嵌入式实时操作系统开发及应用实践
嵌入式实时操作系统及应用开发-第3版-罗蕾-北航-第02章-嵌入式硬件系统
• 大多数嵌入式系统的代码和数据都存储在处理器 可直接访问的存储空间即主存中。
• 系统上电后，在主存中的代码直接运行。主存储 器的特点是速度快，一般采用 ROM 、 EPROM 、 Nor Flash、SRAM、DRAM等存储器件。
存储器
• 目前有些嵌入式系统除了主存外，还有外 存，处理器不能直接访问，用来存放各种 信息，相对主存而言具有价格低、容量大 的特点。 • 在嵌入式系统中一般不采用硬盘而采用电 子盘做外存，电子盘的主要种类有 NandFlash、 SD （Secure Digital）卡、 CompactFlash、SmartMedia、 Memory Stick、MultiMediaCard、 DOC（Disk On Chip）等。
–乘加(MAC)操作：它在一个周期中执行了一次乘法运算 和一次加法运算。 –SIMD类操作：允许使用一条指令进行多个并行数据流 的计算。 – 零开销的循环指令：采用硬件方式减少了循环的开销。 仅使用两条指令实现一个循环，一条是循环的开始并 提供循环次数，另一条是循环体。 – 多媒体加速指令：像素处理、多边形、3D操作等指令。 返回
嵌入式微处理器的集成度
• 单芯片方式（Single Chip） • 芯片组方式（Chip Set）：由微处理器主 芯片和一些从芯片组成
TDMI Bus JTAG ICE ARM7TDMI Wrapper PLL * 15MHz PLL Clock Synthesizer Clock Synthesizer
嵌入式微处理器的性能
• 低端（低价，低性能）
– 一般低端嵌入式微处理器的性能最多达到50MIPS，应 用在对性能要求不高但对价格和功耗有严格要求的应 用系统中。
• 中档，低功耗
基于嵌入式实时操作系统的程序设计
基于嵌入式实时操作系统的程序设计引言嵌入式系统在现代科技中扮演着重要的角色，而嵌入式实时操作系统（RTOS）则是嵌入式系统中一个关键的组成部分。
嵌入式实时操作系统的程序设计对于确保系统稳定性和可靠性至关重要。
本文将就嵌入式实时操作系统的程序设计进行全面、详细、完整且深入的探讨。
二级标题1：嵌入式实时操作系统概述嵌入式实时操作系统是一种特殊类型的操作系统，其目标是实时响应和控制嵌入式系统的任务。
它通常针对资源有限的系统设计，如传感器、手机和汽车等。
嵌入式实时操作系统需要满足以下三个关键特性： - 实时性：嵌入式实时操作系统必须能够满足严格的时间要求，并保证任务在规定的时间内完成。
- 可靠性：嵌入式实时操作系统必须具备高度的可靠性，能够应对各种异常情况并保持系统稳定。
- 高效性：嵌入式实时操作系统需要高效地利用系统资源，以最大程度地提高系统性能。
二级标题2：嵌入式实时操作系统的任务调度嵌入式实时操作系统通过任务调度来管理系统中的各个任务。
任务调度的目标是按照一定的策略和优先级来合理地分配系统资源和控制任务执行。
下面是常用的任务调度算法： 1. 先来先服务（FCFS）调度算法：按照任务到达的顺序进行调度，适用于任务长度相同时。
2. 最短作业优先（SJF）调度算法：按照任务所需的执行时间进行调度，适用于任务执行时间差异较大的情况。
3. 优先级调度算法：根据任务的优先级来决定任务的执行顺序，适用于对任务执行顺序有较高要求的情况。
4. 最短剩余时间优先（SRTF）调度算法：在SJF算法的基础上，根据任务剩余执行时间来进行调度，适用于任务的执行时间可以动态变化的情况。
二级标题3：嵌入式实时操作系统的任务通信在嵌入式系统中，各个任务之间需要进行通信，以便进行数据传输和协调工作。
以下是常用的任务通信机制： 1. 信号量：信号量用于控制对共享资源的访问，通过对信号量进行P（申请资源）和V（释放资源）操作来实现任务的同步和互斥。
Nucleus嵌入式实时操作系统
