章嵌入式系统概述.ppt

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1、计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院ZCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学 章嵌入式系统概述 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院ZCOMPUTER SCIENCE AND TECHNO

2、LOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学 嵌入式系统概述嵌入式系统概述“嵌入式系统嵌入式系统”（Embedded System）一）一般指非般指非PC系统，有计算机功能但又不称之系统，有计算机功能但又不称之为计算机的设备或器材。为计算机的设备或器材。IT业面临的业面临的3大任务：大任务：用用PC技术处理人所不能处理的事务；技术处理人所不能处理的事务；使每一传统设备都能连上计算机；使每一传统设备都能连上计算机；数字化产品得到广泛

3、普及。数字化产品得到广泛普及。随着各行业对信息自动化需求的不断提高，随着各行业对信息自动化需求的不断提高，嵌入式系统的应用前景非常广阔。嵌入式系统的应用前景非常广阔。计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院ZCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学 嵌入式系统概述嵌入式系统概述 在后在后PCPC时代，嵌入式系统已经广泛地渗透到科学时代，嵌入式系统已经广泛地渗透到科学研究、工

4、程设计、军事技术、各类产业商业、人研究、工程设计、军事技术、各类产业商业、人们的日常生活等方方面面。们的日常生活等方方面面。7070年代出现了嵌入式系统的概念，此时的嵌入式年代出现了嵌入式系统的概念，此时的嵌入式系统一般不采用操作系统，它们只是实现某个控系统一般不采用操作系统，它们只是实现某个控制功能，使用循环程序处理外界的请求。当应用制功能，使用循环程序处理外界的请求。当应用系统变得越来越复杂的时候，每增加一项新功能，系统变得越来越复杂的时候，每增加一项新功能，都可能需要从头开始设计。所以没有操作系统就都可能需要从头开始设计。所以没有操作系统就成为了一个比较大的缺点。成为了一个比较大的缺点。

5、C C语言使操作系统的开发变得更加简单。从语言使操作系统的开发变得更加简单。从8080年年代开始，出现了各种各样的商用嵌入式操作系统，代开始，出现了各种各样的商用嵌入式操作系统，比较著名的有比较著名的有VxWorksVxWorks、pSOSpSOS和和Windows CEWindows CE等等，等等，近些年，嵌入式近些年，嵌入式LinuxLinux也得到了越来越多的应用。也得到了越来越多的应用。计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院ZCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE

6、AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学 嵌入式系统概述嵌入式系统概述 9090年代后，以计算机和软件为核心的数字年代后，以计算机和软件为核心的数字化技术取得了迅猛发展，掀起了一场数字化技术取得了迅猛发展，掀起了一场数字化技术革命。多媒体技术与化技术革命。多媒体技术与InternetInternet的应的应用迅速普及，消费电子、计算机、通信用迅速普及，消费电子、计算机、通信（3C3C）一体化趋势日趋明显，嵌入式技术）一体化趋势日趋明显，嵌入式技术再度成为一个研究热点。再度成为一个研究热点。综观综观嵌入式技嵌入式技术术的的发发展，

7、大致展，大致经历经历了了4 4个个阶阶段。段。计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院ZCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学 第一阶段是以第一阶段是以单芯片单芯片为核心的可编程控制为核心的可编程控制器系统。这种系统大部分应用于一些专业器系统。这种系统大部分应用于一些专业性极强的工业控制系统中，一般没有操作性极强的工业控制系统中，一般没有操作系统的支持，通过汇编语言程序对

8、系统进系统的支持，通过汇编语言程序对系统进行直接控制，运行结束后清除内存。行直接控制，运行结束后清除内存。主要特点：主要特点：系系统结统结构和功能相构和功能相对单对单一，一，处处理效率理效率较较低，存低，存储储容量容量较较小，几乎没有用小，几乎没有用户户接口。由于接口。由于这这种嵌入式系种嵌入式系统统使用使用简简便、便、价格低廉，当价格低廉，当时时在国内工在国内工业领业领域域应应用用较为较为普遍，但是已普遍，但是已经远远经远远不能适不能适应现应现代化工代化工业业控制和新控制和新兴兴的信息家的信息家电电等等领领域的需求。域的需求。嵌入式系统发展嵌入式系统发展-第一阶段第一阶段计算机科学与技术学院

