嵌入式实时系统的快速开发框架研究

嵌入式系统软件嵌入式系统软件

嵌入式系统软件 杨剑锋 1. 嵌入式操作系统 嵌入式操作系统是个集合,而且是个无限集合 –监控程序?常规操作系统 (红外线?紫外线) –一维和多维 嵌入式操作系统常常有实时要求–早期:嵌入式操作系统= 实时操作系统 –近期: ?1)手持计算机和掌上计算机的出现; ?2)CPU速度的提高; ?3)常规操作系统增加实时进程调度的支持,如 POSIX.4 ?嵌入式操作系统<>实时操作系统 许多嵌入式操作系统的内核是微内核结构 许多嵌入式操作系统都不带磁盘 –根本不支持文件系统 –结构上为了设备驱动而支持文件系统，但不 支持文件系统的文件存储功能 许多嵌入式操作系统不采用存储管理技术,即不支持虚拟存储技术 许多嵌入式操作系统不划分“系统空间”和“用户空间” –操作系统的“内核”与外围应用程序之间不再 有物理的边界; –系统中所谓“进程”实际上全都是内核线程?静态连接、系统调用、进程调度/切换–对任何一个应用程序做细微的修改，都得重新生成整个系统，并且“下载”之； –系统调用的界面太庞大； –共享变量的访问，需要谨慎对待； –把通用操作系统上的应用移植过来需考虑“可重入”的问题；

不分系统空间和用户空间<>必须静态连接–如DOS、CP/M的INT21 不分系统空间和用户空间<>不能用页面映射技术 –但只用于不同进程之间，而非不同空间之间 即使采用了存储管理，基本上都不采用页面交换技术 重启动技术（watch dog） 2. RTOS 是否实时 –一方面是多大程度上充分发挥硬件潜力，即综合速度快慢的问题； –另一方面同时也是反映的速度在多大的程度上得到保证的问题 中断延迟（Interrupt Latency）–中断不可嵌套 –LINUX的Bottom Half –中断可嵌套：优先级中断 ?大多微处理器不支持； ?LINUX不支持； ?UNIX支持 –与指令集有关 –DMA操作有关 –保证系统调用的原子性有关 调度延迟（Scheduling Latency）–中断处理程序进程处理 –一般调度算法（Round Robin）不能及时选 中 –基于优先级调度算法，一般能及时选中?如果目标进程优先级低呢？ –可剥夺调度和不可剥夺调度 ?LINUX是属于什么调度？ ????????????→ 事件或软中断 Linux 既不是完全的可剥夺，也不是完全的不可剥夺 上下文切换延迟（Context Switch Latency）–大小取决于CPU和操作系统 –采用MMU > 不采用MMU 只要发生调度，就能选中目标进程吗？ –根据时间片的耗用调整优先级 –拉开距离，分等级 对实时进程而言，“应该没有问题”不够。 是否可以不用中断、也不用调度，回到 最简单的“监控程序”?

嵌入式实时操作系统

嵌入式实时操作系统 嵌入式实时操作系统(Embedded Real-time Operation System，RTOS)。 1 嵌入式实时操作系统概念 当外界事件或数据产生时，能够接受并以足够快的速度予以处理，其处理的结果又能在规定的时间之内来控制生产过程或对处理系统作出快速响应，并控制所有实时任务协调一致运行的嵌入式操作系统。 2 嵌入式实时操作系统特点 1）多任务； 2）有线程优先级 3）多种中断级别 3 嵌入式实时操作系统应用 在工业控制、军事设备、航空航天等领域对系统的响应时间有苛刻的要求，这就需要使用实时系统。 采用嵌入式实时操作系统(简称RTOS)能够支持多任务，使得程序开发更加容易，便于维护，同时能够提高系统的稳定性和可靠性。

4 实时操作系统的必要性： 首先，嵌入式实时操作系统提高了系统的可靠性。 其次，提高了开发效率，缩短了开发周期。 实时操作系统的优缺点： 在嵌入式实时操作系统环境下开发实时应用程序使程序的设计和扩展变得容易，不需要大的改动就可以增加新的功能。通过将应用程序分割成若干独立的任务模块，使应用程序的设计过程大为简化；而且对实时性要求苛刻的事件都得到了快速、可靠的处理。通过有效的系统服务，嵌入式实时操作系统使得系统资源得到更好的利用。但是，使用嵌入式实时操作系统还需要额外的ROM/RAM 开销，2~5% 的CPU 额外负荷，以及内核的费用。 5 实时系统与非实时系统的根本区别 实时系统与非实时系统的根本区别在于：实时系统具有与外部环境及时交互作用的能力。也就是说实时系统从外部获取信息以及系统得出结论要在很短的限制时间内完成。 它具有嵌入式软件共有的可裁剪、低资源占用、低功耗等特点；实时任务之间可能还会有一些复杂的关联和同步关系，如执行顺序限制、共享资源的互斥访问要求等。 实时操作系统所遵循的最重要的设计原则是：采用各种算法和策略，始终保证系统行为的可预测性(predictability)。可预测性是指在系统运行的任何时刻，在任何情况下，实时操作系统的资源调配策略都能为争夺资源(包括CPU、内存、网络带宽等)的多个实时任务合理地分配资源，使每个实时任务的实时性要求都能得到满足。与通用操作系统不同，实时操作系统注重的不是系统的平均表现，而是要求每个实时任务在最坏情况下都要满足其实时性要求，也就是说，实时操作系统注重的是个体表现。

嵌入式控制系统综合实验

《嵌入式控制系统综合实验》课程 实验报告 项目名称 基于STM32的手机输入法 南京理工大学 2017年6 月

目录 1 设计背景 (2) 2 系统总体方案 (3) 3 系统具体设计 (4) 3.1 手写识别原理 (4) 3.2手写识别程序设计 (6) 3.3手写识别硬件设计 (10) 3.4拼音九键输入原理 (10) 3.5拼音九键软件设计 (11) 3.6拼音九键硬件设计 (13) 4 编译调试 (14) 4.1 手写识别、拼音输入法单项调试 (14) 4.2 手写识别、拼音输入法组合调试 (18) 5总结 (19)

