举例典型的任务间及ISR与任务间进行同步和通信的应用场景,说明何时应采用哪种机制。
实时操作系统的相关概念
监控程序(Monitor) 操作系统(Operating System)。 1、多道批处理操作系统 2、分时操作系统 3、实时操作系统。
多道批量处理系统一般用于计算中心较大的计算 机系统中。由于它的硬件设备比较全，价格较高， 所以此类系统十分注意CPU及其它设备的充分利 用，追求高的吞吐量，不具备实时性。
台
宿主机
目标机
按确定性来分嵌入式实时系统
硬实时
系统对系统响应时间有严格的要求，如果系统响应时 间不能满足，就要引起系统崩溃或致命的错误。
软实时
系统对系统响应时间有要求，但是如果系统响应时间 不能满足，不会导致系统出现致命的错误或崩溃。
按软件结构来分嵌入式实时系统
单线程程序（Single-threaded program）
商业RTOS利用了计算机科学数十年发展的精美成 果，包含了软件理论最精华的部分。这一点从内 核技术上看得最为清楚，各个厂商的内核大同小 异，通过考察各厂商普遍采用的微内核技术可以 很好地看出这一点。
50年代中期到后期开发的操作系统几乎毫无结 构可言，在这些整体操作系统(monolithic operation system)中，任何过程可以调用其它任何过程，由 于低估了过程相互之间的依赖性和互操作性，产 生了一系列问题。
所有进程请求使用统一的接口，进程不 需要区分内核模式和用户模式服务，由于这 些服务全部通过消息传递提供。
扩展性(Extensibility)：
由于新型硬件设备和新型软件技术不断发展，任何操作系统不可 避免地需要修改，微内核结构允许加入新的服务，支持在同一功能区 内提供多重服务。使用微内核结构，加入一个新特点仅仅需要修改或 者加入被选择的服务，新的或者修改的服务影响限制在系统的一个子 集，进一步地，修改不需要建立一个新的内核。
2023年华为5G认证习题附答案
华为5G中级认证练习题1. SRS功率控制重要用于上行信道估计和上行定时，从而保障其精度。
（）[单项选择题] *A. 对旳(对旳答案)B. 错误2. gNodeB通过PDCCH旳DCI格式U0/U1调整TPC取值，DCI长度是多少？（）[单项选择题] *A. 1bitB. 4bitC. 2bit(对旳答案)D. 3bit3. UE计算上行发射功率时估计旳路损是哪个方向旳？（）[单项选择题] *A. 下行(对旳答案)B. 上行4. PRACH功率控制目旳是在保证NR随机接入成功率旳前提下，UE以尽量小旳功率发射前导，降低对邻区旳干扰并使得UE省电。
（）[单项选择题] *A. 对旳(对旳答案)B. 错误5. NR系统中PBCH信道RE功率会基于小区基准功率ReferencePwr配置偏置。
（）[单项选择题] *A. 对旳(对旳答案)B. 错误6. NSA组同中，终端侧收到网络侧释放指示，可能是5G侧发起释放，也可能是4G 侧发起释放。
（）[单项选择题] *A. 对旳(对旳答案)B. 错误7. NSA组网中，要CPE 1.0到达下行1000Mbps峰值，如下哪项为NR小区下行速率旳最低规定？（）[单项选择题] *A. 860Mbps(对旳答案)B. 900MbpsC. 700MbpsD. 800Mbps8. SA组网中，UE做小区搜索旳第一步是如下哪项？（）[单项选择题] *A. 获取小区其他信息B. 获取小区信号质量C. 帧同步，获取PCI组编号D. 半帧同步，获取PCI组内ID(对旳答案)9. 在NR顾客上行速率测试中，对2T4R旳终端，提议“上行最大MIMO层数”提议配置为如下哪项？（）[单项选择题] *A. Layer3B. Layer2(对旳答案)C. Layer1D. Layer410. C波段100Mhz旳带宽，30khz旳子载波状况下，为了到达峰值速率，NR对UE 旳下行调度次数(DL Grant)需要到达多少？（）[单项选择题] *A. 1500次/秒B. 1000次/秒C. 次/秒(对旳答案)D. 3000次/秒11. 如下哪种5G网络演进途径布署成本相对最低？（）[单项选择题] *A. NGC +gNB(主)+eNBB. EPC +eNB(主)+gNB(对旳答案)C. NGC +eNB(主)+gNBD. NGC+gNB12. gNodeB根据UE上报旳CQI，将其转换为几位长旳MCS？（）[单项选择题] *A. 2bitB. 5bitC. 4bit(对旳答案)D. 3bit13. NR网络中用CQI反应信道旳质量状况，UE上报给gNB旳CQI是通过UE测量导频SINR后量化得到旳。
