嵌入式操作系統(tǒng)復習

1、yC/OS-II口Micrium公司產(chǎn)品口公開源碼（教育免費，商業(yè)收費）口實時操作系統(tǒng)口基于優(yōu)先級搶占式多任務調度口功能不完善：多任務管理和簡單內存管理口內核精簡：幾KB幾十KB口可裁減性好、可移植性好口最新版本2.86口工具鏈：GCC,KeilMDK-ARM,IAREWARM等第一章操作系統(tǒng)：一組控制和管理計算機軟、硬件資源，為用戶提供便捷使用計算機的程序的集合是連接硬件和軟件的橋梁作用：OS作為用戶與計算機之間的接口；OS作為計算機系統(tǒng)資源的管理者；對資源的管理體現(xiàn)在：（1）處理機管理用于分配和控制處理機（2）存儲器管理主要負責內存的分配和回收（3）I/O設備管理一一負責I/O設備的分配與

2、操縱（4）文件管理負責文件的存取、共享和保護。特點：并發(fā)性、共享性、虛擬性和不確定性（異步）；構成：任務管理、存儲器管理、設備管理、文件管理、用戶接口1、什么是嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng)（EOS）一種支持嵌入式系統(tǒng)應用的操作系統(tǒng)軟件，是嵌入式系統(tǒng)極為重要的組成部分通常包括與硬件相關的底層驅動軟件、系統(tǒng)內核、設備驅動接口、通信協(xié)議、圖形界面等具有通用操作系統(tǒng)的基本特點能夠有效管理越來越復雜的系統(tǒng)資源能夠把硬件虛擬化，簡化的驅動程序移植和維護能夠提供庫函數(shù)、驅動程序、工具集以及應用程序2、嵌入式操作系統(tǒng)的優(yōu)缺點口優(yōu)點（利大于弊）程序的設計和擴展變得容易，移植性好任務分析成模塊，簡化應用程序的設計

3、：對實時性要求苛刻的事件得到了快速、可靠的處理通過有效的系統(tǒng)服務，使得系統(tǒng)資源得到更好的利用口缺點：額外的存儲開銷25%的CPU額外負荷內核的費用3、嵌入式操作系統(tǒng)的構成1）初始化工作應用初始化：初始化任務的運行環(huán)境請求分配內存c)創(chuàng)建任務d)創(chuàng)建隊列e)創(chuàng)建管道f)創(chuàng)建事件組g)創(chuàng)建信號量h)注冊中斷處理程序2)多任務管理任務管理是嵌入式操作系統(tǒng)的核心a)任務控制例程b)任務調度任務調度策略任務狀態(tài)設置e)任務通信Ifll.dJll.即血1巾中斷IKIiudincnlpC曲制Df川iiilfijll畑耀jlhnriVilBT.誡加巒nJ1ii汗訕I(yè)冊貿QCtfilnriflnSIntEcii

4、O隨網(wǎng)a誦驗畑tQ假r訓fifubiFj：mII電陸n険11)i.hIrHklr*II花liiidjl如欣IulMim-ictl)3)內存管理I/O管理5)文件系統(tǒng)圖形用戶接口備注：操作系統(tǒng)內核包括：任務管理、內存管理4、嵌入式系統(tǒng)的組成口嵌入式系統(tǒng)一般由嵌入式硬件和軟件組成口硬件以微處理器為核心集成存儲器和系統(tǒng)專用的輸入/輸出設備口軟件包括：初始化代碼及驅動、嵌入式操作系統(tǒng)和應用程序等，這些軟件有機地結合在一起，形成系統(tǒng)特定的一體化軟件。5、嵌入式操作系統(tǒng)與通用操作系統(tǒng)的區(qū)別口嵌入式系統(tǒng)是不同于通用計算機系統(tǒng)的一種專用計算機系統(tǒng)口不以獨立的物理設備的形態(tài)出現(xiàn)，即：它沒有一個統(tǒng)一的外觀，它的部