目录一、M entor Graphics ESD公司简介二、N ucleus操作系统的特点三、源代码操作系统的优势四、Nucleus操作系统开发环境的配置五、Nucleus的网络浏览器（WebBrowse）介绍六、Nucleus操作系统的应用领域及在国内外的用户七、Nucleus操作系统的成功案例1、Nucleus操作系统在通讯设备上的应用●以Nucleus操作系统为核心的路由器方案2、Nucleus操作系统在消费类电子产品上的应用●Nucleus操作系统和MPC860平台开发机顶盒●N ucleus操作系统与ARM7构成POS系统●N ucleus操作系统与ARM7构成PDA3、Nucleus操作系统在医疗仪器上的应用4、Nucleus操作系统在电力系统上的应用5、Nucleus操作系统在美国军方的应用举例一、Mentor Graphics ESD公司简介●公司全称：Mentor Graphics Embedded Software Division●Mentor Graphics Group成立于1981年，全球雇员超过4000人，为全球领先的EDA工具提供商；ESD是Mentor Graphics公司内专注于嵌入式开发工具的部门，产品包括:Nucleus RTOS, CodeBench IDE, Inflexion UI Design Tools等，全球雇员超过200人；●ESD总部美国Alabama州的Mobile●在美国的加利佛尼亚，德克萨斯，马塞诸塞，佛罗里达以及田纳西等设有分支机构●在英国、法国和德国设有分支机构●在日本、韩国、澳大利亚、台湾、中国、意大利和俄罗斯等国设有代理商●1990年推出Nucleus实时多任务操作系统●1993年成为MOTOROLA推荐的四大RTOS厂商之一●1994年推出全球唯一的MNT虚拟开发平台●1994年推出全球唯一的VNET网络化虚拟平台●1994年成功地推出Java和RTOS产品●1995年成为全球第一大源代码RTOS厂商●1996年选定旋极科技公司为其中国大陆及香港地区独家代理商二、Nucleus PLUS的特点：Nucleus PLUS 是为实时嵌入式应用而设计的一个抢先式多任务操作系统内核，其95％的代码是用ANSIC写成的，因此非常便于移植并能够支持大多数类型的处理器。
嵌入式Linux系统开发教程实验报告
嵌入式实验报告：学号：学院：日期：实验一熟悉嵌入式系统开发环境一、实验目的熟悉Linux 开发环境，学会基于S3C2410 的Linux 开发环境的配置和使用。
使用Linux的armv4l-unknown-linux-gcc 编译，使用基于NFS 方式的下载调试，了解嵌入式开发的基本过程。
二、实验容本次实验使用Redhat Linux 9.0 操作系统环境,安装ARM-Linux 的开发库及编译器。
创建一个新目录，并在其中编写hello.c 和Makefile 文件。
学习在Linux 下的编程和编译过程，以及ARM 开发板的使用和开发环境的设置。
下载已经编译好的文件到目标开发板上运行。
三、实验设备及工具硬件：：UP-TECH S2410/P270 DVP 嵌入式实验平台、PC 机Pentium 500 以上, 硬盘10G 以上。
软件：PC 机操作系统REDHAT LINUX 9.0＋超级终端（或X-shell）＋AMR-LINUX 开发环境。
四、实验步骤1、建立工作目录[rootlocalhost root]# mkdir hello[rootlocalhost root]# cd hello2、编写程序源代码我们可以是用下面的命令来编写hello.c的源代码，进入hello目录使用vi命令来编辑代码：[rootlocalhost hello]# vi hello.c按“i”或者“a”进入编辑模式，将上面的代码录入进去，完成后按Esc 键进入命令状态，再用命令“：wq!”保存并退出。
这样我们便在当前目录下建立了一个名为hello.c的文件。
hello.c源程序：＃include <stdio.h>int main() {char name[20];scanf(“%s”,name);printf(“hello %s”,name);return 0;}3、编写Makefile要使上面的hello.c程序能够运行，我们必须要编写一个Makefile文件，Makefile文件定义了一系列的规则，它指明了哪些文件需要编译，哪些文件需要先编译，哪些文件需要重新编译等等更为复杂的命令。