9、计算机科学与技术学院ZCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学 嵌入式系统发展嵌入式系统发展-第二阶段第二阶段第二阶段是以第二阶段是以嵌入式嵌入式CPUCPU为基础、以为基础、以简单操简单操作系统作系统为核心的嵌入式系统。为核心的嵌入式系统。主要特点：主要特点：CPUCPU种类繁多，通用性比较弱；种类繁多，通用性比较弱；系统开销小，效率高；操作系统具有一定系统开销小，效率高

10、；操作系统具有一定的兼容性和扩展性；应用软件较专业，用的兼容性和扩展性；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。负载以及监控应用程序运行。计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院ZCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学 第三阶段是以第三阶段是以嵌入式操作系统嵌入式操作系统为标志的嵌为标志的嵌入式系

11、统。入式系统。主要特点：主要特点：嵌入式操作系统能运行于各种嵌入式操作系统能运行于各种不同类型的微处理器上，兼容性好；操作不同类型的微处理器上，兼容性好；操作系统内核精小、效率高，并且具有高度的系统内核精小、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、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；具有大量的应用程以及用户界面等功能；具有大量的应用程序接口（序接口（APIAPI），开发应用程序简单；嵌），开发应用程序简单；嵌入式应用软件丰富。入式应用软件丰富。嵌入式系统发展嵌入式系统发展-第三阶段第三

12、阶段计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院ZCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学 嵌入式系统发展嵌入式系统发展-第四阶段第四阶段第四阶段是以第四阶段是以嵌入式嵌入式InternetInternet为标志的嵌为标志的嵌入式系统，这是一个正在迅速发展的阶段。入式系统，这是一个正在迅速发展的阶段。目前大多数嵌入式系统还孤立于目前大多数嵌入式系统还孤立于InternetInt

13、ernet之外，但随着之外，但随着InternetInternet的发展以及的发展以及InternetInternet技术与信息家电、工业控制技术技术与信息家电、工业控制技术等结合日益密切，嵌入式设备与等结合日益密切，嵌入式设备与InternetInternet的结合将代表着嵌入式技术的真正未来。的结合将代表着嵌入式技术的真正未来。计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院ZCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AN

14、D TECHNOLOGY吉林大学吉林大学 嵌入式微处理器在应用数量上远远超过了各种通嵌入式微处理器在应用数量上远远超过了各种通用计算机，一台通用计算机的外部设备中就包含用计算机，一台通用计算机的外部设备中就包含了了5 51010个嵌入式微处理器，键盘、鼠标、软驱、个嵌入式微处理器，键盘、鼠标、软驱、硬盘、显示卡、显示器、网卡、硬盘、显示卡、显示器、网卡、ModemModem、声卡、声卡、打印机、扫描仪、数字相机、打印机、扫描仪、数字相机、USBUSB集线器等均是集线器等均是由嵌入式处理器控制。在制造工业、过程控制、由嵌入式处理器控制。在制造工业、过程控制、通讯、仪器仪表、汽车、军事装备、消费类

15、产品通讯、仪器仪表、汽车、军事装备、消费类产品等方面均是嵌入式计算机的应用领域。等方面均是嵌入式计算机的应用领域。嵌入式系统与一般的嵌入式系统与一般的PCPC机应用系统不同，不同的机应用系统不同，不同的嵌入式系统彼此之间差别也很大。嵌入式系统一嵌入式系统彼此之间差别也很大。嵌入式系统一般功能单一，简单，在兼容性方面要求不高，但般功能单一，简单，在兼容性方面要求不高，但是在大小、成本方面限制较多。是在大小、成本方面限制较多。目前，嵌入式系统还没有比较权威、比较统一的目前，嵌入式系统还没有比较权威、比较统一的定义，人们从不同的角度来理解嵌入式系统，描定义，人们从不同的角度来理解嵌入式系统，描述嵌入