5、件根據(jù)主體設備以及應用的需要，嵌入在該設備的內部，發(fā)揮著運算、處理、存儲以及控制等作用。書本P7區(qū)別體現(xiàn)在：地址空間內存管理應用方式課件：通用計算機與嵌入式系統(tǒng)對比嵌入述系統(tǒng)通用I：卜那機棗銃外觀迪特，面向隔用.各不相同具有臺式機、筆記豐尊標準外觀組腔面向應式越處浬器總踐和件部擺1多集咸在處理器內部，戟件與謹件修密集成在一起通用處理蠟、標準總線利外設軟科和硬杵相對獨立安轅押載話行方式基于固定謹件”口動話行.不可慨及用戶可艮任意選擇運行或慘改生成啟再運廳卄屋平合采用交叉開雄方式開境平白一股采用通用計燈桝幵發(fā)平白足通用計萍機二執(zhí)開發(fā)性一般不能再啟編捏開發(fā)應用程序可亜新編制應用稈序網(wǎng)定.碗用軟件與操

6、作至城建合悴在累軌中運行爭種爭樣與彗系統(tǒng)柑互獨6、嵌入式系統(tǒng)的一些特點嵌入式操作系統(tǒng)在嵌入式系統(tǒng)中并不是必須的1、嵌入式系統(tǒng)通常是形式多樣、面向特定應用的一般用于特定的任務，其硬件和軟件都必須高效率地設計，量體裁衣、去除冗余，而通用計算機則是一個通用的計算平臺。它通常都具有低功耗、體積小、集成度高等特點，能夠把通用微處理器中許多由板卡完成的任務集成在芯片內部。嵌入式軟件是應用程序和操作系統(tǒng)兩種軟件的一體化程序。2、嵌入式系統(tǒng)得到多種類型的處理器和處理器體系結構的支持通用計算機采用少數(shù)的處理器類型和體系結構，而且主要掌握在少數(shù)大公司手里。嵌入式系統(tǒng)可采用多種類型的處理器和處理器體系結構。在嵌入式

7、微處理器產(chǎn)業(yè)鏈上，IP設計、面向應用的特定嵌入式微處理器的設計、芯片的制造已相成巨大的產(chǎn)業(yè)。大家分工協(xié)作，形成多贏模式。有上千種的嵌入式微處理器和幾十種嵌入式微處理器體系結構可以選擇。3、嵌入式系統(tǒng)通常極其關注成本4、嵌入式系統(tǒng)有實時性和可靠性的要求一方面大多數(shù)實時系統(tǒng)都是嵌入式系統(tǒng)另一方面嵌入式系統(tǒng)多數(shù)有實時性的要求，軟件一般是固化運行或直接加載到內存中運行，具有快速啟動的功能。并對實時的強度要求各不一樣，可分為硬實時和軟實時。嵌入式系統(tǒng)一般要求具有出錯處理和自動復位功能，特別是對于一些在極端環(huán)境下運行的嵌入式系統(tǒng)而言，其可靠性設計尤其重要。在大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)的軟件中一般都包括一些機制，比如

8、硬件的看門狗定時器，軟件的內存保護和重啟動機制。5、嵌入式系統(tǒng)使用的操作系統(tǒng)一般是適應多種處理器、可剪裁、輕量型、實時可靠、可固化的嵌入式操作系統(tǒng)由于嵌入式系統(tǒng)應用的特點，像嵌入式微處理器一樣，嵌入式操作系統(tǒng)也是多姿多彩的。大多數(shù)商業(yè)嵌入式操作系統(tǒng)可同時支持不同種類的嵌入式微處理器。可根據(jù)應用的情況進行剪裁、配置。嵌入式操作系統(tǒng)規(guī)模小，所需的資源有限如內核規(guī)模在幾十KB。一般包括一個實時內核，其調度算法一般采用基于優(yōu)先級的可搶占的調度算法。目前一些操作系統(tǒng)還提供了HA(HighAvailable)機制。嵌入式操作系統(tǒng)能與應用軟件一樣固化運行。6、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)需要專門工具和特殊方法a)多數(shù)嵌入

9、式系統(tǒng)開發(fā)意味著軟件與硬件的并行設計和開發(fā)，其開發(fā)過程一般分為幾個階段：1)產(chǎn)品定義2)軟件與硬件設計與實現(xiàn)3)軟件與硬件集成產(chǎn)品測試與發(fā)布5)維護與升級口由于嵌入式系統(tǒng)資源有限，一般不具備自主開發(fā)能力，產(chǎn)品發(fā)布后用戶通常也不能對其中的軟件進行修改，必須有一套專門的開發(fā)環(huán)境?？谠撻_發(fā)環(huán)境包括專門的開發(fā)工具(包括設計、編譯、調試、測試等工具)，采用交叉開發(fā)的方式進行7、嵌入式操作系統(tǒng)的特點P61)可裁剪性2)強實時性3)可移植性4)可擴展性8、“C/OS-II的特點有源代碼源代碼公開的實時操作系統(tǒng)可移植性MC/OS-II的源代碼使用一致性很強的ANSIC編寫,與微處理器相關的代碼使用匯編語言編寫