嵌入式单片机三种应用程序架构
嵌入式单片机三种应用程序架构嵌入式单片机是一种集成了处理器、存储器、输入输出接口等功能的微型计算机系统，广泛应用于各种电子设备中。
针对不同的应用需求，嵌入式单片机可以采用不同的应用程序架构。
下面将介绍三种常见的嵌入式单片机应用程序架构，包括单任务、多任务和事件驱动架构。
一、单任务架构在单任务架构下，嵌入式单片机只能执行一项任务，也就是一次只能处理一个事件。
程序代码是按照顺序执行的，没有并行处理的能力。
在单任务架构下，主程序中通常包含一个主循环，通过循环不断地检测各种外部事件的发生并作出相应的处理。
例如，一个简单的嵌入式系统可能需要周期性地读取传感器数据并进行处理，然后将处理结果输出到显示屏上。
单任务架构的优点在于编程简单，逻辑清晰，适用于单一功能较简单的场景。
同时，由于不需要考虑并行处理的复杂性，系统资源的管理也相对简单。
然而，单任务架构的缺点在于不能同时进行多个任务处理，效率较低，且无法处理实时性要求较高的应用场景。
二、多任务架构多任务架构是一种支持多个任务并发执行的应用程序架构。
在多任务架构下，嵌入式单片机可以同时处理多个任务，提高系统的处理效率。
每个任务都有自己的代码段和数据段，并且任务之间可以实现相互通信和数据共享。
实现多任务的方法有多种，最常见的是利用操作系统的支持。
操作系统可以为每个任务分配独立的时间片，并负责任务的切换和调度。
常见的嵌入式操作系统有uc/OS、FreeRTOS等。
多任务架构的优点在于可以提高系统的并发处理能力，适用于多任务、复杂功能的应用场景。
同时，多任务架构可以实现任务间的相互独立，提高系统的可维护性和可重用性。
然而，多任务架构在设计和开发过程中需要考虑任务间的调度、通信、同步等问题，复杂度较高。
三、事件驱动架构事件驱动架构是一种基于事件触发的应用程序架构。
在事件驱动架构下，嵌入式单片机依据外部事件的发生而作出相应的响应，而非简单的按序执行代码。
事件可以是外部信号（如按键输入、传感器数据等）、定时器中断、通信中断等。
嵌入式实时操作系统试题
嵌⼊式实时操作系统试题1、⽬前使⽤的嵌⼊式操作系统主要有那些？请举出六种常⽤的。
Windwos CE、Windows Mobile、VxWork、Linux、uCos、Symbian、QNX2、⼀般⽽⾔，嵌⼊式系统的架构可以分为4个部分，分别是（处理器）、存储器、输⼊输出和软件，⼀般软件分为（操作系统）和应⽤软件两个主要部分。
3、从嵌⼊式操作系统特点可以将嵌⼊式操作系统分为（实时操作系统）和分时操作系统，其中实时系统可分为（硬实时系统）和软实时系统4、uc/os操作系统不包括以下哪集中状态A、运⾏B、挂起C、退出D、休眠5、0x70&0x11的运算结果是A、0x1B、0x11C、0x17D、0x76、下列哪种⽅式不是ucos操作系统中任务之间的通信⽅式A、信号量B、消息队列C、邮件D、邮箱7、在将ucos操作系统移植到ARM处理器上时，以下那些⽂件不需要修改A、OS_CORE.CB、include.hC、OS_CPU.HD、OSTaskInit设计实时操作系统时，⾸先应该考虑系统的（）。
A．可靠性和灵活性B．实时性和可靠性C．分配性和可靠性D．灵活性和实时性2. ⼤多数嵌⼊式实时操作系统中，为了让操作系统能够在有突发状态时迅速取得控制权，以作出反映，⼤都采⽤（）的功能。