1 设计背景 随着计算机技术和微电子技术的迅速发展，嵌入式系统应用领域越来越广泛。随着IC设计的发展，出现了工业化ARM芯片，ARM微处理器及技术已经深入到各大领域，并取得了很大成功，如无线通信领域、蓝牙技术、网络应用领域、消费类电子产品领域、信息家电领域等。 目前几乎所有带触摸屏的手机都能实现拼音输入和手写识别输入。 Cortex-M3采用ARM V7构架，不仅支持Thumb-2指令集，而且拥有很多新特征。较之ARM7 TDMI，Cortex-M3拥有更强劲的性能、更高的代码密度、位带操作、可嵌套中断、低成本、低功耗等众多优势。 本次嵌入式实验，我们采用基于STM32F103带4.3寸触摸屏的嵌入式开发板来模拟一个手机输入法，该输入法功能主要有手写识别跟拼音九键。嵌入式开发平台如图1所示。 图1 STM32F103嵌入式开发平台

2 系统总体方案 本次嵌入式实验设计了“手机输入法”功能，该输入法功能主要包括两种输入方式——拼音九键+手写识别。下面首先介绍一下本设计的软、硬件基础，然后介绍本设计的总体方案。 软件基础：本次嵌入式综合实验，我们利用MDK软件来开发STM32。MDK 源自德国的KEIL公司，是RealView MDK的简称。在全球MDK被超过10万的嵌入式开发工程师使用。MDK5向后兼容MDK4和MDK3等，以前的项目同样可以在MDK5上进行开发(但是头文件方面得全部自己添加)，MDK5同时加强了针对Cortex-M微控制器开发的支持，并且对传统的开发模式和界面进行升级，MDK5由两个部分组成：MDK Core和Software Packs。其中，Software Packs可以独立于工具链进行新芯片支持和中间库的升级。 硬件基础：本次嵌入式综合实验所使用的STM32开发板选择的是STM32F103ZETT6作为MCU，该芯片是STM32F103里面配置非常强大的了，它拥有的资源包括：64KB SRAM、512KB FLASH、2个基本定时器、4个通用定时器、2个高级定时器、2个DMA控制器（共12个通道）、3 个SPI、2个IIC、5 个串口、1个USB、1个CAN、3个12位ADC、1个12位DAC、1个SDIO 接口、1个FSMC接口以及112个通用IO口。该芯片的配置十分强悍，并且还带外部总线（FSMC）可以用来外扩SRAM和连接LCD等，通过FSMC驱动LCD，可以显著提高LCD的刷屏速度， 本设计要完成输入法的界面设计、功能实现以及不同输入方式之间的来回切换，还必须与键盘、LCD等硬件设备结合。总体方案如下： (1)设计输入法的总体要实现的功能，画出功能块图； (2)将整个输入法设计分成两大模块，一是手写识别，二是拼音输入，分别对他们进行程序设计； (3)画出手写识别与拼音输入的程序流程图，并编写相应的程序； (4)最后，将设计好的两个输入法模块整合起来，并编写相应的程序，使之可以完美地进行来回切换。 系统总体设计框图如图2：

(完整word版)嵌入式系统设计与应用

嵌入式系统设计与应用 本文由kenneth67贡献 ppt文档可能在W AP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 课程名称：课程名称：嵌入式系统设计与应用 总学时：其中讲课36学时，上机实践环节12 36学时12学时总学时：其中讲课36学时，上机实践环节12学时教材：嵌入式系统设计教程》教材：《嵌入式系统设计教程》电子工业出版社马洪连参考书：参考书：1、《嵌入式系统开发与应用》北航出版社、田泽编著. 嵌入式系统开发与应用》北航出版社、田泽编著. 2、《ARM体系结构与编程》清华大学出版社杜春雷编著ARM体系结构与编程体系结构与编程》嵌入式系统设计与实例开发—ARM ARM与C/OS3、《嵌入式系统设计与实例开发ARM与μC/OS-Ⅱ》清华大学出版社王田苗、魏洪兴编著清华大学出版社王田苗、ARM嵌入式微处理器体系结构嵌入式微处理器体系结构》4、《ARM嵌入式微处理器体系结构》北航出版社、马忠梅等著. 北航出版社、马忠梅等著. 张石．ARM嵌入式系统教程嵌入式系统教程》5、张石．《ARM嵌入式系统教程》．机械工业出版2008年社．2008年9月 1 课程内容 绪论：绪论： 1）学习嵌入式系统的意义2）高校人才嵌入式培养情况嵌入式系统设计（实验课）3）嵌入式系统设计（实验课）内容安排 第1章嵌入式系统概况 1.1 嵌入式系统的定义1.2 嵌入式系统的应用领域及发展趋势1.3 嵌入式系统组成简介 第2章嵌入式系统的基本知识 2.1 2.2 2.3 嵌入式系统的硬件基础嵌入式系统的软件基础ARM微处理器的指令系统和程序设计ARM微处理器的指令系统和程序设计 2 第3章 3.1 3.2 3.3 基于ARM架构的嵌入式微处理器基于ARM架构的嵌入式微处理器ARM 概述嵌入式微处理器的组成常用的三种ARM ARM微处理器介绍常用的三种ARM 微处理器介绍 第4章 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 嵌入式系统设计 概述嵌入式系统的硬件设计嵌入式系统接口设计嵌入式系统人机交互设备接口嵌入式系统的总线接口和网络接口设计嵌入式系统中常用的无线通信技术 3 第5章嵌入式系统开发环境与相关开发技术 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 6.1 6.2 6.3 6.4 概述嵌入式系统的开发工具嵌入式系统调试技术嵌入式系统开发经验嵌入式系统的Bootloader Bootloader技术嵌入式系统的Bootloader技术μC/OS-II操作系统概述C/OS-II操作系统概述ADS开发环境ARM ADS开发环境C/OS-II操作系统在ARM系统中的移植操作系统在ARM μC/OS-II操作系统在ARM系统

