嵌入式系統(tǒng)簡介
 
 
www.52RD.com　2005年4月21日　轉自互聯(lián)網(wǎng)　未知　閱讀95次
 
 嵌入式系統(tǒng)簡介
"嵌入式系統(tǒng)"一般指非PC系統(tǒng)，有計算機功能但又不稱之為計算機的設備或器材。它是以應用為中心，軟硬件可縮擴的，適應應用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗等綜合性嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)；主要由嵌入式處理器、相關支撐硬件、嵌入式操作系統(tǒng)及應用軟件系統(tǒng)等組成。
與通用型計算機系統(tǒng)相比，嵌入式系統(tǒng)功耗低、可靠性高；功能強大、性能價格比高；實時性強，支持多任務；占用空間小，效率高；面向特定應用，可根據(jù)需要靈活定制。
嵌入式系統(tǒng)應用廣泛：　幾乎包括了生活中的所有電器設備，如掌上PDA、移動計算設備、電視機頂盒、手機上網(wǎng)、數(shù)字電視、多媒體、汽車、微波爐、數(shù)字相機、家庭自動化系統(tǒng)、電梯、空調、安全系統(tǒng)、自動售貨機、蜂窩式電話、消費電子設備、工業(yè)自動化儀表與醫(yī)療儀器等
嵌入式系統(tǒng)中操作系統(tǒng)介紹
嵌入式操作系統(tǒng)是一種支持嵌入式系統(tǒng)應用的操作系統(tǒng)軟件，它是嵌入式系統(tǒng)(包括硬、軟件系統(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(nèi)核、設備驅動接口、通信協(xié)議、圖形界面、標準化瀏覽器等Browser。嵌入式操作系統(tǒng)具有通用操作系統(tǒng)的基本特點，如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，使得開發(fā)人員從繁忙的驅動程序移植和維護中解脫出來；能夠提供庫函數(shù)、驅動程序、工具集以及應用程序 。與通用操作系統(tǒng)相比較，嵌入式操作系統(tǒng)在系統(tǒng)實時高效性、硬件的相關依賴性、軟件固態(tài)化以及應用的專用性等方面具有較為突出的特點。
一般情況下，嵌入式操作系統(tǒng)可以分為兩類，一類是面向控制、通信等領域的實時操作系統(tǒng)，如WindRiver公司的VxWorks、ISI的pSOS、QNX系統(tǒng)軟件公司的QNX、ATI的Nucleus等；另一類是面向消費電子產(chǎn)品的非實時操作系統(tǒng)，這類產(chǎn)品包括個人數(shù)字助理(PDA)、移動電話、機頂盒、電子書、WebPhone等。目前RTLinux以免費軟件的特點越來越被大家重視。
就市場占有率總體說來，目前國內(nèi)以在嵌入式領域主要使用的操作系統(tǒng)有PSOS、VxWorks、LynxOS、WinCE、Linux、PalmOS。目前VxWorks、WinCE、PalmOS在嵌入式領域中市場占有率比較高。但是大多數(shù)人認為未來的主流將是Linux，畢竟它式免費的，這里有一份CCID的調查，在這份關于未來三年嵌入式領域首選操作系統(tǒng)的調查中，Linux以54.8%排在各操作系統(tǒng)的首位。