嵌入式系统应用技术的研究与开发
嵌入式系统应用技术的研究与开发嵌入式系统是一种电子计算机系统，它是特别设计用于执行特定功能的计算机系统。
这种系统常用于控制和监视系统，如智能手机、数字相机、车载音频系统等。
为了实现嵌入式系统的工作，需要使用一系列技术和工具来进行开发和应用。
本文将探讨嵌入式系统应用技术的研究与开发，包括嵌入式系统基本原理和常用技术，以及嵌入式系统应用开发的方法和工具。
一、嵌入式系统基本原理嵌入式系统本质上是一个计算机系统，它具有计算、存储、控制和通信等功能。
由于嵌入式系统的特殊应用环境，它的体积、功耗、成本和性能等方面都有较高的要求。
嵌入式系统通常由下列组成部分组成：1. 主处理器/控制器主处理器/控制器是嵌入式系统的核心，负责计算、控制和管理系统的硬件和软件资源。
主处理器/控制器的类型和性能直接决定了系统的功能和性能。
常见的主处理器/控制器有ARM Cortex系列、Intel x86系列、MIPS系列等。
2. 存储器存储器用于存储系统程序和数据。
由于嵌入式系统的体积和功耗都有限制，因此存储器通常采用闪存、EEPROM、SRAM等低功耗、小体积的型号。
3. 输入/输出设备输入/输出设备用于与外界进行数据交换，如键盘、鼠标、显示屏、声卡、网卡等。
嵌入式系统通常使用专用的输入/输出设备，以满足应用需求和耗能要求。
4. 网络设备网络设备负责系统与外部网络通信，如以太网卡、无线网卡、蓝牙模块等。
网络设备的选择和配置决定了系统的通信速度和稳定性。
二、嵌入式系统常用技术1. 硬件设计嵌入式系统的硬件设计主要涉及主处理器/控制器的选择、连通性设计、电源管理等方面。
硬件设计的质量和性能直接决定了嵌入式系统的稳定性和能耗水平。
2. 软件开发嵌入式系统的软件开发主要涉及核心程序设计、驱动程序编写、通信协议实现等方面。
软件开发的质量和可靠性直接决定了嵌入式系统功能的实现和应用效果的稳定性。
3. 中间件中间件是嵌入式系统开发中常用的技术。
嵌入式实时操作系统简介
嵌入式实时操作系统简介嵌入式实时操作系统简介一：引言嵌入式实时操作系统（RTOS）是一类特殊的操作系统，用于控制和管理嵌入式系统中的实时任务。
本文将介绍嵌入式实时操作系统的基本概念、特点和应用领域。
二：嵌入式实时操作系统的定义1. 实时操作系统的概念实时操作系统是一种能够处理实时任务的操作系统。
实时任务是指必须在严格的时间约束内完成的任务，例如航空航天、工业自动化和医疗设备等领域的应用。
2. 嵌入式实时操作系统的特点嵌入式实时操作系统相比于通用操作系统具有以下特点：- 实时性：能够满足严格的时间要求，保证实时任务的及时响应。
- 可靠性：具备高可用性和容错能力，能够保证系统的稳定运行。
- 精简性：占用资源少，适应嵌入式系统的有限硬件资源。
- 可定制性：能够根据具体应用需求进行定制和优化。
三：嵌入式实时操作系统的体系结构1. 内核嵌入式实时操作系统的核心部分，负责任务和资源管理、中断处理和调度算法等。
- 任务管理：包括任务的创建、删除、挂起和恢复等。
- 资源管理：包括内存、文件系统、网络资源等的管理。
- 中断处理：负责中断的响应和处理。
- 调度算法：根据任务的优先级和调度策略进行任务的调度。
2. 设备管理嵌入式实时操作系统需要与各种外设进行通信和交互，设备管理模块负责管理设备驱动、中断处理和设备的抽象接口等。
3. 系统服务提供一系列系统服务，例如时钟管理、内存管理和文件系统等，以支持应用程序的运行。
四：嵌入式实时操作系统的应用领域嵌入式实时操作系统广泛应用于以下领域：1. 工业自动化：用于控制和监控工业设备和生产过程。
2. 航空航天：用于飞行控制、导航和通信系统。
3. 交通运输：用于车辆控制和交通管理。
4. 医疗设备：用于医疗仪器和设备控制和数据处理。
附件：本文档附带示例代码和案例分析供参考。
注释：1. 实时任务：Real-Time Task，简称RTT。
2. 嵌入式系统：Embedded System，简称ES。
vxworks 程序开发实践
