嵌入式实时操作系统（RTOS）简介-ZJUArcLab.pdf

1 　　 嵌?入式系统 An Introduction to Embedded System 嵌入式实时操作系统（RTOS）简介 浙江大学计算机学院 蔡铭 cm@zju.edu.cn 2 　　 课程大纲 ! ? 嵌入式实时操作系统概况 ? 嵌入式实时操作系统特点 ? 嵌入式实时操作系统功能简介 3 嵌入式实时系统 p??嵌入式系统往往对实时性提出较高的要求。 p??实时系统：指系统能够在限定的响应时间内提供所需水 平的服务。（POSIX 1003.b ） p??嵌入式实时系统可分为： n?? 强实时型：响应时间μs～ms级，如数控机床、医疗仪器； n?? 一般实时：响应时间ms～s级，如打印机、电子菜谱； n?? 弱实时型：响应时间s级以上，如工程机械控制。 4 背景分析 p??早期嵌入式系统：硬件所限 n?? 汇编语言 n?? 基本不采用操作系统 p??基础条件成熟 n?? 硬件的提升 ——微处理器性能提高、存储器容量增加 n?? 软件技术快速发展 ——编译器、操作系统、集成开发环境 5 嵌入式操作系统概述－发展阶段（1/4） p??嵌入式操作系统的发展主要经历了以下四个阶段： p??无操作系统的阶段 n?? 单芯片为核心 n?? 具有与一些监测、伺服、指示设备相配合的功能 n?? 一般没有明显的操作系统支持 n?? 通过汇编语言编程对系统进行直接控制。 n?? 主要特点 p??系统结构和功能都相对单一，针对性强 p??无操作系统支持 p??几乎没有用户接口 6 嵌入式操作系统概述－发展阶段（2/4） p??简单监控式的实时操作系统阶段 n?? 以嵌入式处理器为基础 n?? 以简单监控式的操作系统为核心 n?? 主要特点： p??处理器种类繁多，通用性比较弱； p??开销小，效率高； p??一般配备系统仿真器，具有一定的兼容性和扩展性； p??用户界面不够友好，主要用来控制系统负载，以及监控应用程序 运行。 n??八十年代初：出现了以VRTX(1981)、pSOS等为代表的 第一代系统（实时内核），提供了实时操作系统基本功能。 7 嵌入式操作系统概述－发展阶段（3/4） p??通用的嵌入式实时操作系统阶段 n?? 以通用型嵌入式操作系统为标志的嵌入式系统 n?? 主要特点： p??运行在不同的微处理器 p??具有强大的通用型操作系统的功能 p??文件和目录管理 p??多任务 p??设备驱动支持 p??网络支持 p??图形窗口 p??用户界面 p??具有丰富的API和嵌入式应用软件 n??八十年代后期到九十年代初期，出现以VxWorks、RTEMS、 Nucleus PLUS、QNX、OSE为代表的第二代系统。 8 嵌入式操作系统概述－发展阶段（4/4） p?? 二十世纪末，出现了以Integrity为代表的第三代系统，进一步在 实时性、高可靠性、高可用性等方面提供了强有力的支持。 p?? 新一代实时操作系统的发展方向主要包括高可信、高可靠、高可 用、高安全、微型化、支持多核等。 p?? 近年来，出现了以Internet为标志的嵌入式系统 n?? 嵌入式系统与Internet的全面结合 n?? 嵌入式操作系统与应用设备的无缝结合 n?? 代表着嵌入式操作系统发展的未来 嵌入式实时操作系统发展 9 典型的嵌入式实时操作系统 p??嵌入式实时操作系统数量众多，如： n?? VxWorks n?? Windows CE n?? pSOS n?? QNX n?? PalmOS n?? Nucleus n?? Android p??国产嵌入式实时操作系统，如： n?? HOPEN n?? DeltaOS n?? SmartOS n??RT-Linux n??Symbian n??uc/OS n??RTEMS n??T-Kernel n??Integrity n??ThreadX n??SZOS n??RT-Thread n??DOOLOO RTOS 10 嵌入式实时操作系统－VxWorks p?? VxWorks操作系统是美国WindRiver公司于1983年设计开发的嵌 入式实时操作系统，具有高性能、稳定的内核以及友好的用户开发 环境，是世界第一大嵌入式操作系统提供商，应用于航空航天、工 业控制、网络设备、汽车电子等领域。 p?? 经典应用：1997年火星探路者、2007年凤凰号火星探测器、2012 年好奇号火星探测车 在火星沙丘前进 在火星上拍摄的日落全景 11 嵌入