嵌入式系统在工业控制中的应用

嵌入式系统在工业控制中的应用 摘要：工业控制是嵌入式系统的应用的重要领域，Linux 系统是嵌入式系统开发的有力工具，本文主要利用Linux系统来具体实现一个嵌入式工业控制系统。同时，所讨论的实时系统的研究，为在一个系统中同时支持多种实时调度方法提供了可能性。 正文：嵌入式技术是21世纪最有生命力的新技术之一，目前已经广泛应用于社会生活的各个方面。嵌入式系统的应用与开发则是当今计算机行业发展的一个热点。现今嵌入式软件的应用与开发的领域主要有：国防、移动通信、电子、办公自动化、机/车顶盒、掌上电脑、手机软件、工业控制、信息家电等领域。工业等各部门对智能控制需求的不断增长，对嵌入式微处理器的实时性、运算速度、可扩充能力、系统可靠性、功耗和集成度等方面提出了更高的要求。 1.嵌入式系统与工业控制网络 美国电气工程师协会（IEE）的一个定义：嵌入式系统是用来控制或监视机器、装置或工厂等大规模系统的设备。嵌入式系统通常具有如下特性： （1）通常只执行特定功能;是在特定领域内完成特定功能的专用计算机系统。 （2）嵌入式系统中硬件配置一般是根据系统的性能指标来确定的;除了附加的调试接口外，没有多余的硬件设备，一般是以计算机周边器件构成核心，其规模可在大范围内变化。而且嵌入式系统中是软件和硬件紧密结合。 （3）严格的时序和稳定性要求;这是因为在机器控制的大型系统中，程序运行稍有差错则可能使得整个系统失去控制，甚至酿成灾害。而且系统一般不进行交互动作，所以要求系统的自动运行要稳定、纠错能力强，可靠运行。 （4）具有实时性;因为在工业控制应用中大多数是属于过程控制，这些领域对系统要求是必须具有实时性，而且还要求有实时性的嵌入式操作系统。 （5）嵌入式系统的开发一般采用宿主机/目标机模式;在某个环境下调试好目标机器的软件和硬件，才能使目标机器离开开发环境，从而独立运行。 嵌入式系统是是以应用为中心，以计算机技术为基础，软件硬件可裁剪，从而能够适应应用系统，对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。它将操作系统和功能软件集成于计算机硬件系统之中，具有软件代码小，高度自动化，响应速度快等特点。特别适合于要求实时的和多任务的体系。 工业控制网络是由传感器、执行机构、显示和数据记录设备等组成，用于监视和控制电气设备的系统。由于工业控制系统特别强调可靠性和实时性。控制网络数据通信以引发物质或能量的运动为最终目的。用于测量与控制的数据通信的主要特点是：允许对实时的事件进行驱动通信，具有很高的数据完整性。 2.系统实现 系统的实现包括硬件实现和软件实现。 硬件实现：硬件中两个串行通信接口用以采集来自其他设备的远程的数据，然后由ARM 微处理器进行处理，处理后的结果通过以太网接口分发给其他设备。10M以太网接口的设计是考虑到通用性。USB接口分为两个主机接口和一个设备接口。LED用来在调试和使用过程中的显示数据结果。 软件实现 软件的实现包括两个方面，一个是系统的内核，另一个是设备的驱动程序。 （1）首先编译 Kernel的源代码： 在编译内核的过程中，最繁杂的事情就是这步配置工作。在配置过程中，大部分选项可以使用其缺省值，只有小部分需要根据用户不同的需要选择。选择的原则是将与内核其它部分关系较远且不经常使用的部分功能代码编译成为可加载模块，有利于减小内核的长度，减

嵌入式控制系统平时作业

1、什么是嵌入式系统？ 答：嵌入式系统（Embedded system），是一种“完全嵌入受控器件内部，为特定应用而设计的专用计算机系统”，根据英国电气工程师协会（U.K. Institution of Electrical Engineer）的定义，嵌入式系统为控制、监视或辅助设备、机器或用于工厂运作的设备。与个人计算机这样的通用计算机系统不同，嵌入式系统通常执行的是带有特定要求的预先定义的任务。由于嵌入式系统只针对一项特殊的任务，设计人员能够对它进行优化，减小尺寸降低成本。嵌入式系统通常进行大量生产，所以单个的成本节约，能够随着产量进行成百上千的放大。 2、举例说明嵌入式的应用。 答： 工业控制 基于嵌入式芯片的工业自动化设备将获得长足的发展，目前已经有大量的8、16、32 位嵌入式微控制器在应用中，网络化是提高生产效率和产品质量、减少人力资源主要途径，如工业过程控制、数字机床、电力系统、电网安全、电网设备监测、石油化工系统。就传统的工业控制产品而言，低端型采用的往往是8位单片机。但是随着技术的发展，32位、64位的处理器逐渐成为工业控制设备的核心，在未来几年内必将获得长足的发展。 交通管理 在车辆导航、流量控制、信息监测与汽车服务方面，嵌入式系统技术已经获得了广泛的应用，内嵌GPS模块，GSM模块的移动定位终端已经在各种运输行业获得了成功的使用。目前GPS设备已经从尖端产品进入了普通百姓的家庭，只需要几千元，就可以随时随地找到你的位置。

