经在40多多种不同架构的微处理器上使用。种不同架构的微处理器上使用。使用使用C/OS的领域包括：照相机行业、航空的领域包括：照相机行业、航空业、医疗器械、网络设备、自动提款机以业、医疗器械、网络设备、自动提款机以及工业机器人等。及工业机器人等。 电子科技大学嵌入

37、式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式实时操作系统嵌入式实时操作系统C/OS-II简介简介C/OS-II全部以源代码的方式提供，大约全部以源代码的方式提供，大约有有5500行。行。CPU相关的部分使用的是针对相关的部分使用的是针对Intel80x86微微处理器的代码。处理器的代码。C/OS-II可以很容易地移植到不同架构的可以很容易地移植到不同架构的嵌入式微处理器上。嵌入式微处理器上。 电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式实时操作系统嵌入式实时操作系统C/OS-II简介简介C/OS-II的特点的特点：源代码源代码可移植可移植可固化可固化可裁减可裁减可抢

38、占性可抢占性支持多任务支持多任务可确定性可确定性任务栈任务栈系统服务系统服务中断管理中断管理稳定性和可靠性稳定性和可靠性电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式实时操作系统嵌入式实时操作系统C/OS-II简介简介源代码文件介绍源代码文件介绍对函数和环境的定义： PC.C与处理器类型无关部分： OS_CORE.C OS_FLAG.C OS_MBOX.C OS_MEM.C OS_MUTEX.C OS_Q.C OS_SEM.C OS_TASK.C OS_TIME.C COS-II.C COS-II.H与处理器类型相关部分： OS_CPU_A.S OS_CPU_C.C OS_

39、CPU.H 给整个内核库提供总体的include文件：INCLUDES.H 配置文件，定义使用C/OS-II中的哪些功能：OS_CFG.H电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式实时操作系统嵌入式实时操作系统C/OS-II简介简介电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心第四节第四节嵌入式嵌入式JavaJava概述概述为什么需要为什么需要J2MEJ2ME用来做什么用来做什么进一步了解进一步了解J2MEJ2ME应用应用电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心概述概述JavaJava伴随着伴随着Write Once, Run Anyw

40、hereWrite Once, Run Anywhere的的美好愿望而诞生美好愿望而诞生电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心为什么需要为什么需要Java ME从从PCPC时代到网络时代：计算无处不在时代到网络时代：计算无处不在消费类嵌入式设备拥有庞大的市场：消费类嵌入式设备拥有庞大的市场：手机手机PDA机顶盒机顶盒重新定义重新定义“电脑电脑”计算计算+ +娱乐娱乐+ +沟通沟通电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心为什么需要为什么需要Java ME且慢：在美好明天到来之前且慢：在美好明天到来之前竞争的时代：竞争的时代：多样化的硬件多样化的硬件多样化

41、的软件多样化的软件多样化的网络多样化的网络运营商、设备制造商、软件开发商运营商、设备制造商、软件开发商所所有人都希望取得优势有人都希望取得优势电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心为什么需要为什么需要Java ME电信运营商电信运营商：提供更多更好的增值服务，：提供更多更好的增值服务，寻找新的利润增长点寻找新的利润增长点设备制造商设备制造商：需要更多的软件支持：需要更多的软件支持软件开发商软件开发商：需要开发功能更强、更有吸：需要开发功能更强、更有吸引力的应用引力的应用所有人的难题：没有统一的标准所有人的难题：没有统一的标准电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式

42、软件工程中心Java ME用来做什么用来做什么为不同的硬件为不同的硬件/ /软件软件/ /网络环境定义一个统网络环境定义一个统一的一的JavaJava虚拟机架构及统一的虚拟机架构及统一的APIAPI在在PCPC上开发应用，在嵌入式设备上运行上开发应用，在嵌入式设备上运行应用具备网络交互能力应用具备网络交互能力应用无需移植，也无需重新编译，直接运应用无需移植，也无需重新编译，直接运行于所有平台行于所有平台电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心进一步了解进一步了解Java MEJava Micro Edition (Java ME)含含有虚拟机以及由有虚拟机以及由Config

43、uration指指定的核心和在定的核心和在Profiles中指定的纵中指定的纵向的或与向的或与Optional Package电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心进一步了解进一步了解Java ME- Configuration我们可以根据如下特性对嵌入式设备分类：我们可以根据如下特性对嵌入式设备分类：内存的类型和数量内存的类型和数量处理器的类型和速度处理器的类型和速度是否具有网络连接及连接类型是否具有网络连接及连接类型ConfigurationConfiguration是一套规范，它为具有类似是一套规范，它为具有类似属性的某一类设备定义了属性的某一类设备定义了J2MEJ

