ucos--II ---操作系统

1. 嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ简介

μC/OS-Ⅱ使用C语言和汇编语言编写的，用户只要做很少的工作就可以把它移植到各类8位、16位和32位嵌入式处理器上，UC/OS-Ⅱ体系结构.

操作系统是系统软件，在计算机硬件与计算机应用程序之间提供应用程序接口（API），提高应用程序的效率。

嵌入式系统是计算机系统，需要操作系统的支持，此操作系统为嵌入式操作系统。

2.嵌入式实时操作系统的基本概念

什么是计算机操作系统

1. 计算机的构成：中央微处理器（CPU）、存储器、接口及外设à计算机的硬件系统

2. 裸机：只由硬件构成的计算机

3. 计算机系统 =硬件 +软件

计算机硬件：相当于人的肌肉、骨骼等看得见摸得着的实体。

计算机软件：相当于人头脑中存储的思想、方法等看不见摸不着的东西。操作系统：完成计算机硬件资源的调度和分配、信息的存储和保护以及并发活动的协调和控制。

 

操作系统的作用和功能

1. 操作系统的作用

操作系统是计算机硬件系统和应用程序之间的接口。

计算机操作系统是计算机硬件的软件包装，提供便于使用的虚拟计算机，它还是计算机硬件系统资源的管理者。

2. 操作系统的功能

（管理计算机资源）

处理器的管理：中断的管理；调度处理器的工作

存储的管理

设备的管理

文件的管理

网络和通信的管理

提供用户接口

 

3.嵌入式系统和嵌入式操作系统

嵌入式系统的基本概念

1. 嵌入式系统是对对象进行自动控制而使其具有智能化并可嵌入对象体系中的专用计算机系统。

2. 三要素：嵌入式、专用性、计算机系统

3. 技术要求和技术发展方向

计算机系统：

技术要求：高速、海量的数值计算

技术发展方向：总线速度的提升、存储容量的扩大

嵌入式系统：

技术要求：对象的智能化控制能力

技术发展方向：嵌入性能、控制能力、控制的可靠性

4.嵌入式系统的发展历程

微型计算机时代->单片机时代->控制器阶段->单片系统阶段

5. 嵌入式系统的特点

构成：集软硬件为一体，可独立工作的计算机系统

外观：“可编程”的电子“器件”

功能：有“智能”的控制器

硬件部分：处理器/微处理器、存储器及外设和I/O端口、图形控制器

  （存储介质：EPROM、EEPROM、闪存）

软件部分：操作系统软件和应用软件

    （操作系统：实时性；应用软件：专门性）

嵌入式计算机系统和通用性计算机系统相比：

专用型强：面向某个特定应用；

可裁剪性好：可根据需求进行裁剪，达到精简的配置；

实时性与可靠性好：嵌入式系统中的软件固化在存储器芯片或单片系统的存储器中，加上嵌入式操作系统，可快速响应外部事件，提高系统可靠性；

功耗低：嵌入式系统的软件一般不存储于磁盘等载体中，而是固化在存储器芯片或单片系统的存储器中。

 

4.嵌入式操作系统

1. 什么是嵌入式操作系统

运行在嵌入式硬件平台上

对整个系统及其所操作的部件、装置等资源进行统一协调、指挥和控制

2. 与普通操作系统相比（硬件特点、应用环境的多样性、开发手段的特殊性）

微型化：芯片内部存储器容量不大，一般不配置外存，电源的容量较小，外设的多样化使其占用的资源较少

可裁剪性：嵌入式系统运行的硬件平台多种多样，要求各个功能模块可由用户选择使用

实时性：嵌入式系统广泛应用于生产过程控制、数据采集、传输通信等场合，要求系统能快速响应外部事件

高可靠性：嵌入式系统广泛应用于军事武器、航空航天、交通运输、重要的生产设备领域，要求其具有高可靠性

易移植性：嵌入式操作系统可在不做大量修改的情况在稳定地运行在不同的硬件平台上。

5.嵌入式操作系统的分类

通用性操作系统：可用于Windows CE、VxWorks、μC/OS、μCLinux

应用范围：

     专用性操作系统：应用于移动电话的Symbian、Plam OS

嵌入式系统使用的操作系统大多是实时性操作系统

4. 实时操作系统

1) 定义：操作系统使计算机及时响应外部事件的请求，并控制所有实时设备与实时任务协调运行，并在规定时间内完成对事件的处理。

2) 基本要求：实时系统必须产生正确的结果，即逻辑或功能正确；必须在预定的时间内完成，即时间正确。

3) 分类：（时间正确的程度）

硬实时操作系统：系统在严格时间内完成实时任务

软实时操作系统：完成任务时间要求不严格，对计算超时具有一定的容忍度

 

6.实时操作系统需要满足的条件

l 多任务系统

l 任务的切换时间与系统的任务数无关

l 中断延迟时间可预知并尽可能短

1. 多任务

将任务分解成多个小任务，当一个任务需要等待I/O时，交出CPU的使用权，让CPU执行其他任务，提高CPU的利用率，减少任务完成的时间。

现在的实时性系统都是多任务系统。

2. 内核的类型

多任务实时操作系统的内核可分为可剥夺型和不可剥夺型。

可剥夺型：CPU总是运行多个任务中运行级别最高的那个任务（实时性较好）

不可剥夺型（合作型多任务内核）：优先级别高的最先获得CPU的使用权

目前大多数实时性操作系统都是可剥夺型内核。

3. 任务的切换时间

调度器进行任务切换所用的时间不能受应用程序中其他因素的影响。

4. 中断延迟、

CPU响应中断到CPU转向中断服务程序之间所用的时间为中断延时。

7.嵌入式系统的任务及嵌入式实时操作系统

1. 嵌入式系统的任务

嵌入式系统完成的是一个装置或设备的控制任务，典型任务应该是一个无限循环结构。

嵌入式实时操作系统概念：

管理系统资源和多个任务；

具有高可靠性和良好的可裁剪性；

为应用程序提供运行平台和实时服务。

2. 嵌入式实时操作系统

嵌入式操作系统提供三个服务：

内存管理（动态内存）

多任务管理

外围资源管理