實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)rtos培訓(xùn)

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1、深圳國(guó)微技術(shù)有限公司2005-07-11實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(RTOS)培訓(xùn)實(shí)時(shí)系統(tǒng)概念實(shí)時(shí)系統(tǒng)是指在確定的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能，并能對(duì)外部異步事件作出正確響應(yīng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)時(shí)系統(tǒng)分類硬實(shí)時(shí)系統(tǒng):結(jié)果遲到產(chǎn)生災(zāi)難性結(jié)果FIRM實(shí)時(shí)系統(tǒng):結(jié)果遲到會(huì)產(chǎn)生難以接受的質(zhì)量上的降低軟實(shí)時(shí)系統(tǒng):結(jié)果遲到會(huì)引起質(zhì)量下降,系統(tǒng)可以自行恢復(fù)衡量系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的3個(gè)指標(biāo)：響應(yīng)時(shí)間（ResponseTime）生存時(shí)間（SurvivalTime）吞吐量（Throughput）嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)通常都是實(shí)時(shí)系統(tǒng),其特征為系統(tǒng)的正確性不但依賴于運(yùn)行邏輯結(jié)果的正確性,而且依賴于得到結(jié)果所花費(fèi)的時(shí)間系統(tǒng)對(duì)于各種外部

2、輸入在預(yù)定時(shí)間內(nèi)能得到可以預(yù)測(cè)的結(jié)果嵌入式系統(tǒng)通常使用RTOS,其特征為在不同的系統(tǒng)負(fù)載下,行為可以預(yù)測(cè)支持基于優(yōu)先級(jí)的調(diào)度MEMORY模型對(duì)于RTOS的性能十分重要通常都需要一個(gè)時(shí)鐘來(lái)處理任務(wù)的同步HRTSRTNRT內(nèi)存分配SD/SD虛存NNYS-STATICD-DYNAMIC比較嵌入式系統(tǒng)（續(xù)）硬件特性體積小，集成效率高面向特定應(yīng)用低功耗，能在惡劣環(huán)境下工作軟件特性軟件的研發(fā)與硬件緊密相關(guān)軟件代碼要求高效率和高可靠性軟件一般固化在FLASH或ROM中應(yīng)用工業(yè)過(guò)程控制軍事電子設(shè)備和現(xiàn)代武器網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備消費(fèi)電子產(chǎn)品嵌入式實(shí)時(shí)系統(tǒng)軟件特征實(shí)時(shí)性：反應(yīng)時(shí)間要快，按要求的間隔輸

3、出正確時(shí)間信號(hào)給實(shí)時(shí)的控制設(shè)備多任務(wù)并發(fā)性：利用適當(dāng)?shù)牟呗钥刂贫嗳蝿?wù)的執(zhí)行，提高資源的利用效率有處理異步事件的能力快速啟動(dòng)，并有出錯(cuò)處理和自動(dòng)復(fù)位功能嵌入式實(shí)時(shí)軟件是應(yīng)用程序和操作系統(tǒng)兩種軟件的一體化程序嵌入式實(shí)時(shí)軟件的開(kāi)發(fā)需要獨(dú)立的開(kāi)發(fā)平臺(tái)和交叉開(kāi)發(fā)環(huán)境主要的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)VxWorks使用最廣、市場(chǎng)占有率最高的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，美國(guó)WindRiver公司產(chǎn)品VRTX老牌嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)pSOSISI公司推出，現(xiàn)已被WindRiver公司收購(gòu)WinCEMicrosoft公司推出，實(shí)時(shí)性不太好，主要用于掌上系統(tǒng)PalmOS3Com公司推出，在PDA市場(chǎng)占有很大份額

