嵌入式系统教程.doc

系统是一种支持嵌入式系统应用的操作系统软件， 它 是 嵌 入 式 系 统 （包 括 硬 、 件 系 统 ）极 为 重 要 的 组 成 部 分 ， 通 常 包 括 软 与硬件相关的底层驱动软件、 统内核、 备驱动接口、 信协议、 系 设 通 图形界面、 准化浏览器等。嵌入式操作系统具有通用操作系统基 标 本特点， 能够有效管理越来越复杂的系统资源； 能够把硬件虚拟化， 能够提供库函数， 驱动程序， 工具集， 以及应用程序。与通用操作系 统相比较， 嵌入式操作系统在系统实时高效性、 件的相关依赖性、 硬 软件固态化以及应用的专用性等方面具有较为突出的特点。 本 文 对 ４ 种 嵌 入 式 操 作 系 统 ＶｘＷｏｒｋｓ 、 Ｃｌｉｎｕｘ 、 Ｃ／ ＯＳ－ ＩＩ 和 ｅ－ μ μ 同 内 中 文 Ｃｏｓ 的 任 务 管 理 、 步 与 通 信 机 制 、 存 管 理 、 断 管 理 、 件 系 统 、 对硬件的支持等几方面进行比较与分析。 ＶｘＷｏｒｋｓ 、 Ｃｌｉｎｕｘ 、 Ｃ／ ＯＳ－ ＩＩ 和 ｅＣｏｓ 都 具 有 灵 活 的 同 步 与 通 信 机 μ μ 制，都 可 以 通 过 信 号 量 、 息 队 列 来 实 现 同 步 与 通 信，除 了 μ 消 Ｃｌｉｎｕｘ 和 ｅＣｏｓ 中 的 位 图 调 度 器 之 外 ， 其 他 操 作 系 统 都 采 取 了 优 先 级 置 顶 或 优 先级继承或两者兼有的措施来抑制优先级反转。 ３ 内存管理 内存管理主要包括： 内存分配原则， 存储保护和内存分配方式。 ＶｘＷｏｒｋｓ 为 用 户 提 供 了 两 种 静 态 或 动 态 连 续 分 配 的 内 存 区 域 Ｒｅｇｉｏｎ 和 Ｐａｒｔｉｔｉｏｎ， 采 用 最 先 算 法 分 配 内 存 ， 支 持 ＭＭＵ ， 用 虚 拟 存 储 器 实 现 内存管理， 有存储保护， μ ＯＳ－ ＩＩ 把 连 续 的 大 块 内 存 按 分 区 来 管 理 ， 消 除 了 因 多 次 动 态 Ｃ／ 分配和释放内存所引起的碎片问题， 用实际存储器实现内存管理， 无存储保护。 １ 任务管理 任务管理是嵌入式实时操作系统的核心和灵魂， 决定了操作系 统的实时性能。它包含优先级设置、 任务调度机制和时间确定性 多 等部分。优先级的设置分为静态优先级和动态优先级两种。静态优 先级中每个任务在运行前都被赋予一个在系统运行期间是不能改 变 的 优 先 级 ；动 态 优 先 级 中 每 个 任 务 的 优 先 级 （特 别 是 应 用 程 序 的 优 先 级 ）在 系 统 运 行 时 可 以 动 态 地 改 变 。 任 务 调 度 机 制 分 为 基 于 优 先 多 级 抢 占 式 调 度 和 时 间 片 轮 转 调 度 。基 于 优 先 级 抢 占 式 调 度 可 以 保 证 重 要 的 突 发 事 件 及 时 得 到 处 理 。时 间 片 轮 转 调 度 可 以 防 止 同 优 先 级 的 某 一 任 务 长 时 间 独 占 ＣＰＵ 。 所 以 我 们 通 常 采 用 两 者 相 结 合 的 调 度 机 制 。嵌 入 式 实 时 操 作 系 统 函 数 调 用 与 服 务 的 执 行 时 间 是 具 有 可 确 定性的。系统服务的执行时间不依赖于应用程序任务的多少。 在 内 核 抢 占 上 ， ＶｘＷｏｒｋｓ 、 Ｃ／ ＯＳ－ ＩＩ 和 ｅＣｏｓ 都 是 完 全 抢 占 是 的 μ 内核， 而 μ Ｃｌｉｎｕｘ 是 不 支 持 的 。 ＶｘＷｏｒｋｓ 可 以 设 置 多 达 ２５６ 个 的 动 态 的优先级， 采用了基于优先级抢占式和时间片轮转调度的调度方 法 ， 有 实 现 同 优 先 级 的 调 度 算 法 ， 任 务 数 量 限 制 在 ２５６ 个 ， 函 数 调 用 与 服 务 的 执 行 时 间 是 可 确 定 的 ； μ ＯＳ－ ＩＩ 只 能 设 置 ６４ 个 动 态 的 优 Ｃ／ 先级， 采用了基于固定优先级抢占式的调度方法， 没有实现同优先 级 的 调 度 算 法 ， 任 务 数 量 限 制 在 ６４ 个 ， 函 数 调 用 与 服 务 的 执 行 时 间 也是可确定的； μ Ｃｌｉｎｕｘ 可 以 设 置 １００ 个 动 态 的 优 先 级 ， 采 用 了 实 时 进程先来先服务和普通进程时间片轮转的调度方法， 有实现同优先 级的调度算法， 任务数量限制没有限制， 函数调用与服务的执行时 间 不 可 确 定 ； ｅＣｏｓ 中 有 位 图 调 度 器 和 多 级 队 列 调 度 器 ， 两 者 都 可 以 设 置 ３２ 个 动 态 的 优 先 级 ， 函 数 调 用 与 服 务 的 执 行 时 间 也 都 是 可 确 定的， 但是位图调度器