《嵌入式操作系統(tǒng)原理與面向任務程序設計》課件第一講M

電路與系統(tǒng)電子對抗雷達對抗信息安全（與密碼學交叉）對稱密碼學圖像信息安全明文關聯(lián)加密技術

物聯(lián)網嵌入式系統(tǒng)智能（智慧）系統(tǒng)（ARM系統(tǒng)）操作系統(tǒng)（OS）嵌入式操作系統(tǒng)（EOS）實時嵌入式操作系統(tǒng)（RTOS）

μC/OS-II

平時成績：20分。主要來自考勤、理論課與實驗課表現(xiàn)。實驗報告：30分。按小組評議，根據實驗報告的努力程度、完整程度、格式和內容等計分。結業(yè)論文：50分。每小組出一份論文，限于：（1）嵌入式操作系統(tǒng)uC/OS-II在單片機、ARM或DSP方面的應用；（2）移植；（3）內核工作原理；（4）設計嵌入式操作系統(tǒng)。優(yōu)秀生待遇：凡是用C語言設計出一種嵌入式操作系統(tǒng)，能實現(xiàn)簡單的多任務調度和中斷管理的，以其設計論文和源代碼可免實驗報告，并給予95分以上成績。成績評定說明5份試驗報告，每小組書面作3個，另2個在實驗課上口試；只有全勤的學生才能以小組的形式交小論文（小論文格式放在群里）；不是全勤的學生獨立完成論文學習嵌入式操作系統(tǒng)有何用？（1）從事嵌入式操作系統(tǒng)軟件開發(fā)，像JJLaberosse一樣。（2）在電子產品中移植嵌入式操作系統(tǒng)，加快開發(fā)速度，即電子工程師或軟件工程師。（3）基于嵌入式操作系統(tǒng)開發(fā)專業(yè)應用，例如網絡、USB、CAN、GUI等，驅動開發(fā)工程師。（4）產品升級改造，系統(tǒng)設計師。（5）應用領域：物聯(lián)網、自動控制、手持設備、白色家電、航空電子、醫(yī)學電子。（6）智慧教室、智慧社區(qū)、智慧地球。實驗課安排：第2~16周（坐校車往返）每周一5、6節(jié)楓林校區(qū)物華樓201理論課安排：每周五8、9節(jié)麥廬校區(qū)2104uC/OS之父Backin1992,Ineverimaginedthatwritinganarticlewouldhavechangedmylifeasitdid.Imetalotofveryinterestingpeopleandmadeanumberofgoodfriendsintheprocess.Istillanswereverysinglee-mailthatIreceive.IbelievethatifyoutakethetimetowritetomethenIoweyouaresponse.Ihopeyouenjoythisbook.參考圖書1.嵌入式操作系統(tǒng)uC/OS-II（第2版），北航社，邵貝貝譯，JJLabrosse著，20032.uC/OS-II原理與ARM應用程序設計,西電社，20103.教材4.嵌入式實時操作系統(tǒng)uC/OS-III應用技術——基于ARMCortex-M3LPC1788，北航社，20135.ARMCortex-M0從這里開始，北航社，20116.物聯(lián)網技術與實踐——基于ARMCortex-M0技術，電子社，20127.ARM原理與C程序設計，西電社，20098.ARMCortex-M0LPC1115開發(fā)實戰(zhàn)——芯片級與uC/OS-II系統(tǒng)級，北航社，2014https:\\為嵌入式計算機系統(tǒng)設計的操作系統(tǒng)，該操作系統(tǒng)被設計得非常緊湊和高效，舍棄了那些不會被用于專用場合下的非嵌入式計算機操作系統(tǒng)提供的函數(shù)，嵌入式操作系統(tǒng)往往是實時操作系統(tǒng)。例如，ATM、CCTV系統(tǒng)、機頂盒、GPS、MP5和機器人等設備上常使用嵌入式操作系統(tǒng)。嵌入式操作系統(tǒng)的定義?與熟知的通用計算機系統(tǒng)相對的概念是專用集成電路系統(tǒng)，專用集成電路系統(tǒng)的特點在于面向某些方面應用、存儲空間相對較小且具有特定的外設，系統(tǒng)的核心為ARM芯片、DSP芯片或FPGA等可編程芯片。隨著人們對智能技術提出越來越高的要求，專用集成電路系統(tǒng)的軟件設計越來越復雜，特別是基于ARM核心的專用集成電路系統(tǒng)，往往需要加載嵌入式操作系統(tǒng)，例如WindowsCE、嵌入式Linux、VxWorks、eCos、μC/OS-II等，然后在嵌入式操作系統(tǒng)的基礎上設計用戶應用程序。嵌入式操作系統(tǒng)的載體？一、嵌入式實時操作系統(tǒng)概述