4、嵌入式Linux源代碼免費(fèi)開(kāi)放，eCOS是Redhat推出的一款嵌入式LINUX操作系統(tǒng)前后臺(tái)系統(tǒng)通常應(yīng)用于不復(fù)雜的小型系統(tǒng)應(yīng)用程序是一個(gè)無(wú)限的循環(huán)，這部分可以看成后臺(tái)行為(background)中斷服務(wù)程序處理異步事件，這部分可以看成前臺(tái)行為（foreground）后臺(tái)也可以叫做任務(wù)級(jí)，前臺(tái)也叫中斷級(jí)前后臺(tái)系統(tǒng)（續(xù)）多任務(wù)系統(tǒng)CPU在許多任務(wù)之間轉(zhuǎn)換、調(diào)度，輪番服務(wù)于一系列任務(wù)中的某一個(gè)優(yōu)點(diǎn)：使CPU的利用率得到最大的發(fā)揮使應(yīng)用程序模塊化可以將很復(fù)雜的應(yīng)用程序?qū)哟位瘧?yīng)用程序?qū)⒏菀自O(shè)計(jì)與維護(hù)RTOS組成操作系統(tǒng)是硬件與用戶之間的一層系統(tǒng)軟件,負(fù)責(zé)管理整個(gè)系統(tǒng),同時(shí)將硬件

5、細(xì)節(jié)與用戶隔離開(kāi)來(lái)為用戶提供一個(gè)更容易理解和進(jìn)行程序設(shè)計(jì)的接口操作系統(tǒng)的質(zhì)量以它的體系結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ),確保系統(tǒng)的性能、可靠性、靈活性、可移植性、可擴(kuò)展性等，同時(shí)定義了硬件與軟件的界面，操作系統(tǒng)內(nèi)部各構(gòu)件的組織關(guān)系系統(tǒng)與用戶的接口RTOS資源分配必須考慮到實(shí)時(shí)性要求合理分配優(yōu)先級(jí)支持優(yōu)先級(jí)搶占提供任務(wù)同步和互斥支持不同任務(wù)之間的數(shù)據(jù)共享支持外部事件(中斷)響應(yīng)系統(tǒng)可剪裁，由于資源限制，所采用的操作系統(tǒng)應(yīng)該有極強(qiáng)的針對(duì)性，因此操作系統(tǒng)功能夠用即可易于擴(kuò)展，由于嵌入式設(shè)備的功能多樣化，要求嵌入式操作系統(tǒng)除提供基本的內(nèi)核支持外，還需提供越來(lái)越多的可擴(kuò)展功能模塊(含用戶擴(kuò)展),如:針對(duì)

6、特有應(yīng)用提供的協(xié)議支持、協(xié)議擴(kuò)展，功耗控制等等RTOS組成(續(xù))HALRTOS基本內(nèi)核線程線程管理時(shí)鐘管理中斷設(shè)備驅(qū)動(dòng)管理通信管理存儲(chǔ)管理RTOS擴(kuò)展內(nèi)核接口協(xié)議管理其它APIRTOS組成(續(xù))基本內(nèi)核：嵌入式RTOS中最核心最基礎(chǔ)的部分任務(wù)（線程/線程）管理：負(fù)責(zé)系統(tǒng)中任務(wù)狀態(tài)的變遷中斷（包括時(shí)鐘中斷）管理：開(kāi)關(guān)中斷，完成現(xiàn)場(chǎng)切換和保持任務(wù)（線程/線程）通信管理：信號(hào)量、事件、消息隊(duì)列等存儲(chǔ)管理：分配存儲(chǔ)器空間擴(kuò)展內(nèi)核：為方便用戶使用而對(duì)RTOS進(jìn)行的擴(kuò)展根據(jù)具體應(yīng)用不同所做的擴(kuò)展不同CAM應(yīng)用中表現(xiàn)為對(duì)CI接口協(xié)議進(jìn)行管理設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序接口：RTOS內(nèi)核與外部硬件之間的

7、一個(gè)硬件抽象層定義軟件與硬件的界限，方便RTOS的移植升級(jí)應(yīng)用編程接口：建立在RTOS編程接口之上的面向應(yīng)用領(lǐng)域的編程接口方便用戶編寫特定領(lǐng)域的嵌入式應(yīng)用程序RTS的響應(yīng)時(shí)間及時(shí)性是實(shí)時(shí)系統(tǒng)最為重要的特性設(shè)計(jì)者應(yīng)該能預(yù)測(cè)實(shí)時(shí)系統(tǒng)的行為同步任務(wù)由時(shí)鐘來(lái)同步異步事件通常由中斷驅(qū)動(dòng)一個(gè)多任務(wù)RTOS的事例Resourceallocation&mgmtTaskScheduling&DispatchRealtimeclockInterruptServiceroutinesI/OSubsystemFileMGMTSystemtasksAp