vxworks 程序开发实践VxWorks程序开发实践在现代软件开发领域中，实时操作系统（RTOS）被广泛应用于各种嵌入式系统中。
VxWorks是一个广受欢迎且强大的实时操作系统，它提供了许多功能和工具，可帮助开发人员构建高效可靠的嵌入式应用程序。
本文将深入探讨VxWorks程序开发的实践，详细介绍使用该系统进行开发的步骤和技巧。
第一步：项目准备在开始VxWorks程序开发之前，我们需要准备好所需的硬件和软件资源。
首先，我们需要选择适合项目需求的VxWorks版本。
VxWorks提供了许多不同版本以满足不同的嵌入式应用场景。
在选择版本时，我们应该考虑硬件平台的兼容性和所需要的功能。
其次，我们需要确保拥有适当的开发工具和文档。
VxWorks提供了VxWorks工作台和Tornado IDE等工具，这些工具能够提供强大的开发环境和调试支持。
此外，VxWorks还提供了详细的开发文档，包括用户指南、API参考和示例代码，以帮助开发人员更好地理解和应用系统。
第二步：项目设计在进行VxWorks程序开发之前，我们需要仔细设计我们的项目。
这包括确定项目的需求和功能，以及定义适当的软件架构和模块划分。
我们应该明确每个模块的职责和接口，以便实现高内聚和低耦合的设计。
此外，我们还需要考虑系统的实时性和可靠性需求，以确保我们的设计能够满足这些需求。
我们可以使用UML图或流程图等工具来辅助我们的设计过程。
第三步：开发环境设置在进行VxWorks程序开发之前，我们需要设置好正确的开发环境。
首先，我们需要安装和配置VxWorks工作台或Tornado IDE。
这些工具可以帮助我们创建和管理项目，以及进行代码编译和调试。
其次，我们需要配置正确的目标硬件和连接方式。
这包括选择适当的开发板和连接器，并设置好正确的连接参数。
最后，我们需要设置好合适的编译工具链和编译选项。
这些工具和选项可以确保我们的代码能够正确地编译和链接到目标系统。
嵌入式系统应用开发实例(52)
另外，系统建立了输入的抽象层，屏蔽了不同输入设备。
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1.2.3 GSM/GPRS Server多工通信服务器软件
GSM/GPRS Server多工通信服务器软件是电话、短信及 数据业务的守护进程，负责响应应用程序转发的用户操作事 件及从串口的获得的无线通信模块事件，是整个智能手机系 统的核心。在这部分的工作中要实现多链路的数据通信、事件 优先级判别，并在执行数据通信时，保证电话、短信的接入。 具体程序设备结构如下图所示。
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电话控制程序状态切换关系图
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电话控制程序状态切换
电话控制程序设计分为三个运行态：PowerOn State(上电 态)、Idle State(空闲态)、Execution State(执行态)。上图表
示了三个状态之间的关系和进入各个状态的条件。
电话控制程序在智能手机系统上电复位、GSM/GPRS
设计对动态库中封装的函数进行了分层。其中直接针对 Framebuffer进行输出的函数位于系统最低层，其上是设备上 下文。因每次对一个窗口输出的时都要首先建立设备上下文， 所以设备上下文总可以引用窗体结构，自然也可以引用到窗口 剪切域，在剪切域范围内才可以进行输出。
图形设备接口建立在设备上下文之上，主要包括点、线、面、 文本等。如上文所述，输出之前，首先建立设备上下文，即其 输出的目标是设备上下文，而不是窗口。
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智能手机的主要参数
串口：RS-232口； LED: 红(在充电指示)、绿(软件运行或电池故障指示) 电源管理:Full featured-Sipports Run,Idle and Sleep modes 复位：设置复位开关； 电池：3.7V锂离子电池 物理尺寸：主板尺寸为65x53x5.5mm 电源适配器：5V直流； 外部连接器:Possible integration、CF卡、Sensor、 Bluetooth、SIM Card、其他