二、嵌入式實時操作系統(tǒng)原理

三、μC/OS-II內核四、μC/OS-II組件五、μC/OS-II應用實例六、面向任務程序設計（TOP）內容提要一、嵌入式實時操作系統(tǒng)概述操作系統(tǒng)是一類特殊的計算機程序，它管理著計算機硬件系統(tǒng)，且為用戶應用程序提供服務。1.1什么是操作系統(tǒng)？MS-DOS是MicrosoftDiskOperatingSystem的編寫，即磁盤操作系統(tǒng)，在90年代以前的IBM-PC兼容機上普遍安裝有DOS系統(tǒng)，該系統(tǒng)由一個Boot引導程序和三個文件模塊組成，即輸入輸出模塊（IO.SYS）、文件管理模塊（MSDOS.SYS）以及命令解釋模塊（COMMAND.COM）。用過386電腦的讀者會知道，此時的DOS操作系統(tǒng)的作用為管理計算機的硬件資源，例如，處理器、存儲器以及鍵盤和顯示器等外設，人機交互界面為命令行模式。1.1.1DOS系統(tǒng)的組成？Windows95至Windows7均為分層的操作系統(tǒng)，包括與硬件相關的驅動層和與硬件無關的內核層，這些操作系統(tǒng)在文件系統(tǒng)管理、圖形界面管理、進程和線程調度、內存管理以及網絡管理等方面具有一些共同點。借助Windows操作系統(tǒng)提供的各種服務，用戶能直觀高效地使用計算機資源。1.1.2Windows系統(tǒng)的特點？分布式操作系統(tǒng)強調多個計算機系統(tǒng)相結合，形成一個統(tǒng)一的操作系統(tǒng)，在分布式操作系統(tǒng)中，每個計算機系統(tǒng)是分布式操作系統(tǒng)的一個角色，應用軟件是建立在分布式操作系統(tǒng)之上的，應用軟件可以通過分布式操作系統(tǒng)訪問每一個成員計算機系統(tǒng)的資源；相對于前述的集中式操作系統(tǒng)而言，分布式操作系統(tǒng)在資源管理、系統(tǒng)結構和進程通信方面有重大區(qū)別。1.1.3什么是分布式操作系統(tǒng)？網絡操作系統(tǒng)（WebOS）是建立在Web瀏覽器之上的操作系統(tǒng)，借助于網絡操作系統(tǒng)可以使計算機資源網絡化和計算網絡化，基于WebOS的應用程序可稱為網絡應用程序。1.1.4什么是網絡操作系統(tǒng)？嵌入式系統(tǒng)（EmbeddedSystem）是一種完全嵌入到設備內部、為特定應用而設計的專用計算機系統(tǒng)。1.2什么是嵌入式系統(tǒng)？嵌入式系統(tǒng)的內核往往是單片機、DSP、ARM或FPGA等數(shù)字可編程芯片，然而，隨著數(shù)字化芯片的技術水平不斷提高，嵌入式系統(tǒng)的功能越來越強大，以至于嵌入式系統(tǒng)的概念變得模糊，例如現(xiàn)在流行的一些PDA在多媒體處理、數(shù)據存儲和網絡通信等方面的功能比原來的通用計算機功能還要強大。嵌入式操作系統(tǒng)是嵌入式系統(tǒng)的操作系統(tǒng)，通常被設計得非常緊湊有效，拋棄了運行在它們之上的特定應用程序所不需要的各種功能?；影倏迫珪鴦t指出，嵌入式操作系統(tǒng)負責嵌入式系統(tǒng)的全部軟、硬件資源的分配和調度工作，控制協(xié)調并發(fā)活動，且能通過裝卸某些軟件模塊來達到系統(tǒng)所要求的功能。1.2.1什么是嵌入式操作系統(tǒng)？WindowsCE嵌入式LinuxVxWorksμC/OS-IIeCosQNXAndroidSymbian……1.2.2常用的嵌入式操作系統(tǒng)有哪些？實時性：即在確定的時間內執(zhí)行特定功能和對中斷做出響應；體積小：一般為幾KB到幾百KB；可裁剪：即嵌入式操作系統(tǒng)采用模塊化設計，可根據需要選擇特定的功能模塊；健壯性：即具有很好的運行穩(wěn)定性；可移植性：即可以運行于多種嵌入式系統(tǒng)平臺上；可固化性：即嵌入式操作系統(tǒng)可固化在嵌入式系統(tǒng)的Flash芯片內；提供設備驅動和應用程序接口：即用戶可以借助嵌入式操作系統(tǒng)使用和管理系統(tǒng)資源；提供圖形用戶界面和網絡功能：有些嵌入式操作系統(tǒng)提供了友好的圖形用戶界面（GUI）和網絡支持。1.2.3嵌入式操作系統(tǒng)的特點？1.3常用的嵌入式操作系統(tǒng)（EOS）有哪些？WindowsCEVxWorks嵌入式LinuxμC/OS-IIAndroid……1.3.1WindowsCE的含義？C代表袖珍(Compact)消費(Consumer)互連(Connectivity)伴侶(Companion)WindowsCEE代表電子產品(Electronics)WindowsCE是一個可搶先式、多任務、多線程并具有強大通信能力的32位嵌入式操作系統(tǒng)，是微軟為移動應用、信息設備、消費電子和各種嵌入式應用而設計的實時系統(tǒng)，WindowsCE的目標在于實現(xiàn)移動辦公、便攜娛樂和智能通信。