信息家电 这将称为嵌入式系统最大的应用领域，冰箱、空调等的网络化、智能化将引领人们的生活步入一个崭新的空间。即使你不在家里，也可以通过电话线、网络进行远程控制。在这些设备中，嵌入式系统将大有用武之地。 家庭智能管理 水、电、煤气表的远程自动抄表，安全防火、防盗系统，其中嵌有的专用控制芯片将代替传统的人工检查，并实现更高，更准确和更安全的性能。目前在服务领域，如远程点菜器等已经体现了嵌入式系统的优势。 POS网络 公共交通无接触智能卡(Contactless Smartcard, CSC)发行系统，公共电话卡发行系统，自动售货机，各种智能ATM终端将全面走入人们的生活，到时手持一卡就可以行遍天下。 环境工程 水文资料实时监测，防洪体系及水土质量监测、堤坝安全，地震监测网，实时气象信息网，水源和空气污染监测。在很多环境恶劣，地况复杂的地区，嵌入式系统将实现无人监测。 3、嵌入式操作系统的作用是什么？ 答：嵌入式操作系统的主要好处就是屏蔽了底层硬件的差别，给上层应用提供统一的接口，并管理进程调度和资源（如CPU时间、内存）分配等。就跟windows操作系统一样，不管你是用华硕的电脑还是戴尔的电脑，只要装了windows操作系统，你都可以用office、词霸之类的软件。人机界面（MMI）是上层应用show出来的。 简单的嵌入式应用不需要嵌入式操作系统的支持，如单片机，直接用汇编程序就能实现特定的功能。要跑的应用多了，就需要操作系统来进行管理。

嵌入式实时操作系统之我见

嵌入式实时操作系统之我见 -ARM7TDMI-S 王士莹 -----从基本概念、基本原理、基本常识、基本思维入手阐述嵌入式实时操作系统在单片机开发中，嵌入式实时操作系统的使用近几年比较流行，在具体应用中也有比较好的表现。那么对于一个应用来讲，应该选择那种操作系统呢？目前，可供选择的有uLinux、VxWorks、uCOS-II等。我们当然可以选择其中的一个根据需要移植到自己的设计中。但对于一个工程师来说，能够在设计中使用自己编写的嵌入式实时操作系统岂不是一件“很酷”的事情吗？而且，我认为，若要较好的理解一个嵌入式实时操作系统，首先要能够自己编写，哪怕是一个最简单的。否则，不知道核心原理是怎么回事，仅仅依样画葫芦做做移植，只是隔靴搔痒，只会是门外汉。 这篇文章就是根据我所理解的嵌入式操作系统，就几个问题做一个阐述，以期抛砖引玉。 1、为什么要用嵌入式实时操作系统，嵌入式实时操作系统较前后台结构有什么优势 单片机程序结构发展 任务的驱动方式有两种：时间和事件，所以对一个单片机程序来说它要等待的量也是只有两个：延迟时间到或事件发生。故操作系统只要安排任务等待着这两个标志就好。那么如何产生这两个标志呢，标志产生在中断中，然后在中断中发给需要的任务。 多功能块任务：在一个任务中有等待的时间或事件，等到后再执行后面程序的任务。在任务等待的时候单片机可以离开该任务去执行其他任务，该任务等待

完成后再回来继续运行。这样使用操作系统就提高了系统整体的运行效率。 单片机执行全局的东西，操作系统通过把全局的资源赋值成局部的任务让单片机执行了看似全局的实则是局部的东西，这样就实现了任务的调度和切换对于单功能块任务，即一个任务中没有需要等待的时间或事件，程序连续地从头执行到尾，对于这样的任务操作系统的作用不大。 2、单片机编程有哪些特点、会有哪些问题和需求、操作系统如何根据特点解决问题满足需求 一般单片机系统中不会只运行一个单一的任务，往往有多个方面的工作要做，如对一个仪器仪表来讲，它要做的工作有：测量、显示、存储、通讯、控制等。这些工作需要同一个单片机来完成，那如何对他们进行安排才能使一个单片机执行多个任务呢？ 打个比方：单片机就像一支建筑队，在这个建筑队里面有管理、财务、技术、工人、后勤等，他们各司其职、共同协作完成一个建筑工程。正常情况下，一支建筑队在一个时间段只能做一个工程，若再有工程要做，只能等这次的工程完成后才能去。现在的情况是：建筑市场异常火爆，有大量的工程要做，而该地区的建筑队数量只有这1支。那怎么办呢？一般的做法是：给每个工程排好顺序定好工期，做完第一个再做第二个再做第三个及其他。如果这样安排，顺利还好，如果不顺利就会发生这样的事：第三个工程所有的东西都已准备好，而且这个工程的建筑物急等着用，但建筑队却由于第二个工程的资金短缺或其它原因耽误了工期而迟迟不能到来。出现这样的事情是不应该的，那怎样安排工作才能避免这样的事情呢？我们可以这样做：1支建筑队同时承包多个工程，并同建筑单位定好协议：当一个工程由于资金或其他原因不能继续时，建筑队可以暂时离开去其他工地。这样当2号工程资金不到位时，建筑队把该工程的必要信息记录下来并保存起来，然后离开2号工程的工地去3号工程的工地；如果3号工程已经开始了，则建筑队把之前保存的信息取出来按照信息上的说明继续下面的工作，若3号工程也有其他事情需要等待了，则建筑队保存好记录后再去其他工地。这样，建筑队就总是在做工程而不会出现空闲，实现了效率的最大化！这种安排工作的方法就是建筑队版的“嵌入式实时操作系统”！

嵌入式软件系统设计方案案例

待定颜色 修改颜色 疑问颜色 采集器软件系统设计方案 版本历史

目录 1．引言 (5) 1.1 目的 (5) 1.2 背景和范围 (5) 1.3 定义 (5) 1.4 参考资料 (5) 2．系统结构 (5) 2.1 系统功能 (5) 2.2硬件系统框架 (6) 2.2 软件系统框架 (7) 3．上行规约解析模块设计说明 (9) 3.1描述 (9) 3.2功能 (9) 3.3设计思路（算法、流程） (9) 3.4接口 (10) 3.5资源分配、性能 (12) 3.6测试方法 (12) 4．读写参数模块设计说明 (12) 4.1描述 (12) 4.2功能 (12) 4.3设计思路（算法、流程） (13) 4.4接口 (13) 4.5资源分配、性能 (14) 4.6测试方法 (14) 5．周期抄表任务管理 (14) 5.1描述 (14) 5.2功能 (14) 5.3设计思路（算法、流程） (14) 5.4接口 (14) 5.5资源分配、性能 (14) 5.6测试方法 (15) 6．读历史电量数据模块设计说明 (15) 6.1描述 (15) 6.2功能 (15) 6.3设计思路（算法、流程） (15) 6.4接口 (15)