10、的。3)可固化只要是具備合適的系列軟件工具，就可以將MC/OS-II嵌入到產(chǎn)品中作為產(chǎn)品的一部分可裁剪用戶可以在應用程序中通過語句#defineconstants來定義所需的pC/OS-II功能模塊，以減少不必要的存儲空間的開支可剝奪性pC/OS-II是完全可剝奪的實時型內核，即pC/OS-II總是運行就緒條件下優(yōu)先級最高的任務多任務pC/OS-II可以管理64個任務，支持56個用戶任務，8個系統(tǒng)保留任務。賦予每個任務的優(yōu)先級必須是不同的，這意味著pC/OS-II不支持時間片輪轉調度算法可確定性絕大多數(shù)pC/OS-II的函數(shù)調用和服務執(zhí)行時間具有可確定性。用戶可以知道執(zhí)行了多長時間任務棧pC/

11、OS-II的每個任務都有自己的任務棧，它允許每個任務有不同的棧空間系統(tǒng)服務pC/OS-II提供很多系統(tǒng)服務，如信號量、事件標志、消息郵箱、消息隊列、塊兒大小固定的內存申請與釋放及時間管理函數(shù)等。中斷管理中斷可以使正在執(zhí)行的任務暫時掛起。如果pC/OS-II優(yōu)先級更高的任務被該中斷喚醒，則高優(yōu)先級的任務在中斷嵌套全部退出后立即執(zhí)行，中斷嵌套的數(shù)量可以達到255層。9、嵌入式系統(tǒng)、嵌入式操作系統(tǒng)的區(qū)別第二章1、嵌入式軟件的交叉開發(fā)環(huán)境口交叉開發(fā)環(huán)境是指用于嵌入式軟件開發(fā)的所有工具軟件的集合，一般包括文本編輯器、交叉編譯器、交叉調試器、仿真器、下載器等工具?？诮徊骈_發(fā)環(huán)境由宿主機和目標機組成，宿主機

12、與目標機之間在物理連接的基礎上建立起邏輯連接。宿主機(Host):是用于開發(fā)嵌入式系統(tǒng)的計算機。一般為PC機(或者工作站)，具備豐富的軟硬件資源，為嵌入式軟件的開發(fā)提供全過程支持。目標機(Target)：即所開發(fā)的嵌入式系統(tǒng)，是嵌入式軟件的運行環(huán)境，其硬件軟件是為特定應用定制的。在開發(fā)過程中，目標機端需接收和執(zhí)行宿主機發(fā)出的各種命令如設置斷點、讀內存、寫內存等，將結果返回給宿主機，配合宿主機各方面的工作?？谖锢磉B接和邏輯連接:物理連接是指宿主機與目標機通過物理線路連接在一起，連接方式主要有三種：串口、以太口和OCD（OnChipDebug）方式如JTAG、BDM等。物理連接是邏輯連接的基礎。邏

13、輯連接指宿主機與目標機間按某種通信協(xié)議建立起來的通信連接，目前逐步形成了一些通信協(xié)議的標準。2、交叉編譯技術把在宿主機上編寫的高級語言程序編譯成可以運行在目標機上的代碼，即在宿主機上能夠編譯生成另一種CPU（嵌入式微處理器）上的二進制程序。3、具體有哪些調試技術，有哪些特征、區(qū)別口交叉調試器：是指調試程序和被調試程序運行在不同機器上的調試器,調試器通過某種方式能控制目標機上被調試程序的運行方式，并且通過調試器能查看和修改目標機上的內存、寄存器以及被調試程序中的變量等?？诜墙徊嬲{試：是指仿真開發(fā)方式，用軟件模擬目標機硬件資源環(huán)境來進行調試軟件。交叉調試非交叉調就調試誰和被調試稈序運疔在不同的計算