16、式系统。述嵌入式系统。嵌入式系统定义嵌入式系统定义计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院ZCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学 嵌入式系统嵌入式系统描述描述嵌入式系统被定义为：以应用为中心、以嵌入式系统被定义为：以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、应应用系统对功能、可靠性、成本、

17、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。功耗严格要求的专用计算机系统。计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院ZCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学 嵌入式系统由嵌入式系统由嵌入式硬件嵌入式硬件与与嵌入式嵌入式软件软件组成。组成。嵌入式硬件嵌入式硬件以芯片、模板、组件、以芯片、模板、组件、控制器形式埋藏于设备内部。控制器形式埋藏于设备内部。嵌入式软件嵌入式软件是实时多任务操

18、作系统是实时多任务操作系统和各种专用软件，一般固化在和各种专用软件，一般固化在ROMROM或或闪存中。闪存中。嵌入式系统软硬兼施，融为一体，嵌入式系统软硬兼施，融为一体，成为产品，但在开发过程中需要一成为产品，但在开发过程中需要一些开发工具进行辅助开发。些开发工具进行辅助开发。嵌入式系嵌入式系统组统组成成计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院ZCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林

19、大学吉林大学 嵌入式系嵌入式系统统的典型的典型组组成成计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院ZCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学 嵌入式微处理器嵌入式微处理器EMPUEMPU嵌入式微处理器嵌入式微处理器就是和通用计算机的微处理器对就是和通用计算机的微处理器对应的应的CPUCPU。在应用中，一般是将微处理器装配在。在应用中，一般是将微处理器装配在专门设计的电路板上，在

20、母板上只保留和嵌入式专门设计的电路板上，在母板上只保留和嵌入式相关的功能即可，这样可以满足嵌入式系统体积相关的功能即可，这样可以满足嵌入式系统体积小和功耗低的要求。小和功耗低的要求。嵌入式微处理器制造商：嵌入式微处理器制造商：摩托罗拉、英特尔、摩托罗拉、英特尔、IBMIBM、日立、日立、NECNEC、东芝、东芝、AMDAMD、国家半导体、国家半导体、ZilogZilog、IDTIDT、富士通、富士通、AtmelAtmel、太阳、微系统、太阳、微系统、夏普、夏普、OkiOki、飞利浦等。、飞利浦等。主要的嵌入式微主要的嵌入式微处处理器包括：理器包括：Motorola Motorola Power

21、PCPowerPC、Intel PentiumIntel Pentium、Motorola 68000Motorola 68000、strong strong ARMARM、MIPSMIPS、AMDAMD X86 X86系列等等。系列等等。计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院ZCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学 嵌入式微控制器嵌入式微控制器又称为又称为单片机单片机

22、，它将，它将CPUCPU、存储器（少量的存储器（少量的RAMRAM、ROMROM或两者都有）或两者都有）和其它外设和其它外设接口接口封装在同一片集成电路里。封装在同一片集成电路里。嵌入式嵌入式微控制器制造商微控制器制造商：摩托罗拉摩托罗拉、英特英特尔尔、英飞凌科技英飞凌科技、AtmelAtmel、日立日立、NECNEC、三菱三菱、东芝东芝、松下松下、MicrochipMicrochip、富士富士、飞利浦飞利浦、德州仪器德州仪器、三星三星、三洋三洋、索尼索尼、OkiOki、凌阳科技凌阳科技等。等。主要的嵌入式主要的嵌入式微控制器微控制器包括：包括：MCS-51MCS-51、MCS-251MCS-