6.5资源分配、性能 (15) 6.6测试方法 (15) 7．数据存储和电表信息存储管理 (15) 7.1描述 (15) 7.2功能 (16) 7.3设计思路（算法、流程） (16) 7.4接口 (20) 7.5资源分配、性能 (20) 7.6测试方法 (20) 8．数据交换模块设计说明 (21) 8.1描述 (21) 8.2功能 (21) 8.3设计思路（算法、流程） (21) 8.4接口 (21) 8.5资源分配、性能 (21) 8.6测试方法 (21) 9．广播校时任务模块设计说明 (21) 9.1描述 (21) 9.2功能 (22) 9.3设计思路（算法、流程） (22) 9.4接口 (22) 9.5资源分配、性能 (22) 9.6测试方法 (22) 10．更改RS485通讯速率设计说明 (23) 10.1描述 (23) 10.2功能 (23) 10.3设计思路（算法、流程） (23) 10.4接口 (23) 10.5资源分配、性能 (23) 10.6测试方法 (23) 11．抄表记录周期任务设计说明 (23) 11.1描述 (23) 11.2功能 (23) 11.3设计思路（算法、流程） (23) 11.4接口 (23) 11.5资源分配、性能 (24)

常见的四种嵌入式操作系统

（一）VxWorks VxWorks操作系统是美国WindRiver公司于1983年设计开发的一种嵌入式实时操作系统（RTOS），是Tornado嵌入式开发环境的关键组成部分。良好的持续发展能力、高性能的内核以及友好的用户开发环境，在嵌人式实时操作系统领域逐渐占据一席之地。 VxWorks具有可裁剪微内核结构；高效的任务管理；灵活的任务间通讯；微秒级的中断处理；支持POSIX 1003．1b实时扩展标准；支持多种物理介质及标准的、完整的TCP/IP网络协议等。 然而其价格昂贵。由于操作系统本身以及开发环境都是专有的，价格一般都比较高，通常需花费10万元人民币以上才能建起一个可用的开发环境，对每一个应用一般还要另外收取版税。一般不通供源代码，只提供二进制代码。由于它们都是专用操作系统，需要专门的技术人员掌握开发技术和维护，所以软件的开发和维护成本都非常高。支持的硬件数量有限。 （二）Windows CE Windows CE与Windows系列有较好的兼容性，无疑是Windows CE推广的一大优势。其中WinCE3.0是一种针对小容量、移动式、智能化、32位、了解设备的模块化实时嵌人式操作系统。为建立针对掌上设备、无线设备的动态应用程序和服务提供了一种功能丰富的操作系统平台，它能在多种处理器体系结构上运行，并且通常适用于那些对内存占用空间具有一定限制的设备。它是从整体上为有限资源的平台设计的多线程、完整优先权、多任务的操作系统。它的模块化设计允许它对从掌上电脑到专用的工业控制器的用户电子设备进行定制。操作系统的基本内核需要至少200KB的ROM。由于嵌入式产品的体积、成本等方面有较严格的要求，所以处理器部分占用空间应尽可能的小。系统的可用内存和外存数量也要受限制，而嵌入式操作系统就运行在有限的内存（一般在ROM或快闪存储器）中，因此就对操作系统的规模、效率等提出了较高的要求。从技术角度上讲，Windows CE作为嵌入式操作系统有很多的缺陷：没有开放源代码，使应用开发人员很难实现产品的定制；在效率、功耗方面的表现并不出色，而且和Windows一样占用过的系统内存，运用程序庞大；版权许可费也是厂商不得不考虑的因素。 （三）嵌入式Linux 这是嵌入式操作系统的一个新成员，其最大的特点是源代码公开并且遵循GPL协议，在近一年多以来成为研究热点，据IDG预测嵌入式Linux将占未来两年的嵌入式操作系统份额的50%。 由于其源代码公开，人们可以任意修改，以满足自己的应用，并且查错也很容易。遵从GPL，无须为每例应用交纳许可证费。有大量的应用软件可用。其中大部分都遵从GPL，是开放源代

嵌入式控制系统随堂练习

1.最早的单片机是Intel公司的（），它出现在1976年。 A．8088 B．8048 C．8058 D．8068 答题： A. B. C. D. （已提交） 参考答案：B 问题解析： 2.下面哪种操作系统不属于商用操作系统。（） A. Windows 7 B. Linux C. VxWorks D. WinCE 答题： A. B. C. D. （已提交） 参考答案：B 问题解析： 3.下面哪点不是嵌入式操作系统的特点。（） A. 内核精简 B. 专用性强 C. 功能强大 D. 高实时性 答题： A. B. C. D. （已提交） 参考答案：C 问题解析： 4.迄今为止，（）系列的单片机仍然是最为成功的单片机芯片之一，在各种产品中有着非常广泛的应用。A．8088 B．8048 C．8058 D．8051 答题： A. B. C. D. （已提交） 参考答案：D 问题解析： 5.嵌入式系统的核心是（）和嵌入式操作系统。 A．嵌入式微处理器B．存储器C．单片机D．内部总线 答题： A. B. C. D. （已提交） 参考答案：A 问题解析： 6.下面哪种嵌入式系统是属于软实时系统。（） A．WinCE B．VxWorks C．Nucleus D．eCOS 答题： A. B. C. D. （已提交） 参考答案：A 问题解析： 7.下面哪种嵌入式系统是属于硬实时系统。（） A．WinCE B．RTLinux C．Windows XP D．eCOS 答题： A. B. C. D. （已提交） 参考答案：D 问题解析： 8.Embedded Visual Studio是（）