A:抢占式任务调度B:时间⽚轮转调度C:单调速率调度D:FIFO调度8、所有的电⼦设备都属于嵌⼊式设备简单题：1、根据嵌⼊式系统的特点、写出嵌⼊式系统的定义答：以应⽤为中⼼，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪、功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专⽤计算机系统2、试分析实时操作系统的⼯作特点及相互之间的转换运⾏：获得CPU的控制权就绪：进⼊任务等待队列，通过调度中转为运⾏状态挂起：由于系统函数调⽤⽽被设置成挂起状态，任务发⽣阻塞，等待系统实时事件的发⽣⽽被唤醒，从⽽转为就绪或运⾏。
休眠：任务完成或者错误被清除的任务，该任务此时不具有任务控制块。
裸机,RTOS,还是Linux?采用SoC FPGA优化实时性能
裸机，RTOS，还是 Linux?采用 SoC FPGA 优化实时性能Altera公司供稿【期刊名称】今日电子【年(卷),期】2015(000)004【总页数】5引言实时系统有很高的实时要求，抖动必须要在一定的范围内。
在某些情况下，无法满足这一要求会导致严重的损害。
其他还有软实时要求，例如，优化能效等，这虽然不会带来严重的失效，但是，对于长期工作仍然非常重要。
不论怎样，重要的是理解某些系统体系结构在实时循环延时、抖动和其他需求方面的实时响应。
很多系统设计人员最初认为实现“非OS”或者“裸机”系统会比较简单，比全OS更快。
但是，随着当今系统中应用处理器的出现，并非如此了。
在速度极高功能很强的应用处理器上运行应用程序，运行RTOS实际上要比裸机实现的响应时间更好。
选择哪一种呢?本文介绍了不同OS实现的响应时间。
开发了一个实时“DataMover”应用实例，测试不同的实现，产生了一些很有意义的结果。
实时系统需求和挑战一个典型的工业控制应用包括实时任务和非实时任务。
实时任务处理外部中断，通过寄存器轮询或者中断服务来实现，这发生的时间在10几个微秒，例如，响应中断，移动与每次中断相关的数据，进行计算，在下一次中断发生之前返回结果等。
为保证实时响应，抖动不能超过几微秒。
通常，用户希望把所有实时处理分给一个内核，更直接的进行控制，希望进一步提高性能。
非实时任务一般包括看护任务、网络和用户接口。
在大部分这些系统中，处理器内核之间很少会共享外设，但是需要共享某些公共存储器缓冲，以便同步、通信或者显示数据。
很显然，还有其他需求以保证能够成功的推出电子产品。
这些需求从简单的编程开始。
能够使用简单、成熟可靠的解决方案对多核处理器进行编程是高效能和项目进度的关键。
降低风险也很重要。
风险的形式包括已知风险和未知风险。
重要的是通过工程实践消除已知风险，减小未知风险。
需要辅助系统支持来方便的进行编程，降低风险。
辅助系统很显然能够帮助用户受益于大众的智慧，对于ARM，就是其开发社区。
Vxworks基础
为各种目标板的硬件功能提供了统一的软件接口 它们包括： 硬件初始化 中断处理和产生 硬件时钟和定时器管理 内存映射和分配 BSP还包括boot Rom和其它启动机制 sysLib和sysALib库是VxWorks可移植的核心
Vxworks操作系统将一切与硬件有关的功能模块都放在BSP库中。该BSP库是硬件与软件的接口，处理硬件的初始化、中断处理与产生、硬件时钟与定时管理、局部和总线内存空间的映射、内存大小定义，等等。能够自行启动目标机、初始化目标机、能够与host通信以下载Vxworks核、把控制权交给Vxworks核来调用用户应用程序等功能。
Tornado 系统结构
POSIX Library
Real-Time Embedded Application
Host
VxSim
Debug Agent
Tornado Plug-ins
Target
Target Server
Launcher
Core OS
BSP
Ethernet
Serial Line
板支持包（BSP）
VxWorks的特点--高度伸缩性的环境
Stand-alone kernel up to full featured OS
0
100
200
300
400
500
Maximum Equipped
File System
Networking
O.S.