嵌入式系統(tǒng)及操作系統(tǒng)重要概念

上下文切換（Context Switching）
多任務系統(tǒng)中，上下文切換是指CPU的控制權由運行任務轉移到另外一個就緒任務時所發(fā)生的事件，當前運行任務轉為就緒（或者掛起、刪除）狀態(tài)，另一個被選定的就緒任務成為當前任務。上下文切換包括保存當前任務的運行環(huán)境，恢復將要運行任務的運行環(huán)境。上下文的內(nèi)容依賴于具體的CPU。
確定性（Deterministic）
實時操作系統(tǒng)中，在一定的條件下，系統(tǒng)調用的運行時間可以預測。這并不是指所有系統(tǒng)調用都總是執(zhí)行一個固定長度的時間，而是指不論系統(tǒng)負載如何，系統(tǒng)調用的最大執(zhí)行時間可以確定。
硬實時(Hard Real-Time)系統(tǒng)
硬實時系統(tǒng)對系統(tǒng)響應時間有嚴格要求，一旦系統(tǒng)響應時間不能滿足，就會引起系統(tǒng)崩潰或致命的錯誤。
中斷延遲(Interrupt Latency)
中斷延遲是指從硬件中斷發(fā)生到開始執(zhí)行中斷處理程序第一條指令之間的這段時間。
互斥(Mutual Exclusion)
互斥是用來控制多任務對共享數(shù)據(jù)進行串行訪問的同步機制。在多任務應用中，當兩個或多個任務同時訪問共享數(shù)據(jù)時，可能會造成數(shù)據(jù)破壞?；コ馐顾鼈兇械卦L問數(shù)據(jù)，從而達到保護數(shù)據(jù)的目的。
搶占(Preemptive)
搶占是指當系統(tǒng)處于核心態(tài)運行時, 允許任務的重新調度。換句話說就是指正在執(zhí)行的任務可以被打斷，讓另一個任務運行。搶占提高了應用對異步事件的響應性能力。操作系統(tǒng)內(nèi)核可搶占，并不是說任務調度在任何時候都可以發(fā)生。例如當一個任務正在通過一個系統(tǒng)調用訪問共享數(shù)據(jù)時，重新調度和中斷都被禁止。
優(yōu)先級驅動(Priority-Driven)
優(yōu)先級驅動是指多任務系統(tǒng)中，當前運行任務總是具有最高優(yōu)先級的就緒任務。
優(yōu)先級反轉(Priority Inversion)
優(yōu)先級反轉是指一個任務等待比它優(yōu)先級低的任務釋放資源而被阻塞，如果這時有中等優(yōu)先級的就緒任務，阻塞會進一步惡化。優(yōu)先級繼承技術可用來解決優(yōu)先級反轉問題。
優(yōu)先級繼承(Priority Inheritance)
優(yōu)先級繼承可用來解決優(yōu)先級反轉問題。當優(yōu)先級反轉發(fā)生時，優(yōu)先級較低的任務被暫時地提高它的優(yōu)先級，使得該任務能盡快執(zhí)行，釋放出優(yōu)先級較高的任務所需要的資源。
實時執(zhí)行體(Real-Time Executive)
實時執(zhí)行程序包括一套支持實時系統(tǒng)所必需的機制。如多任務支持，CPU調度，通信和存儲分配。在嵌入式應用中，這一套機制被稱為實時執(zhí)行體或實時操作系統(tǒng)內(nèi)核。OS就是一個實時執(zhí)行體。編程者以實時執(zhí)行體為基礎來構造自己應用。
重調度過程(Rescheduling Procedure)
重調度過程是判定任務優(yōu)先級和執(zhí)行狀態(tài)的過程。OS的系統(tǒng)調用引起任務狀態(tài)變化時，就會執(zhí)行這個過程。如果當前運行任務不是最高優(yōu)先級的就緒任務，重調度過程就會發(fā)生。
調度延遲(Scheduling Latency)
調度延遲是指當一個事件引起更高優(yōu)先級的任務就緒到這個任務開始運行之間的時間。即一個任務被觸發(fā)后，由就緒到運行的時間。
可剪裁的體系結構(Scalable Architecture)
可剪裁的體系結構是指一個軟件系統(tǒng)能夠支持多種應用而無需在接口上做很大的變動。因此, 開發(fā)出成本低、品種多的產(chǎn)品。
任務(Tasks)
任務是OS中獨立運行的單元。
任務上下文(Task Context)
任務上下文是指任務運行的環(huán)境。例如，針對x86的CPU，任務上下文可包括程序計數(shù)器、堆棧指針、通用寄存器的內(nèi)容。