23、251、MCS-96/196/296MCS-96/196/296、P51XAP51XA、C166/167C166/167、68K68K、Z8Z8、C540C540、PICPIC、AVRAVR等等系列系列。嵌入式微控制器嵌入式微控制器EMCUEMCU计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院ZCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学 嵌入式嵌入式DSPDSP专门专门用来用来对对

24、离散离散时间时间信号信号进进行极快的行极快的处处理理计计算，提高算，提高编译编译效效率和率和执执行速度。在数字行速度。在数字滤滤波、波、FFTFFT、谱谱分析、分析、图图像像处处理等理等领领域域应用广泛应用广泛。DSPDSP正在大量正在大量进进入嵌入式市入嵌入式市场场，目前，目前广泛广泛应应用的是用的是TITI产产品品TMS320C2000TMS320C2000 /C C50005000系列，另外系列，另外IntelIntel和和SiemensSiemens也有相也有相应应的的产产品。品。嵌入式数字信号处理器嵌入式数字信号处理器EDSPEDSP计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院ZCOMP

25、UTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学 ESoC：在一个硅片上实现一个更为复杂在一个硅片上实现一个更为复杂的系统。的系统。各种通用处理器内核将作为各种通用处理器内核将作为SoC设计公司设计公司的标准库，成为的标准库，成为 VLSI设计中一种标准的设计中一种标准的器件，用标准的器件，用标准的VHDL等语言描述。等语言描述。用户只需定义出整个应用系统，仿真通过用户只需定义出整个应用系

26、统，仿真通过后，就可以将设计图交给半导体工厂制作后，就可以将设计图交给半导体工厂制作样品。样品。这样除个别无法集成的器件以外，整个嵌这样除个别无法集成的器件以外，整个嵌入式系统大部分均可集成到一块或几块芯入式系统大部分均可集成到一块或几块芯片中去，应用系统电路板将变得很简洁，片中去，应用系统电路板将变得很简洁，对于减小体积和功耗、提高可靠性非常有对于减小体积和功耗、提高可靠性非常有利。利。嵌入式嵌入式片上系统片上系统ESoC 计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院ZCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCO

27、MPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学 嵌入式系嵌入式系统统硬件硬件目前，国内单片机应用开发已由目前，国内单片机应用开发已由8 8位转向位转向32位嵌入式产品。冰箱用上了位嵌入式产品。冰箱用上了DSP，汽车电，汽车电子全面走向子全面走向32位，通信相关产品更是位，通信相关产品更是32位位处理器的天下。处理器的天下。MCS-51系列系列是单片机普及系列，在各个领是单片机普及系列，在各个领域有广泛的应用，嵌入式设计人员几乎都域有广泛的应用，嵌入式设计人员几乎都掌握该系列。掌握该系列。ARM系列系列32

28、位处理器在低功耗移动通信设位处理器在低功耗移动通信设备方面占有绝对优势。备方面占有绝对优势。Motorola的的M683系列、系列、Power PC系列系列主要用在工控与汽车电子方面。主要用在工控与汽车电子方面。计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院ZCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学 嵌入式系统软件核心包括：嵌入式系统软件核心包括：系统软件系统软件：嵌入式操作系统

29、：嵌入式操作系统 支撑软件支撑软件：嵌入式软件开发平台及工具嵌入式软件开发平台及工具 应用软件应用软件：嵌入式应用软件：嵌入式应用软件 嵌入式系嵌入式系统软统软件核心件核心计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院ZCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学 1 1软软件要求固件要求固态态化存化存储储 为为了提高了提高执执行速度和系行速度和系统统可靠性，嵌入式可靠性，嵌入式系系