m
Memory Requirements (Kbytes)
VxWorks （1）
Vxworks提供了一套丰富的任务间通信机制，包括： ●内存共享（Shared memory）：简单的数据共享方法 ●信号量（Semaphore）：用于基本的互斥及同步 ●消息队列（Message queues）和管道（pipe）： 用于同一CPU上任务间消息的传递 ●套接口（Socket）和远程程序调用（RPC）： 用于网络上任务间的通信 ●信号（Signal）：用于异常处理 此外，Vxworks提供了三种共享内存的对象（shared-memory objects） 来实现运行在不同CPU上的任务间的高速同步和通信。 ●共享信号量（shared semaphores）：有二进制，记数型两种 ●共享消息队列（shared message queues） ●共享内存分区（shared-memory partitions）：有系统类型和用户类型
freertos高级用法
freertos高级用法FreeRTOS是一个用于嵌入式系统的开源实时操作系统。
它提供了一套用于任务调度、内存管理、通信和同步的功能。
以下是FreeRTOS的高级用法：1. 任务管理：FreeRTOS使用任务作为系统的基本单元。
高级用法包括创建和删除任务、设置任务优先级和栈大小、挂起和恢复任务等。
另外，可以使用任务通知机制来实现任务间的同步和通信。
2. 内存管理：FreeRTOS提供了内存分配器函数，可以用于动态分配和释放任务栈和消息队列等数据结构的内存。
高级用法包括重定义内存分配函数、实现内存保护和内存池等。
3. 时间管理：FreeRTOS提供了一套时间管理机制，可以用于设置定时器、延时任务和周期性任务等。
高级用法包括创建多个定时器、使用软件定时器和处理时间溢出等。
4. 中断处理：FreeRTOS提供了中断服务例程（ISR）的机制，可以在中断处理程序中使用任务通知和消息队列等功能。
高级用法包括优先级反转处理、中断嵌套和中断控制。
5. 调试和性能分析：FreeRTOS提供了一些调试和性能分析工具，可以用于跟踪任务延迟、堆栈使用情况和系统资源的利用率等。
高级用法包括使用沉默块检测、堆栈溢出检查和运行时统计功能。
6. 可扩展性：FreeRTOS允许用户添加自定义内核功能和硬件驱动程序。
高级用法包括在FreeRTOS内核中添加新的调度算法、实现优先级继承和使用低功耗模式。
总之，FreeRTOS的高级用法涵盖了任务管理、内存管理、时间管理、中断处理、调试和性能分析以及可扩展性等方面。
这些高级用法可以更好地满足嵌入式系统的需求，并提高系统的可靠性和性能。
实时操作系统的相关概念资料
移植性(Portability)：
在微内核结构中，所有与特定处理机的
代码仅仅存在微内核中，因此，需要将这个
系统移植到新的处理机需要作的变化可以尽
可能地少。
可靠性(Reliability)：
高优先 级任务 高优先 级任务
低优先 级任务 低优先 级任务
（3）优先级倒置之二 当低优先级的任务向高优先级的任务发 送消息时，高优先级的任务不能运行，直到 低优先级的任务发送消息后才能运行。 没有必要分为两个任务，应该使高优先级 的任务直接调用子程序即可。
高优先 级任务 高优先 级任务 调用
嵌入式实时系统软件的基本特征
具有高速处理、配置专一、结构紧凑和坚固
可靠等特点的实时系统，相应的软件系统应 是一种别有特色、要求更高的实时软件。
实时软件的主要要求
1、实时性 2、有处理异步并发事件的能力 3、快速启动、出错处理和自动复位功能 4、嵌入式实时软件是应用程序和操作系统两 种软件的一体化程序。 5、嵌入式实时软件的开发需要独立的开发平 台
八十年代后期，国外提出了微内核 (microkernel) （如图
5.2.2）的思想， 即将传统操作系统中的许多共性的东西抽 象出来，构成操作系统的公共基础，即微内核，真正具体 的操作系统功能则由构造在微内核之外的服务器实现。这 是一种机制与策略分离的开放式设计思路。在理论上，这 种方法提供了高度的灵活性、模块性和可移植性。
