ARM处理器结构和选型
RISC体系结构 ARM微处理器的寄存器结构 ARM微处理器的指令结构 ARM微处理器的选型
RISC体系结构
RISC：Reduced Instruction Set Computer， 精简指令集计算机的缩写，与CISC对应。占 20%的精简指令在程序中占80%，占80%的复 杂指令在程序中占20%。
uCos-II
uCos-II是一个典型的实时操作系统，目前流 行的是第二个版本，即uCos-II。该操作系统 短小精悍，是研究和学习实时操作系统的首 选。
特点：结构简单，源代码公开、代码结构清 晰、注释详细、组织有条理、可移植性好、 可裁减和可固化等，非常容易学习，非免费。
嵌入式操作系统的选择
RISC结构优先选取使用频率最高的简单指令， 避免复杂指令；将指令长度固定，减少指令格 式和寻址方式（2~3种）的种类；使用单周期 指令，便于流水线操作执行；数据处理只对寄 存器操作，只有加载/存储指令可以访问存储 器；采用特别的技术以降低功耗。
ARM微处理器的寄存器结构
共37个寄存RM处理器的处理能力。
芯片内存储器的容量，一般都不大，需外扩存 储器。
片内外围电路的选择和扩展。不同的ARM根 据不同的应用领域，内部集成了部分功能模块， 称之为片内外围电路。可简化系统设计，提高 系统的可靠性。
典型的嵌入式操作系统
Linux、WinCE、VxWorks、 Uclinux-II、Palm OS、 QNX、LynxOS、OS-9、 Windows XP Embedded、eCos、 NucleusPLUS等。
支持两种指令结构：ARM指令集（32位指令） 和Thumb指令集（16位指令）。
Thumb指令集位ARM指令集的功能子集，但 与等价的ARM代码相比较，可节省30%~40% 的空间，同时具备32位代码的优点。
ARM微处理器的选型
ARM微处理器内核是否具有MMU（内存管理 功能），以支持嵌入式操作系统（除 ucLinux）。
VxWorks
WindRiver 公司专门为实时嵌入式系统设计开 发的操作系统软件。主要应用在单板机、数据 网络(以太网交换机、路由器)和通信方面等多 方面。其特点：可靠、实时、可裁减，支持多 种CPU，非免费，价格昂贵。
特点：十分灵活，具有多大1800多个功能强大 的应用程序接口（API）；实时性非常好，可 靠性高，军工、航天等高精尖产品多采用该系 统。
典型的嵌入式操作系统
现代信息社会的高效性、协同性客观上要求软 件的编写便于多人分工合作、编写的软件具有 可重用性，软件日趋复杂等。所有这些迫切需 要有一个屏蔽底层硬件的、功能强大的操作系 统来支持。
而嵌入式系统往往对实时性要求很高。所以嵌 入式软件的核心是嵌入式实时多任务操作系统， 即RTOS(Real Time Operation System)。
嵌入式操作系统分类
从嵌入式系统的商业模式来分类，可以分为 商用型和免费型： ① 商用型：功能稳定、可靠、有完善的技术 支持和售后服务，但价格昂贵。 ② 免费型：价格优势，如Linux和uCos。
嵌入式操作系统分类
从实时性的角度来分类，可以分为强实时、 弱实时和无实时。 ① 强实时：响应时间在毫秒或微秒级数量级 上(如航空/航天控制装配)，如VxWorks。 ② 弱实时：其响应时间在毫秒～几秒的数量 级上，其实时性的要求比强实时系统要差一些 (如电子菜谱的查询)。 ③ 无实时：没有实时特点的嵌入式操作系统。
Linux
Linux是免费的、开源的操作系统。 在所有操作系统中，Linux是一个发展最快，应
用最为广泛的操作系统，由Linux本身的特性决 定了它成为嵌入式开发中操作系统的首选。
Linux已经成为全球第二大操作系统，预计在服 务器市场上，Linux在未来几年内将以每年25% 的速度增长，中国的Linux市场将保持40%左右 的增长速度。
典型的嵌入式操作系统
图1 基于RTOS的编程
嵌入式操作系统分类
从嵌入式系统的应用来分类，可以分为面向 低端设备的嵌入式操作系统和面向高端设备的 嵌入式操作系统。
① 低端：各种工业控制系统、计算机外设、 民用消费品的微波炉、洗衣机、冰箱等，如 μcos；
② 高端：信息化家电、掌上电脑、机顶盒、 WAP手机、路由器等，如VxWorks、QNX、 Windows CE和Linux。
31个通用寄存器，包括程序计数器（PC）。 R0~R7：未分组寄存器；R8~R12：有两种物 理寄存器；R13、R14：有六种物理寄存器； R15：一种。
6个状态寄存器，标志CPU的工作状态及程序 的运行状态。
ARM有7种不同的处理器模式，每种模式下均 有一组相应的寄存器与之对应。
ARM微处理器的指令结构
嵌入式操作系统的选择分类 嵌入式操作系统的选择标准
嵌入式操作系统的选择分类
没有标准的操作系统，都是针对某狭窄领域； 没有优先级别的操作系统，容易执行、调试，
在设计过程中较容易，但应用程序的开发人员 要时刻注意CPU执行任务的时间； 有优先级别的操作系统，解放了应用程序开发 者，但带来了很多外在复杂性； 更改的桌面操作系统，功能完成，但可能出现 资源危机，处理器的性能也要求较高。
Windows CE
Windows CE是微软的产品，C代表Compact 袖珍、Consuimer消费者、Connectivity通信、 Companion伴侣，E代表Electronics电子产品。
特点：模块化、结构化、基于Win32应用程序 接口、与处理器无关，弱实时性，非免费。
可使用Windows上的编程工具、使用同样的函 数和编程风格，只需简单修改和移植就可以在 WinCE上运行。
嵌入式操作系统的选择标准
首先考虑操作系统是否支持选择的硬件系统； 其次要考虑开发工具是否易学易用； 第三要考虑该系统是否能满足系统要求； 还要考虑以下因素：成本，技术支持，可移植