参考答案：B 问题解析： 9.下面哪些不属于嵌入式控制系统的典型应用。（） A．智能家居 B. 智能手机 C. 智能控制 D. 智能数据挖掘 答题： A. B. C. D. （已提交） 参考答案：D 问题解析： 10.下面哪个系统属于嵌入式系统（）。 A．“天河一号”计算机系统B．IBMX200笔记本电脑 C．联想S10上网本D．Iphone手机 答题： A. B. C. D. （已提交） 参考答案：D 问题解析： 当前页有10题，你已做10题，已提交10题，其中答对10题。 11.一个完整的嵌入式系统由（）两大部分组成。 A．系统软件和应用软件B．硬件系统和软件系统 C．通用机和专用机D．基本缓存和硬盘 答题： A. B. C. D. （已提交） 参考答案：B 问题解析： 12.HAL是指（） Α．嵌入式微控制器Ｂ．硬件抽象层 Ｃ．嵌入式数字信号处理器Ｄ．嵌入式片上系统 答题： A. B. C. D. （已提交） 参考答案：B 问题解析： 13.BSP是指（） Α．嵌入式操作系统Ｂ．板级支持包 Ｃ．嵌入式微处理Ｄ．应用软件包 答题： A. B. C. D. （已提交） 参考答案：B 问题解析： 14.EMPU是指（） Α．嵌入式微控制器Ｂ．嵌入式微处理器 Ｃ．嵌入式数字信号处理器Ｄ．嵌入式片上系统 答题： A. B. C. D. （已提交） 参考答案：B

基于嵌入式实时系统设计模式设计

基于嵌入式实时系统设计模式的设计

1 引言 从系统的观点来看，嵌入式实时系统也是系统，特别是硬件技术的快速发展，嵌入式实时软件也有快速适应硬件型号升级问题，也有业务快速变更要求以及可伸缩、可修改、可复用等方面的问题。但面向对象技术对于实时性、可靠性的描述并不适合，在嵌入式实时应用中依然不是主流设计方法，从而引入了模式的概念。 最早也是最基础的设计模式是Liskov提出的七种基本模式，并提出对象构成模式的五条基本准则[1-4]，为面向对象设计模式奠定了理论基础。Gamma等四人提出了常用的25种设计模式[5]，为用模式设计软件体系结构提供了工程实践的基础。不过Gamma的模式作用域是局部的，只在单个的协作内。Bruce Douglas将两个重要的软件工程进展--模式和UML相结合，成功地应用在主流实时软件传统使用的概念和技术中[6]。 本文讨论的模式ERTSDP是基于Bruce Douglass的实时设计模式基础之上，对典型嵌入式实时系统的设计解决方案加以总结抽象，提出的一套完整的设计思路。这一模式的提出可以促使本领域软件开发速度成倍的提高，更为重要的是软件质量也可以得到保证。 2嵌入式实时系统设计模式(ERTSDP)研究 2.1 设计模式的定义

设计模式[7-9]是对经常出现问题的泛解。模式由三个重要的方面组成：第一是问题(problem)，这是要以模式来处理的设计的某个方面的陈述，也就是要用模式解决的某些优化和QoS的侧面。第二是解决方案(solution)，也就是模式本身，模式用指明了角色的结构图表示。最后是结果(consequences)。 2.2 ERTSDP (Embedded Real-Time Systems Design Pattern) 1．目的 针对嵌入式实时系统分析和设计过程中的问题进行抽象并建立模型，使得新系统可以通过模式匹配、实例化等手段快速建立，从而达到缩短嵌入式实时产品开发周期的目的。 2．解 解即模式本身，2.3小节将详细讨论。 3．结果 结果是使用模式后的一组利弊，将在本文最后讨论。 2.3 模式的解 2.3.1 系统分析

ARM在工业控制中的应用

ARM在工业控制中的应用 摘要：从51单片机到ARM处理器，嵌入式微控制领域不断更替交叠，伴随而来的是技术的不断发展和生产力水平的不断提高。ARM处理器从其诞生之日起就注定担负着推动技术进步和改写历史的重任，因为ARM处理器是一个“集大成者”，ARM嵌入式系统的发展促进了工业控制自动化程度的提高。 关键词：ARM处理器；嵌入式系统；工业控制 1 ARM处理器的发展历史 1990年11月27日，Acorn公司正式改组为ARM（Acorn RISC Machine）计算机公司。苹果公司出资150万英镑，芯片厂商VLSI出资25万英镑，Acorn本身则以150万英镑的知识产权和12名工程师入股。公司的办公地点非常简陋，就是一个谷仓。 ARM处理器 20世纪90年代，ARM 32位嵌入式RISC(Reduced lnstruction Set Computer)处理器扩展到世界范围，占据了低功耗、低成本和高性能的嵌入式系统应用领域的领先地位。ARM公司既不生产芯片也不销售芯片，它只出售芯片技术授权。ARM将其技术授权给世界上许多著名的半导体、软件和OEM厂商，每个厂商得到的都是一套ARM相关技术及服务。 ARM是第一款面向低价位市场的RISC架构微处理器。目前，ARM已经成为嵌入式微处理器的代名词。 2 ARM处理器的优势 ①体积小、低功耗、低成本、高性能。ARM针对嵌入式应用，在满足性能要求的前提下，力求最低的功率消耗。ARM结构的优点是能兼顾到性能、功耗、代码密度、价格等几个方面，而且做得比较均衡。在性能/功耗比（MIPS/W）方面，ARM处理器具有业界领先的性能。基于ARM核的芯片价格也很低，目前ARMCortexM的芯片价格可低至10元人民币左右。 ②支持Thumb（16位）/ARM（32位）双指令集，能很好的兼容8位/16位器件。 ③大量使用寄存器，大多数数据操作都在寄存器中完成，指令执行速度更快。 ④指令长度固定，寻址方式灵活简单，执行效率高。