14、機上調試器和被調試程序運行在同-臺計算機上可獨立運行，無需操作系統(tǒng)支持需要操柞系統(tǒng)的支持被調試程序的裝載由調試器完成被調試程序的裝載由專門的Loader程序完成需妾通過外部通信的方式來控制被調試程序不需要通過外部通信的方式來控制被調試程序可以直接調試不同指令集的稈序只能頁接闔試相同指令樂的程怦交叉調試方式CrashandBurnRomMonitorSimulator方式（非交叉）交叉開發(fā)的缺點：硬件支持必須有目標機或評估板易使用性普通編程人員不熟悉廉價性成本高可移植性、可擴展性不高團隊開發(fā)較難開發(fā)周期較長第三章1、任務指擁有所有CPU資源的簡單程序。實時應用程序的設計與實現(xiàn)過程，主要包括如何把

15、問題分割成多個任務，每個任務都是整個應用的某一部分，每個任務被賦予一定的優(yōu)先級，有一套CPU寄存器和?？臻g2、任務的管理典型的實時系統(tǒng)中，每個任務都是一個無限的循環(huán)。每時每刻每個任務都處在以下5種狀態(tài)之一，這5種狀態(tài)是休眠態(tài)，就緒態(tài)、運行態(tài)、掛起態(tài)和被中斷態(tài)。任務的五個狀態(tài)睡眠態(tài)、就緒態(tài)、運行態(tài)、等待態(tài)、中斷服務狀態(tài)。任務狀態(tài)的轉換?？谌蝿湛刂茐KOS_tcb，主要包括：任務堆棧指針狀態(tài):優(yōu)先級任務表位置任務鏈表指針等口所有的任務控制塊分為兩條鏈表空閑鏈表使用鏈表任務切換及上下文切換的區(qū)別，任務切換是否包含上下文切換任務調度的方式剝奪和非剝奪什么是剝奪什么是非剝奪什么是可重入代碼模塊與模塊是否共

16、享，如果有共享則要考慮執(zhí)行順序優(yōu)先級反轉是什么，如何解決優(yōu)先級反轉同步、互斥（消息郵箱、信號量之類的，在后面章節(jié)）第四章MC/OS-II的優(yōu)缺點，如何運行，有哪些特點、實時性強強在哪里MC/OS-II的結構分成幾塊（書中有圖）具體函數(shù)的調用與應用相關的（配置文件、？）整個內核結構要清楚重點：MC/OS-II里面的任務隊列如何刮泥、如何調度、就緒如何實現(xiàn)，如何查找優(yōu)先級，如何刪除行、列入隊、出隊、選擇最高優(yōu)先級具體任務切換的工作流程中斷，具體函數(shù)的使用嵌套中斷如何實現(xiàn)中斷服務程序中斷處理的流程MC/OS-II的初始化過程，必須做哪些工作（任務控制塊、存儲管理模塊等、還有變量等的初始化任務的建立、

17、空閑任務實時操作系統(tǒng)中的任務調度算法圖、誰先執(zhí)行誰后執(zhí)行（執(zhí)行時間/周期時間）W1則說明是可調度的第五章有關任務管理所涉及到的接口，基本的應用創(chuàng)建一個任務首先要MC/OS-II有哪些狀態(tài)任務間的通信問題，所有的同步以事件為基礎如何從郵箱中如何建立消息隊列、如何生成消息隊列互斥信號量如何解決優(yōu)先級反轉如何解決優(yōu)先級反轉第七章內存管理采用什么方式具體的數(shù)據(jù)結構時鐘的延時操作第二次課：重點：作業(yè)：1、畫出uC/OS-II中的中斷處理過程圖。2、簡述uC/OS-II中的中斷服務子程序的功能。3、列舉5項可以提高嵌入式系統(tǒng)實時效果的內核技術。4、簡述運用查表法將某就緒的任務插入就緒任務表。比如任務優(yōu)先級為295、簡述運用查表法選出優(yōu)先級最高的任務的步驟。6、簡述將某就緒的任務移出就緒任務表。比如任務優(yōu)先級為37。習題：口請運用相關算法，實現(xiàn)以下操作：1、從等待任務列表中刪除一個優(yōu)先級為26任務2、在等待任務列表中査找最高優(yōu)先級的任務（假定當前OSEventGrp的值是112）3、將一個任務插入到事件的等待任務列表中