WindowsCE的組成模塊？內核（Kernel）文件子系統(tǒng)圖形窗口事件子系統(tǒng)（GWES）通信模塊文件子系統(tǒng)管理文件操作、注冊表和數(shù)據庫等內核負責進程和線程調度、中斷處理、虛擬內存管理等圖形窗口事件子系統(tǒng)包括圖形界面、圖形設備驅動和圖形顯示API函數(shù)等通信模塊負責設備與PC間的互連和網絡通信等

目前WindowsCE的最高版本為6.0。WindowsCE支持四種處理器架構，即x86、MIPS、ARM和SH4，同時支持多媒體設備、圖形設備、存儲設備、打印設備和網絡設備等多種外設。

WindowsCE支持哪些處理器架構？具有美觀的圖形用戶界面，而且該界面與桌面Windows系統(tǒng)一脈相承，使得操作直觀簡單。開發(fā)基于WindowsCE的應用程序相對簡單，開發(fā)WindowsCE應用程序的開發(fā)成本較低。WindowsCE的文件管理功能非常強大，支持桌面Windows系統(tǒng)下的FAT、FAT32等。WindowsCE的可移植性較好。WindowsCE下的設備驅動程序開發(fā)相對容易。WindowsCE的電源管理功能較好，主要體現(xiàn)在WindowsPhone上。WindowsCE的進程管理和中斷處理機制較好。WindowsCE支持桌面Windows系統(tǒng)的眾多文件格式，例如Word和Excel等。

WindowsCE有哪些優(yōu)點？VxWorks是一款真正意義上的嵌入式實時操作系統(tǒng)（RTOS），是由專注于嵌入式和移動軟件技術的美國風河（WindRiver）公司設計，而且該公司在嵌入式Linux方面的研究成果也很豐富。VxWorks系統(tǒng)可以用于多核處理器系統(tǒng)，具有極高的可靠性和安全性，風河多媒體庫支持圖形用戶接口（GUI）開發(fā)。1.3.2什么是VxWorks？

VxWorks有哪些特點？VxWords特點可靠性極高實時性好可裁剪性好開發(fā)環(huán)境友好嵌入式Linux是對流行的Linux操作系統(tǒng)進行裁剪和修改，使之能應用于嵌入式計算機系統(tǒng)的一種操作系統(tǒng)，實時性、穩(wěn)定性和安全性均較好，在通信電子、工業(yè)控制、消息電子、儀器儀表方面應用廣泛。

1.3.3什么是嵌入式Linux?

嵌入式Linux有哪些特點?1、完全開源的；2、免費的；3、與QT相結合，使嵌入式Linux具有良好的圖形人機界面；4、在內核、文件系統(tǒng)、網絡支持等方面均有突出的特點；5、移植性強。Android系統(tǒng)基于Linux系統(tǒng)，是Google在2005年并購Danger公司后發(fā)展他們的Android計劃的成果，AndyRubin是這個計劃的負責人，主要針對智能手持設備，Android的運行庫文件只有250kB，最基本配置為32MB內存、32MB閃存和200MHz處理器。1.3.4Android系統(tǒng)與Linux系統(tǒng)的關系？

Android系統(tǒng)的特點？Android系統(tǒng)特點實現(xiàn)了對硬件資源的抽象和美觀的圖形用戶界面可被視為一個應用系統(tǒng)，其集成的一些軟件的附加值相當高多媒體娛樂軟件和基于云計算和網絡服務的軟件也相當出色開發(fā)Android系統(tǒng)應用程序與開發(fā)WindowsPhone應用程序相似，可基于其SDK包和集成開發(fā)環(huán)境實現(xiàn)μC/OS-II公開全部源代碼，大約有1.1萬行左右代碼，這些源代碼是由Labrosse一個人寫成的，邏輯性很強，他為全部代碼添加了詳細的注釋，并且，這些代碼的結構合理，格式清晰，很方便閱讀和學習。Labrosse先后出版了三本書介紹μC/OS-II，使得μC/OS-II迅速在全球流行起來。1.4什么是μC/OS-II？1.4.1μC/OS-II的特點是什么？1、具有優(yōu)秀的可移植特性；2、可固化在嵌入式系統(tǒng)的Flash中；3、可裁剪；4、是可搶先型的實時內