30、统统中的中的软软件一般都固化在存件一般都固化在存储储器芯片或器芯片或单单片机本身中，而不是存片机本身中，而不是存贮贮在在磁磁盘盘中。中。2 2软件代码高质量、高可靠性软件代码高质量、高可靠性 尽管半导体技术的发展使处理器速度不断尽管半导体技术的发展使处理器速度不断提高、片上存储器容量不断增加，但在大提高、片上存储器容量不断增加，但在大多数应用中，存储空间仍然是宝贵的，还多数应用中，存储空间仍然是宝贵的，还存在实时性的要求。为此要求程序编写和存在实时性的要求。为此要求程序编写和编译工具的质量要高，以减少程序二进制编译工具的质量要高，以减少程序二进制代码长度、提高执行速度。代码长度、提高执行速度。

31、嵌入式系统软件的特征嵌入式系统软件的特征1 1计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院ZCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学 3 3操作系统软件具有高实时性操作系统软件具有高实时性 在在多多任任务务嵌嵌入入式式系系统统中中，对对各各项项任任务务进进行行统统筹筹兼兼顾顾、合合理理调调度度是是保保证证系系统统功功能能的的关关键键，单单纯纯提提高高处处理理器器的的速速度度是是

32、无无法法完完成成这这些些要要求求的的，也也是是没没有有效效率率的的，这这种种任任务务调调度度只只能能由由优优化化编编写写的的系系统统软软件件来来完完成成，因因此此操操作作系系统统软软件件的的高高实实时时性性是是基基本本要求。要求。嵌入式系统软件的特征嵌入式系统软件的特征2 2计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院ZCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学 通用计算机具有完

33、善的操作系统，应用程通用计算机具有完善的操作系统，应用程序的开发以及完成后的软件都在序的开发以及完成后的软件都在OSOS平台上平台上面运行，但一般不是实时的。面运行，但一般不是实时的。嵌入式系统则不同，应用程序用汇编语言嵌入式系统则不同，应用程序用汇编语言和和C C语言来开发，可以没有操作系统直接语言来开发，可以没有操作系统直接在芯片上运行；但是为了合理地调度多任在芯片上运行；但是为了合理地调度多任务、利用系统资源，用户必须自行选配务、利用系统资源，用户必须自行选配RTOSRTOS开发平台，这样才能保证程序执行的开发平台，这样才能保证程序执行的实时性、可靠性，并减少开发时间，保障实时性、可靠性

34、，并减少开发时间，保障软件质量。软件质量。嵌入式嵌入式实时实时操作系操作系统统计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院ZCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学 一般来说，操作系统内核只提供基本的功一般来说，操作系统内核只提供基本的功能，如建立和管理进程、管理设备等。但能，如建立和管理进程、管理设备等。但是，一些桌面操作系统，如是，一些桌面操作系统，如WindowsWind

35、ows等，等，将许多功能引入内核，操作系统的内核变将许多功能引入内核，操作系统的内核变得越来越大。内核变大使得占用的资源增得越来越大。内核变大使得占用的资源增多，剪裁起来很麻烦。多，剪裁起来很麻烦。嵌入式操作系嵌入式操作系统统采用微内核采用微内核结结构，内核只构，内核只提供基本的功能，比如：任提供基本的功能，比如：任务务的的调调度、任度、任务务之之间间的通信与同步、内存管理、的通信与同步、内存管理、时钟时钟管管理等。其它的理等。其它的应应用用组组件，比如网件，比如网络络功能、功能、文件系文件系统统等均工作在用等均工作在用户态户态，以系，以系统进统进程程或函数或函数调调用的方式工作。因而系用的方

36、式工作。因而系统统都是可都是可裁减的，用裁减的，用户户可以根据自己的需要可以根据自己的需要选选用相用相应应的的组组件。件。嵌入式嵌入式实时实时操作系操作系统统特点特点 1 1微内核结构微内核结构计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院ZCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学 任务的调度有三种方式：任务的调度有三种方式：可抢占式调度可抢占式调度、不可抢不可抢占式调度占式调度