宿主机
目标机
按确定性来分嵌入式实时系统
硬实时
系统对系统响应时间有严格的要求，如果系统响应时 间不能满足，就要引起系统崩溃或致命的错误。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
嵌入式低功耗8位微控制器的设计的读书报告
这篇文章设计实现了一款嵌入式低功耗8位微控制器，采用了类精减指令集计算机(RISC)指令集、哈佛双总线体系和两级四段流水线结构。
重点研究了微控制器的功耗分布，并从系统级、寄存器传输级(RTL)和逻辑级三个级别进行了功耗的优化。
一、体系结构设计与优化
文中采用了一种类精减指令集计算机(reduced instruction set computer，RISC)的指令体系，除了具有指令简洁、每条指令所需要的周期数(cycles per instruction,CPI)较小等优势外，还具有以下特点：①区别于Load/Store体系，采用了Register-Memory体系，运算指令可以直接访问存储器，这有效地提高了代码密度；②所有指令均等长，大大简化了解码和控制电路的设计，具有较低的功耗和结构尺寸。
二、低功耗实现技术
1、系统级的低功耗设计
包括休眠模式的设计、时钟网络的管理、存储器的低功耗设计三个方面。
休眠模式的功耗是决定芯片整体平均功耗的重要部分。
执行SLEEP指令后，处理器会进入休眠工作状态，当发生外部中断或是看门狗溢出时，会从休眠模式返回，继续执行休眠指令之后的下一条指令。
休眠模式设计存在的一个问题是，当微控制单元(micro control unit，MCU)进入休眠状态，主时钟已经关闭，当产生中断时，MCU如何从休眠状态中恢复。
笔者设计了主时钟切换和同步电路。
片内存在2种振荡电路，包括外接晶振的起振电路和极低频的RC振荡回路，分别为处理器提供主时钟频率和保持时钟频率。
当处理器工作在休眠模式时，时钟网络并没有完全关闭，而是将主时钟切换成频率很低的RC振荡信号，在部分模块中仍然保留时钟，当出现中断时，能够及时将状态字置位，切换到主时钟，MCU继续取指工作。
时钟网络是数字系统中翻转率最高、驱动能力最大的网络，具有较大的电容和负载，通过关闭闲置模块的时钟，可以有效降低时钟网络的功耗。
时钟网络管理模块根据指令译码器的输出和休眠模式来决定全局的功耗策略。
现代SOC系统中一般都要集成存储器，降低存储器的功耗对整个芯片的功耗优化会起很大作用。
笔者对片内SRAM采用了分页访问和块寻址技术来降低功耗。
2、RTL级的低功耗设计
在系统级的优化中，主要从系统时序和模块的工作状态入手。
而在寄存器传输级设计中，低功耗设计的主要手段是降低模块内部的组合电路和寄存器单元的规模和翻转频率。
3、逻辑综合的低功耗设计
包括门控时钟的插入、DC功耗的优化。
在几个指令周期之间或者一个指令周期内的几个时钟周期之间，某些模块内部的寄存器会消耗不必要的功耗，针对这种情况，可以运用门控来分配各个功能块内的寄存器工作。
在高效能的处理器设计中，门控时钟更多的是应用于控制一个指令周期内的功耗。
然而，这种门控时钟是不能随便应用的，原因是：①应用门控时钟的寄存器可能在需要工作的时候不能被及时地唤醒，造成流水线的停顿；②门控单元产生的毛刺可能会导致寄存器误触发，导致逻辑错误。
采用Design Compiler进行电路综合时，默认采用的是无向量(Vector-Free)的方法进行功耗分析，但是由于DC的默认节点翻转率较高，而实际上某些特殊信号在电路工作时处于静态值，如Reset信号，这往往会对内部节点的翻转率造成误分析，因此一般采用由动态仿真产生的saif文件进行反标注，并对特殊的输入信号设置常量传播或者设定开关活动率值，然后再进行功耗优化。
三、总结
在研究分析低功耗设计技术的基础上，重点从系统级、寄存器传输级(RTL)和逻辑级三个级别进行了功耗的优化。