嵌入式实时操作系统中实时调度算法综述

嵌入式实时操作系统中实时调度算法综述 摘要：实时调度是指在有限的系统资源下，为一系列任务决定何时运行，并分配任务运 行除CPU之外的资源，以保证其时间约束、时序约束和资源约束得到满足。一个实时系统可以由单处理器系统来实现，也可以用多处理器系统来实现。实时调度算法是保障实时系统时限性和高可靠性的最重要手段之一。 关键词：嵌入式；实时操作系统；实时调度算法；RTOS；RMS 引言 嵌入式系统在当今的生产和生活中得到了广泛的应用,鉴于嵌入式实时系统的特点,要求任务调度等实时内核功能精简和高效。综合了EDF 和RM调度策略的CSD 调度策略,更加适合嵌入式系统的特点,满足其内核的要求。任务调度策略是实时系统内核的关键部分,如何进行任务调度,使得各个任务能在其期限之内得以完成是实时操作系统的一个重要的研究领域。它的精简和高效,对提高低处理能力,小内存系统整体性能具有重大的意义。 RTOS概述 RTOS，即：实时系统（Real-time operating system），实时系统能够在指定或者确定的时间内完成系统功能和外部或内部、同步或异步时间做出响应的系统。它的正确性不仅依赖系统计算的逻辑结果，还依赖于产生这个结果的时间。因此实时系统应该在事先先定义的时间范围内识别和处理离散事件的能力；系统能够处理和储存控制系统所需要的大量数据。对一般的程序来说，大多数是考虑指令执行的逻辑顺序，指令何时执行并不重要。而对实时应用系统的程序就不一样，当外部某激励出现时，系统必须以一定的方式和在限定的时间内响应它，如果已超时，那怕执行结果是正确的，系统也认为是失效的。实时操作系统通常被分为软实时操作系统和硬实时操作系统。前者意味着偶尔错过时限是可以容忍的；后者意味着执行过程不但必须正确而且必须准时。在实时操作系统中，系统将程序分成许多任务(或进程)，而每个任务的行为都预先可知，或者是有明确的功能，系统根据一定的调度原则，决定谁可取得执行权，这就是RTOS的核心所在。 实时调度算法 实时调度算法可以分为4类：单处理器静态调度算法、多处理器静态调度算法、单处理器动态调度算法、多处理器动态调度算法。下面分别分析嵌入式操作系统中采用的各种调度方法，以及这些调度方法是如何满足实时性应用的实时要求的。 1 速率单调算法 速率单调算法是一个经典的算法，它是针对那些响应和处理周期性事件的实时任务的，它事先为每个这样的实时任务分配一个与事件频率成正比的优先级。 实现时，就绪队列中的所有任务按照优先级Priority排队，优先级最高的任务排在队首，当处于运行态的任务，由于某种原因挂起时，只要把就绪队列的首元素从就绪队列中取下，使运行任务指针pRunTask指向该元素即可，如果是处于其他状态的任务变为就绪状态，而挂

嵌入式系统期末考试题库及答案

《嵌入式系统》试题库 《嵌入式系统》试题库 一、填空题 嵌入式系统的基本定义为：以应用中心，以计算机技术为基础，软件硬件可裁剪，适、 1应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。从模块结构来看，嵌入式系统由三大部分组成，分别是：硬件、软件和开发平台。、 2从层次角度来看，嵌入式

系统由四大部分组成，分别是：应用软件层、操作系统层、、 3板级支持包（或硬件抽象层） 和硬件层。嵌入式产品的主要度量指标包括：上市时间、设计成本和产品质量。、 4嵌入式系统的设计过程包括：需求分析、规格说明、体系结构设计、构件设计、系统、 5集成和系统测试。需求分析包括：功能性需求分析和非功能性需求分析。 6、确定输入信号是数字信号还 是模拟信号属于功能性需求。 7、确定系统的物理尺寸和重量属于非功能性需求。 8、在嵌 入式系统的设计过程中，其中规格说明解决“做什么”。 9、在嵌入式系统的设计过程中，其 中体系结构设计解决“如何做”。 10、在嵌入式系统的设计过程中，软硬件划分应该在体系结构设计阶段完成。 11、在嵌入式系统的设计过程中，处理器的选择应该在体系结构设计阶段 完成。、 12在嵌入式系统的设计过程中，嵌入式操作系统的选择应该在体系结构设计阶段完成。、13在嵌入式系统的设计过程中，完成原理图设计应在构件设计阶段完成。、 14在嵌入式系统 的设计过程中，完成版图设计应在构件设计阶段完成。、15在嵌入式系统的设计过程中，完 成软件设计应在构件设计阶段完成。 16、反映嵌入式系统设计人员的水平能力主要在于总体 设计（需求分析、规格说明和体系 17、结构设计）和系统调试。设计流程指的是设计过程中所经历的过程步骤。、 18核的模块级重用和基于平台的系统级重用。 IP 设计重用技术主要分为基于19、 软硬件协同设计由系统描述、软硬件划分、软硬件协同综合以及软硬件协同模拟与验 20、证几个阶段组成。嵌入式处理器的分类包括三种，分别是：嵌入式微处理器、微控制器（或单片机）和、21页共页第 1 44 《嵌入式系统》试题库

