计算机硬件的软件包装，提供了性能稳定、 计算机硬件的软件包装，提供了性能稳定、 安全、效率高，便于使用的虚拟机 安全、效率高， （Virtual Machine） ）
嵌入式操作系统
操作系统的功能
处理器的管理
中断的管理 多任务的调度
存储的管理 设备的管理 文件的管理 网络通信的管理 提供用户接口
嵌入式操作系统
软件技术的进步使嵌入式系统不断完善
早期采用汇编语言， 早期采用汇编语言，不采用操作系统 现在使用高级语言， 现在使用高级语言，采用操作系统
嵌入式系统向纵深化方向发展
应用充分普及：工业控制、数字化通讯、 应用充分普及：工业控制、数字化通讯、 数字化家电
汽车：50个以上的嵌入式微处理器 汽车： 个以上的嵌入式微处理器 飞机： 个以上嵌入式系统 飞机：70个以上嵌入式系统
嵌入式操作系统
应用软件、操作系统、 应用软件、操作系统、计算机硬件的关系
下层是上层的基础， 下层是上层的基础，上层是下层的的扩展
嵌入式操作系统
操作系统的作用
计算机硬件系统与应用程序之间的接口， 计算机硬件系统与应用程序之间的接口，提 供了操作计算机硬件的API函数 供了操作计算机硬件的 函数
文件读写
任务
嵌入式操作系统的任务
第一次使用机载数字计算机控制：1965年发射的 第一次使用机载数字计算机控制： 年发射的Gemini3号 号 年发射的 第一次通过容错来提高可靠性： 年阿波罗4号 土星5号 第一次通过容错来提高可靠性：1968年阿波罗 号、土星 号 年阿波罗
嵌入式系统走向成熟1971-1989 嵌入式系统走向成熟
嵌入式系统的基本概念
嵌入式系统的发展方向
高性能，可靠性，低功耗， 高性能，可靠性，低功耗，廉价
嵌入式系统的基本概念
嵌入式系统的发展历程
嵌入式系统出现于20世纪 年代 嵌入式系统出现于 世纪60年代，40多年来 世纪 年代， 多年来 随着计算机技术、电子信息技术的发展， 随着计算机技术、电子信息技术的发展，嵌入 式系统的各项技术蓬勃发展，市场迅猛扩大， 式系统的各项技术蓬勃发展，市场迅猛扩大， 已深入到生产和生活的各个角落 嵌入式系统发展的三个阶段
构造方法
以应用为中心，以计算机技术为基础，采用可剪裁的软硬件， 以应用为中心，以计算机技术为基础，采用可剪裁的软硬件， 适用于对功能、可靠性、成本， 适用于对功能、可靠性、成本，体积功耗等有严格要求的专 用计算机系统，用于实现对其他设备的控制、 用计算机系统，用于实现对其他设备的控制、监视或管理等 功能
嵌入式系统比桌面通用系统可用资源少得多
为降低系统的成本，降低功耗， 为降低系统的成本，降低功耗，系统资源配置采用够 用应行的原则
嵌入式系统开发要使用专用的工具和特殊的方法
开发：交叉编译器， 开发：交叉编译器，交叉链接器 调试：仿真器、 调试：仿真器、虚拟机 更新： 更新：在线升级
嵌入式系统与通用系统的区别（7） 嵌入式系统与通用系统的区别（ ）
形式1： 形式 ： void main() { 系统初始化; 系统初始化 while(1) { 函数1 函数 函数2 函数 函数3 函数 …… } } 形式2： 形式 ： void main() { 系统初始化; 系统初始化 while(1); } ISR1() {函数 函数1;} 函数 ISR2() {函数 函数2;} 函数 ISR3() {函数 函数3;} 函数 ……
嵌入式微处理器32位 嵌入式微处理器 位、64位 位 嵌入式系统开发工具十分丰富 形成了嵌入式系统开发产业
嵌入式系统与通用系统的区别（1） 嵌入式系统与通用系统的区别（ ）
嵌入式系统中运行的任务是专用而确定的
心脏监视嵌入式系统，只需要运行信号输入、处理、 心脏监视嵌入式系统，只需要运行信号输入、处理、 心电图显示的任务 如果要更改任务， 如果要更改任务，需要对整个系统进行重新设计
嵌入式系统的特点
集软硬件于一体的， 集软硬件于一体的，可独立工作的计算机系统 可编程的电子器件 使宿主设备具有智能性 专用性强 可裁减性好 实时性与可靠性好 功耗低
嵌入式系统的构成
微处理器 存储器-EEPROM、FLASH、SDRAM 存储器 、 、 外设器件 I/O端口 端口
嵌入式系统常用芯片
嵌入式微处理器的应用范围
桌面通用系统需要支持大量的、 桌面通用系统需要支持大量的、需求多样的应 用程序
对系统中运行的程序不作假设 程序升级、 程序升级、更新方便
嵌入式系统与通用系统的区别（2） 嵌入式系统与通用系统的区别（ ）
嵌入式系统往往对实时性提出很高的要求 实时系统： 实时系统：指系统能够在限定的响应时间 中，提供所需水平的服务 嵌入式实时系统可分为： 嵌入式实时系统可分为：
第一台机载专用数字计算机是美国海军为轰炸机“民团团员” 第一台机载专用数字计算机是美国海军为轰炸机“民团团员”号研 制的多功能数字分析器(Verdan) 制的多功能数字分析器 1962年美国乙烯厂实现了工业装置中的第一个直接数字控制系统 年美国乙烯厂实现了工业装置中的第一个直接数字控制系统