37、和和时间片轮转调度时间片轮转调度。不可抢占式调度：不可抢占式调度：一个任务一旦获得一个任务一旦获得CPUCPU就独占就独占CPUCPU运行，除非由于某种原因，它决定放弃运行，除非由于某种原因，它决定放弃CPUCPU的的使用权；使用权；可抢占式调度：可抢占式调度：基于任务优先级，当前正在运行基于任务优先级，当前正在运行的任务可以随时让位给优先级更高的处于就绪态的任务可以随时让位给优先级更高的处于就绪态的其它任务；的其它任务；时间片轮转调度：时间片轮转调度：当两个或两个以上任务有同样当两个或两个以上任务有同样的优先级，不同任务轮转地使用的优先级，不同任务轮转地使用CPUCPU，直到系统，直到系统分

38、配的分配的CPUCPU时间片用完。时间片用完。目前，大多数嵌入式操作系统对不同优先级的任目前，大多数嵌入式操作系统对不同优先级的任务采用基于优先级的务采用基于优先级的抢占式调度法抢占式调度法，对相同优先，对相同优先级的任务则采用级的任务则采用时间片轮转调度法时间片轮转调度法。嵌入式嵌入式实时实时操作系操作系统统特点特点 2 2任务调度任务调度计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院ZCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIEN

39、CE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学 多数嵌入式系统对时间的要求较高，称之多数嵌入式系统对时间的要求较高，称之为为实时系统实时系统。有两种类型的实时系统：有两种类型的实时系统：硬实时系统硬实时系统和和软软实时系统实时系统。软实时系统软实时系统并不要求限定某一任务必须在并不要求限定某一任务必须在一定的时间内完成，只要求各任务运行得一定的时间内完成，只要求各任务运行得越快越好；越快越好；硬硬实时实时系系统统对对系系统统响响应时间应时间有有严严格要求，格要求，一旦系一旦系统统响响应时间应时间不能不能满满足，就可能会引足，就可能会引起系起系统统崩崩溃溃或致命的或致命的错误错误，一般在工，

40、一般在工业业控控制中制中应应用用较较多。多。嵌入式嵌入式实时实时操作系操作系统统特点特点 3 3硬实时和软实时硬实时和软实时计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院ZCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学 一些桌面操作系统使用了虚拟存储器的概念。一些桌面操作系统使用了虚拟存储器的概念。采用段式管理、页式管理、或段页式管理。采用段式管理、页式管理、或段页式管理。但是，大多数

41、但是，大多数嵌入式系统不使用虚存技术嵌入式系统不使用虚存技术，对内存的访问是直接的，使用物理地址；而对内存的访问是直接的，使用物理地址；而且，大多数嵌入式操作系统对内存空间没有且，大多数嵌入式操作系统对内存空间没有保护，各个进程共享同一个运行空间。一个保护，各个进程共享同一个运行空间。一个进程在执行前，系统必须为它分配足够的连进程在执行前，系统必须为它分配足够的连续地址空间，然后全部载入主存储器。续地址空间，然后全部载入主存储器。由此可见，嵌入式系统的开发人员必须参与由此可见，嵌入式系统的开发人员必须参与系统的内存管理，系统的内存管理，对软件中的一些内存操作对软件中的一些内存操作必须格外小心必

42、须格外小心。嵌入式嵌入式实时实时操作系操作系统统特点特点 4 4内存管理内存管理计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院ZCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学 嵌入式操作系统内核可以在嵌入式操作系统内核可以在FlashFlash上直接上直接运行，也可以加载到内存中运行。运行，也可以加载到内存中运行。FlashFlash的运行方式的运行方式，是把内核的可执行映，是把内核的

43、可执行映像烧写到像烧写到FlashFlash上，系统启动时从上，系统启动时从FlashFlash的的某个地址开始执行。这种方法实际上是很某个地址开始执行。这种方法实际上是很多嵌入式系统所采用的方法。多嵌入式系统所采用的方法。内核加载方式内核加载方式是把内核的压缩文件存放在是把内核的压缩文件存放在FlashFlash上，系统启动时读取压缩文件在内上，系统启动时读取压缩文件在内存里解压，然后开始执行。这种方式相对存里解压，然后开始执行。这种方式相对复杂一些，但是运行速度可能更快，因为复杂一些，但是运行速度可能更快，因为RAMRAM的存取速率要比的存取速率要比FlashFlash高。高。嵌入式嵌入式