44、2ME平台应该具平台应该具有的基本功能，例如有的基本功能，例如JavaJava核心库、核心库、JavaJava虚虚拟机。拟机。目前目前J2MEJ2ME规范只有两种规范只有两种ConfigurationConfiguration：CLDC(Connected Limited Device Configuration)CDC(Connected Device configuration)电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心进一步了解进一步了解Java ME- CLDCCLDCCLDC主要是针对那些具有间歇的网络连接，主要是针对那些具有间歇的网络连接，速度较慢的处理器，有限内

45、存的小型设备，速度较慢的处理器，有限内存的小型设备，如手机、低端如手机、低端PDAPDA等。等。CLDCCLDC规范假定其目标设备具有如下性质：规范假定其目标设备具有如下性质：使用使用16或或32位处理器位处理器至少拥有至少拥有160KB内存，其中的内存，其中的128KB将配置将配置给虚拟机和核心类库给虚拟机和核心类库具有某种网络连接，通常是无线的、间歇连具有某种网络连接，通常是无线的、间歇连接的，而且带宽有限接的，而且带宽有限电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心CLDCCLDC规范所涉及的范围包含下列五大项：规范所涉及的范围包含下列五大项：Java语言以及虚拟机的特性

46、语言以及虚拟机的特性核心类库与输入输出核心类库与输入输出连网功能连网功能安全性安全性国际化功能国际化功能目前目前CLDCCLDC的版本有：的版本有：CLDC1.0CLDC1.1CLDC使用的虚拟机是KVM（KilobyteVM）进一步了解进一步了解Java ME- CLDC电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心CLDC上的上的ProfileMIDP(Mobile Information Device Profile)主要主要是针对手机和低端是针对手机和低端PDA。它为移动应用提供了核心功能，包括用户界面、它为移动应用提供了核心功能，包括用户界面、网络连接、局部数据存储和应

47、用管理。网络连接、局部数据存储和应用管理。MIDP与与CLDC一起为手持设备提供了完整的一起为手持设备提供了完整的Java运行环境。运行环境。目前目前MIDP规范的版本有：规范的版本有：MIDP1.0MIDP2.0MIDP3.0 今年底推出今年底推出电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心CLDC Optional Package -JTWIMinimizethefragmentationofmobileJavabydefiningapredictableandhighlyinteroperableapplicationandserviceenvironmentfordev

48、elopers.Mandatory:CLDC 1.0 (JSR 30)MIDP 2.0 (JSR 118)WMA 1.1 (JSR 120)Optional/Conditional:CLDC 1.1 (JSR 139)MMAPI 1.1 (JSR 135)电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心CLDC Optional Package -MSAMany Operator specifications take MSA/MSA subset as its framework电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心CLDC Optional Package

49、 MIDP3.0MultipleconcurrentMIDletsinoneVM.ImproveUIexpressabilityandextensibilityIPv6MIDletprovisionthroughothermeans(e.g.OMA(SyncML)DM/DS,Bluetooth,removablemedia,MMS,JSR-232,etc.)Localization&Internationalization(JSR-238)电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心CDCCDC主要是针对那些具有更多内存、更快速度主要是针对那些具有更多内存、更快速度的处理器和更

50、大网络带宽的设备，如电视机的处理器和更大网络带宽的设备，如电视机顶盒、高端顶盒、高端PDAPDA、汽车通讯系统等。、汽车通讯系统等。CDCCDC规范假定其目标设备具有如下性质：规范假定其目标设备具有如下性质：使用使用32位处理器位处理器提供至少提供至少2MB的内存给的内存给Java平台平台具有网络连通的能力具有网络连通的能力CDCCDC中使用的虚拟机是中使用的虚拟机是CVMCVM进一步了解进一步了解Java ME- CDC电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心CDC上的上的ProfileFP(Foundation Profile)FP(Foundation Profile

51、)是一套支持资源受限设备，但不包含标准用是一套支持资源受限设备，但不包含标准用户图形界面系统的户图形界面系统的Java API。FP+CDC就为就为J2ME应用程序提供了一套在应用程序提供了一套在消费设备和嵌入式设备中运行的完整环境。消费设备和嵌入式设备中运行的完整环境。FP也是其他也是其他Profile的基础。的基础。PBP(Personal Base Profile)PBP(Personal Base Profile)提供基本的图形功能提供基本的图形功能PP(Personal Profile)PP(Personal Profile)支持完整、抽象的图形工具（支持完整、抽象的图形工具（AWT

52、）还提供了大量的还提供了大量的PersonalJava环境功能环境功能电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心Java ME应用应用在这个例子中在这个例子中CLDC = KVM + J2ME核心核心 APIs 移动信息设备移动信息设备 ProfileKVMDSP 芯片芯片(如如 ARM)Java ME核心核心 APIs您的您的MIDlet黄页、列车时刻表和票务服务、游戏用户界面, HTTP网络连接.线程, 没有浮点32-位t RISC, 256K ROM, 256K Flash, 64K RAM电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心Java ME应用装

53、载过程应用装载过程网页网页JAM下载应用下载应用用户选择应用用户选择应用页面上的应用页面上的应用网络传输网络传输Java应用应用管理器管理器(名称、名称、版本、版本、大小大小)Jar文件文件描述文件描述文件电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心Java ME应用装载过程应用装载过程发现应用发现应用下载和解析下载和解析JADJAD文件文件下载下载JARJAR文件文件应用安装应用安装电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心启动浏览器访问启动浏览器访问OTAOTA网站。网站。登登陆陆成成功功后后，浏浏览览器器会会获获取取到到JAVAJAVA应应用用的的列表并

54、显示出来。列表并显示出来。 发现应用发现应用下载和解析下载和解析JADJAD文件文件下载下载JARJAR文件文件应用安装应用安装电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心点点击击应应用用链链接接，服服务务器器将将会会把把JAVAJAVA应应用用的的JADJAD文文件件以以字字节节流流的的形式传送给浏览器。形式传送给浏览器。JADJAD文文件件中中包包含含了了相相应应JARJAR文文件件的的信信息息：下下载载JARJAR文文件件的的URLURL地地址址、供供应应商商、版版本本号号等等，其其中中有有些些信信息息是是安安装装JAVAJAVA应应用用所所必必须须的的，所所以以需需要要

55、对对这这个个文文件件进进行分析。行分析。发现应用发现应用下载和解析下载和解析JADJAD文件文件下载下载JARJAR文件文件应用安装应用安装电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心根根据据JADJAD文文件件里里保保存存的的JARJAR文文件件下下载载网网址址，通通过过浏浏览览器下载器下载JARJAR文件。文件。 发现应用发现应用下载和解析下载和解析JADJAD文件文件下载下载JARJAR文件文件应用安装应用安装电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心JARJAR下下载载成成功功后后，安安装装JARJAR文文件件。随随后后即即可可运运行行JARJAR文件

56、。文件。发现应用发现应用下载和解析下载和解析JADJAD文件文件下载下载JARJAR文件文件应用安装应用安装电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心Java ME市场预测市场预测Sources: (1)MAPOS2005(2)IDC,May2005(3)ABIResearch,2004Java-enabledmobilehandsetsgrowth(1)Machine-to-Machinegrowth(3)2/3Javaenabledphones80042241840002004006008001,0002005E2009EUnits(millions)2005E-2009

57、ECAGR:19%822121834760204060802005E2009EUnits(millions)2005E-2009ECAGR:18%Set-topboxesgrowth(2)电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式浏览器嵌入式浏览器HighLowLowHighBrowser 特点特点 XHTML+HTMLWAP2.0+HTML电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式通信协议套件嵌入式通信协议套件体系结构图体系结构图安全模块安全模块路由模块路由模块配置管理模块配置管理模块升级模块升级模块嵌嵌入入式式操操作作系系统统访问访问控制控制

58、NATRIPSNMPConsoleTelnetHTTPFTPUDPTCPARP/IP/ICMP/DNS/DHCP硬件抽象层硬件抽象层HAL以太网驱动以太网驱动PPP(LCP/IPCP/CHAP/PAP)PPPOE硬件及板级支持硬件及板级支持BSPPPTPUPnP电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心嵌入式软件技术发展嵌入式软件技术发展形成行业的标准形成行业的标准嵌入式实时操作系统嵌入式实时操作系统嵌入式开发工具嵌入式开发工具各种软件技术各种软件技术行业性嵌入式软件开行业性嵌入式软件开发平台：根据应用的发平台：根据应用的不同要求，今后不同不同要求，今后不同行业会定义其嵌入式行业会定义其嵌入式操作系统、嵌入式支操作系统、嵌入式支撑软件等行业标准撑软件等行业标准高可用（高可用（high available）高可靠（高可靠（high safety）支持多处理器和分布式计支持多处理器和分布式计算算高度集成高度集成编译优化编译优化具有系统设计、具有系统设计、可视化建模、仿可视化建模、仿真和验证功能真和验证功能Java优化技术优化技术多媒体技术多媒体技术小型小型GUI技术技术低功耗技术低功耗技术宽带和无线通信技术宽带和无线通信技术电子科技大学嵌入式软件工程中心电子科技大学嵌入式软件工程中心谢谢！