1965-1970年，第三代集成电路化计算机系统的应用 年
国产嵌入式实时操作系统
HOPEN DeltaOS SmartOS
嵌入式系统与通用系统的区别（4） 嵌入式系统与通用系统的区别（ ）
嵌入式系统运行需要高可靠性保障， 嵌入式系统运行需要高可靠性保障，比 桌面系统的故障容忍能力要弱很多 嵌入式系统需要忍受长时间、 嵌入式系统需要忍受长时间、无人值守 条件下的运行 嵌入式系统运行环境恶劣
嵌入式系统开发是一项综合的计算机应 用技术
系统结构：处理器中的控制寄存器 系统结构： 汇编语言：操纵外部设备、 汇编语言：操纵外部设备、端口 操作系统：设置运行任务、通讯、 操作系统：设置运行任务、通讯、互斥 编译原理：交叉编译、 编译原理：交叉编译、bootloader加载 加载
嵌入式系统的基本概念
强实时型： 强实时型：us-ms级 级 一般实时型： 一般实时型：ms-s级 级 弱实时型： 级以上 弱实时型：s级以上
嵌入式系统与通用系统的区别（3） 嵌入式系统与通用系统的区别（ ）
嵌入式系统中使用的一般是实时操作系统 嵌入式实时操作系统数量众多
VxWorks Windows CE pSOS uCOS
嵌入式系统的出现和兴起（ 嵌入式系统的出现和兴起（1960-1970） ） 嵌入式系统走向成熟、软件、硬件不断完善（ 嵌入式系统走向成熟、软件、硬件不断完善（1971-1989） ） 嵌入式系统向纵深化方向发展（ 现在） 嵌入式系统向纵深化方向发展（1990-现在） 现在
嵌入式系统的出现和兴起1960-1970 嵌入式系统的、 额外的 的要求 增加2%-4%的CPU负担 增加 的 负担 增加产品的成本
嵌入式操作系统概念
嵌入式操作系统中常用的概念
编程模式 任务 代码临界段 资源共享 互斥 死锁 任务间通信 时钟节拍 内核调度类型 调度算法 可重入函数
编程模式
传统的单片机采用循环+中断模式 前后台系统 传统的单片机采用循环 中断模式—前后台系统 中断模式 嵌入式系统采用多任务模式
嵌入式操作系统
嵌入式操作系统的分类
通用型分类
通用型嵌入式操作系统—用于多种不同的应用中， 通用型嵌入式操作系统 用于多种不同的应用中， 用于多种不同的应用中 用于多种不同的芯片构架中，例如Window 用于多种不同的芯片构架中，例如 CE,VxWorks,Linux,uCOS等 等 专用型嵌入式操作系统—用于特定应用或特定芯 专用型嵌入式操作系统 用于特定应用或特定芯 片构架，例如Symbian,Palm OS 片构架，例如
必须对事件进行正确的响应 按时间片响应事件， 按时间片响应事件，事件响应的时间没有要求
嵌入式操作系统
大多数嵌入式系统都是实时操作系统 实时操作系统的特点
使用优先级实现多任务的调度 任务的切换时间与任务数无关
系统负荷不大于70% 系统负荷不大于
中断延时时间是可预知的
中断延时时间： 中断延时时间：CPU响应中断到执行中断服务 响应中断到执行中断服务 程序之间的时间
第1章 嵌入式实时操作系统的基本概念 章
本章内容
嵌入式系统的基本概念 嵌入式操作系统的基本概念 实时操作系统的概念 uCOS-II简介 简介
嵌入式系统的基本概念
嵌入式系统出现的原因
设备智能化的要求 处理器应用领域扩展的要求
嵌入式系统的含义
嵌入到对象系统中，实现智能化控制的计算机系统 有别于 嵌入到对象系统中，实现智能化控制的计算机系统—有别于 通用的计算机系统 具有较强的处理能力，一般为32位单片机 位单片机—有别于单片机机 具有较强的处理能力，一般为 位单片机 有别于单片机机 系统 三要素：嵌入性、专用性、 三要素：嵌入性、专用性、计算机系统
第一代电子管计算机（ ），无法满足嵌入式计 第一代电子管计算机（1946-1957），无法满足嵌入式计 ）， 算所要求的体积小、重量轻、耗电小、可靠性高、 算所要求的体积小、重量轻、耗电小、可靠性高、实时性 强等要求 60年代，第二代晶体管计算机系统开始应用： 年代， 年代 第二代晶体管计算机系统开始应用：
嵌入式系统大发展是在微处理器问世以后
1971年11月，Intel公司推出了第一片微处理器 年 月 公司推出了第一片微处理器 Intel4004
人门再也不必为设计一台专用机而研制专用的电路、 人门再也不必为设计一台专用机而研制专用的电路、专用 的运算器，只需要以微处理器为基础进行设计 的运算器，
1976年，第一个单片机Intel8048出现 年 第一个单片机 出现 1982年第一个 年第一个DSP出现，比同期的 出现， 年第一个 出现 比同期的CPU运算速度 运算速度 快10-50倍 倍 80年代后期，第三代 年代后期， 年代后期 第三代DSP出现 出现