44、实时实时操作系操作系统统特点特点 5 5内核加载方式内核加载方式计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院ZCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学 嵌入式系统主要应用领域嵌入式系统主要应用领域1 1国防工业、军事工业、兵器工业：国防工业、军事工业、兵器工业：各种武器控制各种武器控制（火炮控制、导弹控制、智能炸弹制导引爆装置）（火炮控制、导弹控制、智能炸弹制导引爆装置）、坦克

45、、舰艇、轰炸机等陆海空各种军用电子装、坦克、舰艇、轰炸机等陆海空各种军用电子装备，雷达、电子对抗军事通信装备，野战指挥作备，雷达、电子对抗军事通信装备，野战指挥作战用各种专用设备等。我国嵌入式计算机最早用战用各种专用设备等。我国嵌入式计算机最早用于导弹控制。于导弹控制。计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院ZCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学 嵌入式系统主要应用领域

46、嵌入式系统主要应用领域2 2信息家电、民用设备：信息家电、民用设备：各种信息家电产品，如数各种信息家电产品，如数字电视机、机顶盒，数码相机，字电视机、机顶盒，数码相机，VCDVCD、DVDDVD音响设音响设备，可视电话，家庭网络设备，洗衣机，网络冰备，可视电话，家庭网络设备，洗衣机，网络冰箱，网络空调，智能玩具，其他消费类电子产品箱，网络空调，智能玩具，其他消费类电子产品等。等。计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院ZCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHN

47、OLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学 嵌入式系统主要应用领域嵌入式系统主要应用领域3 3工业：工业：各种智能测量仪表、智能卡、数控各种智能测量仪表、智能卡、数控装置、可编程控制器、控制机、分布式控装置、可编程控制器、控制机、分布式控制系统、现场总线仪表及控制系统、工业制系统、现场总线仪表及控制系统、工业机器人、智能机器人、智能传感器、机电机器人、智能机器人、智能传感器、机电一体化机械设备、车载导航器、汽车电子一体化机械设备、车载导航器、汽车电子设备、车辆与交通工程等。设备、车辆与交通工程等。计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院ZCOMPU

48、TER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学 嵌入式系统主要应用领域嵌入式系统主要应用领域4 4商业：商业：各类收款机、电子秤、条形码阅各类收款机、电子秤、条形码阅读机、商用终端、银行点钞机、读机、商用终端、银行点钞机、ICIC卡输卡输入设备、取款机、自动柜员机、自动服入设备、取款机、自动柜员机、自动服务终端、防盗系统、各种银行专业外围务终端、防盗系统、各种银行专业外围设备、智能金融器具

49、、远程教育。设备、智能金融器具、远程教育。计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院ZCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学 嵌入式系统主要应用领域嵌入式系统主要应用领域5 5办公自动化：办公自动化：复印机、打印机、传真机、扫描仪、复印机、打印机、传真机、扫描仪、其他计算机外围设备、掌上电脑、激光照排系统、其他计算机外围设备、掌上电脑、激光照排系统、安全监控设备、媒体手机、

50、移动电话、寻呼机、安全监控设备、媒体手机、移动电话、寻呼机、个人数字助理（个人数字助理（PDAPDA）、变频空调设备、通信终端、）、变频空调设备、通信终端、程控交换机、网络浏览器、网络设备（路由器、程控交换机、网络浏览器、网络设备（路由器、交换机、交换机、Web serverWeb server、网络接入盒等）、网络工、网络接入盒等）、网络工程、录音录象及电视会议设备、数字音频广播系程、录音录象及电视会议设备、数字音频广播系统等。统等。计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院ZCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOL