基于嵌入式实时操作系统的程序设计(1)
嵌入式实时操作系统课程考试
嵌入式实时操作系统课程考试（答案见尾页）一、选择题1. 嵌入式实时操作系统的主要特点是什么？A. 多任务处理能力B. 高度可移植性C. 低资源消耗D. 所有选项都正确2. 在嵌入式实时操作系统中，以下哪个不是常见的进程调度算法？A. 先来先服务（FCFS）B. 最短剩余时间优先（SRTF）C. 优先级调度D. 分时调度3. 嵌入式实时操作系统中的任务状态有哪些？A. 就绪态B. 运行态C. 阻塞态D. 完成态4. 嵌入式实时操作系统中的时间片轮转调度算法是如何工作的？A. 每个任务分配一个固定的时间片，时间片用完后任务被抢占B. 每个任务根据其优先级分配时间片，优先级高的任务获得更多的时间片C. 每个任务根据其执行时间分配时间片，执行时间长的任务获得更多的时间片D. 每个任务随机分配时间片5. 在嵌入式实时操作系统中，中断服务例程通常如何响应中断？A. 立即响应B. 延迟响应C. 根据中断优先级响应D. 根据任务当前状态响应6. 嵌入式实时操作系统的任务间通信方式有哪些？A. 消息队列B. 共享内存C. 管道通信D. 所有选项都正确7. 以下哪个不是嵌入式实时操作系统的内存管理技术？A. 分页B. 分段C. 段页式D. 固定分区8. 在嵌入式实时操作系统中，如何处理任务间的同步和互斥？A. 使用信号量B. 使用消息队列C. 使用共享内存D. 使用管道通信9. 嵌入式实时操作系统的设计原则中，最重要的是什么？A. 及时性B. 可靠性C. 有效性D. 易用性10. 在嵌入式实时操作系统的性能优化中，以下哪个策略不是常用的？A. 代码优化B. 硬件加速C. 多任务优化D. 缓存优化11. 在嵌入式实时操作系统中，以下哪个不是常见的进程间通信方式？B. 共享内存C. 轮询D. 信号量12. 嵌入式实时操作系统通常用于哪种类型的设备？A. 智能手机B. 笔记本电脑C. 家庭自动化系统D. 高性能服务器13. 在嵌入式实时操作系统中，优先级反转问题通常通过什么技术来解决？A. 优先级继承B. 优先级天花板C. 转发D. 链式调度14. 嵌入式实时操作系统的内存管理通常采用哪种策略？A. 分段存储管理B. 分页存储管理C. 固定分区D. 动态分区15. 嵌入式实时操作系统中的任务调度算法通常考虑哪些因素？A. 任务的执行时间、优先级和等待时间B. 任务的执行时间、内存占用和等待时间C. 任务的优先级、内存占用和等待时间D. 任务的执行时间、优先级和内存占用16. 在嵌入式实时操作系统中，时钟节拍通常用于：A. 进行任务调度B. 计算系统时间C. 中断服务例程的同步17. 嵌入式实时操作系统通常支持哪些类型的文件系统？A. 日历型B. 流式C. 二进制型D. 索引型18. 在嵌入式实时操作系统的开发过程中，以下哪个阶段不是必需的？A. 原型设计B. 代码编写C. 调试D. 性能优化19. 嵌入式实时操作系统的核心特性是什么？A. 多任务处理能力B. 硬件同步C. 内存管理D. 中断响应时间短20. 嵌入式实时操作系统与普通操作系统的最大区别是什么？A. 实时性B. 可移植性C. 开发难度D. 兼容性21. 下列哪个不是嵌入式实时操作系统通常用于的场景？A. 消费电子产品B. 工业控制系统C. 汽车电子D. 个人电脑22. 在嵌入式实时操作系统中，进程调度算法应该具备的特点包括：B. 公平性C. 低优先级优先权D. 高精度定时23. 嵌入式实时操作系统中的任务调度通常基于优先级，以下哪种情况最可能发生的是高优先级任务被低优先级任务抢占？A. 当低优先级任务需要执行时B. 当高优先级任务主动放弃CPU时C. 当系统需要空闲资源时D. 当有更高优先级的任务到来时24. 嵌入式实时操作系统中，中断服务例程应该具备的特性包括：A. 快速响应B. 不可抢占C. 长时间运行D. 