华南理工网络课程2021(嵌入式控制系统)平时作业

什么是嵌入式系统？ 嵌入式系统由硬件和软件组成。是能够独立进行运作的器件。其软件内容只包括软件运行环境及其操作系统。硬件内容包括信号处理器、存储器、通信模块等在内的多方面的内容。相比于一般的计算机处理系统嵌入式系统存在较大的差异性，它不能实现大容量的存储功能，因为没有与之相匹配的大容量介质，大部分采用的存储介质有E-PRQM、 EEPROM DENG等，软件部分以API编程接口作为开发平台的核。 2、请简述嵌入式系统的发展趋势 答：嵌入式系统是将计算机技术，半导体技术，和电子技术与各个行业的具体应用相结合的面向用户，产品及应用的专用计算机系统。与通用型计算机相比，具有低功耗，体积小，高可靠，高集成度，软硬件可裁减等特点。 3、请列出嵌入式系统的几个重要特征 系统内核小，专用性强。系统精简；高实时性的系统软件，多任务的操作系究；需要专用的开发工具和环境。 4、简述嵌入式微处理器 答：嵌入式微处理器是由通用计算机中的CPU演变而来的。它的特征是具有32位以上的处理器，具有较高的性然其价格也相应较高，但与计算机处理器同的是，在实际嵌入式应用中，只保留和嵌入式应用紧密相关的功能硬件，去除其他的冗余功能部分，这样就以最低的功耗和资源实现嵌入式应用的特殊要求和工业控制计算机相比，嵌入式微处理器具有体积小、重量轻、成本低、可靠性高的优点。 5、简述嵌入式系统中的硬件抽象层简述嵌入式系统中的硬件抽象层。 答：硬件抽象层介绍 嵌入式实时系统作为一种特殊的计算机系统，自下而上由三部分组成。 （1）硬件环境：它是整个嵌入式实时操作系统和实时应用程序运行的硬件平台；不同的应用程序通常有不同的硬件环境：硬件平台的多样性是嵌入式系统的主要特点之。 2）嵌入式实时操作系统RToS完成了嵌入式实时应用的任务调度和控制的核心功能，具有内核相对简单、可配置、与高层应用密切相关的特点，嵌入式操作系统是相对不变的。（3）嵌入式 实时应用：在操作系统上运行的嵌入式应用，使用操作系统提供的实时机制来完成特定的功能。不同的系统需要设计不同的嵌入式实时应用程序。于嵌入式系统应用的硬件环境差异很

嵌入式实时操作系统报告

学号：1325260453 《嵌入式实时操作系统》课程报告 学院：信息与控制工程学院 专业班级：控制科学与工程 姓名：X X X 成绩：

目次 第一章绪论 (1) 1.1研究背景 (1) 1.2智能手机概述 (1) 1.3L INUX概述 (2) 1.4L INUX主要特性 (3) 1.4.1 开放性 (3) 1.4.2 多用户 (3) 1.4.3 多任务 (3) 1.4.4 良好的用户界面 (3) 1.4.5 设备独立性 (3) 1.4.6 供了丰富的网络功能 (4) 1.4.7 可靠的系统安全 (4) 1.4.8 良好的可移植性 (4) 第二章智能手机操作系统 (5) 2.1智能手机操作系统介绍 (5) 2.2智能手机操作系统比较 (5) 2.2.1 Symbian (5) 2.2.2 Windows Phone (5) 2.2.3 Palm OS (6) 2.2.4 Blackberry (6) 2.2.5 Android (7) 第三章LINUX在智能手机操作系统中的应用 (8) 3.1L INUX的应用 (8) 3.2智能手机系统体系结构 (9) 3.3A NDROID体系结构 (9) 3.3.1 应用层 (10) 3.3.2 应用框架层 (10) 3.3.3 Android运行环境和系统运行库层 (11) 3.3.4 Linux 内核层 (11)

第一章绪论 1.1 研究背景 嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。它一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四个部分组成。嵌入式系统过去主要应用于工业控制领域。随着以计算机技术和通讯技术为主的信息技术的快速发展，以及Internet的广泛应用，嵌入式系统除了可以在传统的计算机上运行外，还可以广泛应用于PDA(Personal Digital Assistant，个人数字助理)、机顶盒、VCD、DVD、车载PC、手机等众多电子设备。利用嵌入式软件，人们可以使用手持计算机或移动电话收发Email，或者通过Web TV访问Internet，用Web Phone拨打国际长途电话12I。嵌入式系统将广泛应用于信息家电、工业控制、军事应用、POS(Primary Operating System，主操作系统)网络及电子商务和环境工程等各个领域。业界分析家认为在Internet电话、游戏装置和手持通讯装置的推动下，嵌入式系统将会有突飞猛进的发展。它与Internet紧密结合，支持强大的移动性和智能性，并且具备强大的通讯能力。嵌入式系统发展形式逐步多样化，将为用户提供更多的选择。 嵌入式系统和智能手机密不可分。随着嵌入式系统的发展，智能手机也在不断地进化。今天的智能手机已经向话音、数据、图像综合的方向演变。昔日外形笨重、功能单一的智能手机已是明日黄花。2005年，智能手机发展迅猛，不断推出新的产品，可以说是智能手机发展迅猛的一年。智能手机以其强大的功能和便捷的操作等特点得到人们的青睐。 智能手机作为集语音通信、多媒体和掌上电脑功能于一体的移动通信终端产品，其最初源于掌上电脑，智能手机最早于1999年现身，当时摩托罗拉推出天拓A6188手机，是全球第一部具有触摸屏和中文手写识别输入功能的移动电话，被称为PDA手机的鼻祖。这种新颖的功能整合手机面世后，因为价格一直居高不下，所以未能进入广大普通手机消费者的视野，直到2002年，包括摩托罗拉、爱立信、诺基亚等在内的手机业巨头一连推出了9款PDA手机，这时智能手机才渐成气候，逐渐走进平常人的视野。 与传统手机相比，智能手机的优势非常明显，不但内容丰富，还具有可以无限扩展的强大功能以及硬件的可升级性，这使得智能手机能够真正实现通信、电脑和互联网的融合，而要实现智能手机的这些功能，必须依靠移动互联网。正是因为移动互联网所提供的丰富数据业务，智能手机的发展才如此迅速。 1.2智能手机概述 现代经济的飞速发展，人民生活水平大幅度提高，智能手机已逐渐成为人们日常生活的一部分。从外观看，智能手机更像个PDA，它能在手机上欣赏MP3、下载游戏和MTV、