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嵌入式实时操作系统开发及应用实践
随着现代科技的发展，计算机的应用越来越广泛。
其中，嵌入
式系统作为一种专门设计用于控制、通讯等特定功能的计算机系统，得到了越来越广泛的应用。
而嵌入式系统中的实时操作系统
具有响应迅速、精度高等特点，因此在嵌入式系统中应用越来越
广泛。
本文将介绍嵌入式实时操作系统的开发及应用实践。
一、嵌入式实时操作系统的介绍
嵌入式实时操作系统（Embedded Real-Time Operating System，下称RTOS）是一种特殊的操作系统，主要应用于嵌入式系统中。
与传统操作系统不同的是，RTOS需要支持实时调度和实时响应，具备高效稳定、实时性强等特点。
因此，RTOS用于一些时间性要求高的场合，如军事、航空、医疗、工业自动化等领域。
RTOS的设计需要考虑以下方面：
1. 大小和速度：由于嵌入式系统的内存和处理器速度有限，因
此RTOS的设计需要考虑其大小和速度。
而RTOS所使用的算法
和数据结构需要满足速度和效率的要求，并降低存储空间的占用率。
2. 实时性：RTOS需要实现任务间的实时调度和数据传输等。
任务间的实时调度需要更高的代码效率、更强的协作能力和更快
的响应速度。
此外，RTOS需要确保任务间不存在互相影响和冲突的问题。
3. 兼容性：RTOS需要与硬件平台紧密配合，充分利用硬件设备所提供的功能，实现最好的系统效率和性能。
因此在RTOS的设计中必须考虑到平台依赖性问题。
二、开发嵌入式实时操作系统的工具
由于RTOS需要兼顾速度、实时性和兼容性等特点，开发过程中需要使用一些特殊的工具来支持。
本小节简要介绍嵌入式实时操作系统的开发工具以及其使用要点。
1. 交叉编译工具
嵌入式实时操作系统通常被部署在嵌入式硬件平台上，因此软件开发需要进行交叉编译。
交叉编译需要安装交叉编译工具链和相关库，支持编译和链接生成执行文件。
2. 调试工具
开发嵌入式实时操作系统时需要进行调试和测试，此时需要使用一些专门的调试工具。
这些工具可以帮助我们快速找出问题，帮助快速对问题进行修复。
调试工具包括逻辑分析仪、仿真器、硬件调试器等。
3. 编译工具
编译工具是嵌入式系统开发中必不可少的一部分。
编译工具包
括GNU编译器、Makefile等，可以协助我们构建软件工程，完成
编译和链接等过程。
三、应用嵌入式实时操作系统的场景
嵌入式实时操作系统具有高效稳定、实时性强等特点，因此在
嵌入式系统中应用越来越广泛。
本小节将介绍嵌入式实时操作系
统在医疗、工业自动化、通信以及军事领域的应用实践。
1. 医疗领域
在医疗领域，嵌入式实时操作系统主要应用于医疗设备（如极
低温器、血液分析仪）和医疗监测系统（如心电监测器、脑电图
仪器等）。
通过实时数据采集和分析，嵌入式实时操作系统能够
帮助医护人员更快速、更准确地进行诊断和治疗。
2. 工业自动化领域
在工业自动化领域，嵌入式实时操作系统应用广泛，如流程控
制系统、PLC控制器、物流系统和加工设备等。
通过实时监测生
产过程和设备运行状态，嵌入式实时操作系统可以优化生产流程，提高生产效率和质量。
3. 通信领域
在通信领域，嵌入式实时操作系统主要应用于网络分析仪、路由器和移动通信设备等。
通过实时数据采集和分析，嵌入式实时操作系统可以保证通信网络的稳定性和可靠性。
4. 军事领域
在军事领域，嵌入式实时操作系统广泛应用于通信设备、雷达系统、导弹控制系统、飞行器控制器等领域。
通过实时响应和高效稳定，嵌入式实时操作系统可以确保军事系统的高效运行和数据安全。
四、结语
本文对嵌入式实时操作系统的开发和应用进行了简要介绍。
作为一种专门设计用于控制、通讯等特定功能的计算机系统，嵌入式操作系统的使用越来越广泛。
在嵌入式实时操作系统开发中需要使用特殊的工具，同时嵌入式实时操作系统在医疗、工业自动化、通信以及军事领域的应用实践也为我们带来了更多的便利和效率。