无需关注其他任务的执行25. 在嵌入式实时操作系统中，内存管理通常涉及以下哪些方面？A. 分配和回收内存B. 内存保护C. 内存映射D. 缓存管理26. 嵌入式实时操作系统中的任务间通信方式有多种，以下哪一种不是常见的通信方式？A. 消息队列B. 管道C. 消息传递D. 事件驱动27. 在嵌入式实时操作系统中，设备驱动程序的主要职责是什么？A. 提供用户接口B. 管理硬件资源C. 进行软件调试28. 对于嵌入式实时操作系统，以下哪个选项描述了其资源利用的高效性？A. 需要大量内存资源B. 需要大量处理器资源C. 能够快速响应外部事件D. 需要频繁切换任务29. 嵌入式实时操作系统的调度算法中，哪种算法最能保证实时任务的响应时间？A. 先来先服务（FCFS）B. 最短作业优先（SJF）C. 优先级调度D. 时间片轮转（RR）30. 在嵌入式实时操作系统中，中断服务程序通常是如何被调用的？A. 由操作系统内核调用B. 由用户程序直接调用C. 由硬件自动触发D. 由定时器触发31. 下面哪个不是嵌入式实时操作系统的内存管理技术？A. 分页B. 分段C. 段页式D. 固定分区32. 嵌入式实时操作系统中的任务间通信有哪些方式？A. 信号量B. 消息队列C. 共享内存D. 以上全部33. 在嵌入式系统中，选择嵌入式实时操作系统时，应考虑哪些因素？A. 性能B. 可靠性C. 易用性D. 以上全部34. 嵌入式实时操作系统如何确保任务之间的同步和互斥？A. 使用锁机制B. 使用消息传递C. 使用优先级D. 使用时间片轮转35. 在嵌入式实时操作系统中，中断屏蔽是一种什么机制？A. 任务级别的中断B. 硬件级别的中断C. 操作系统级别的中断D. 中断服务程序级别的中断36. 嵌入式实时操作系统中的任务切换通常基于什么因素？A. 任务的优先级B. 任务的执行时间C. 任务的资源需求D. 以上全部37. 如何在嵌入式实时操作系统中实现任务优先级的动态调整？A. 使用动态优先级调度算法B. 使用静态优先级调度算法C. 使用优先级继承算法D. 使用优先级天花板算法38. 下面哪个不是实时操作系统需要满足的条件？A. 快速响应B. 可预测性C. 不可抢占D. 无需人工干预39. 嵌入式实时操作系统中的任务调度算法应该具备哪些特点？A. 简单易实现B. 高效且准确C. 兼容多种硬件平台D. 易于维护40. 在嵌入式实时操作系统中，中断服务例程通常具有什么特点？A. 长时间运行B. 短暂且频繁C. 动态调整优先级D. 基本不执行41. 嵌入式实时操作系统的发展趋势不包括以下哪项？A. 云计算B. 物联网C. 嵌入式系统专用化D. 多核与异构计算42. 嵌入式实时操作系统的成功应用通常需要哪些关键因素的支持？A. 强大的开发团队B. 先进的技术栈C. 丰富的硬件资源D. 良好的市场推广二、问答题1. 什么是嵌入式实时操作系统？它的主要特点是什么？2. 嵌入式实时操作系统与通用操作系统的区别是什么？3. 什么是嵌入式系统？它通常应用于哪些领域？4. 请简述嵌入式实时操作系统的内存管理方式。
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。
基于嵌入式实时操作系统的EPS系统设计
15科技资讯 S CI EN CE & T EC HNO LO GY I NF OR MA TI ON 信 息 技 术随着电子技术和电机控制技术的发展,电动助力转向(Electronic Power Steering,简称EPS)系统的研究取得了很大进步。
目前,汽车电动助力转向已部分取代传统液压动力转向。
经过20多年的发展,EPS技术取得了相当大的成果,在轻型轿车和厢式车上得到了广泛应用[1,2]。
由于传统的软件设计不容易维护,移植性差且实时性得不到保证。
因此,本文提出了基于嵌入式实时操作系统的EP S软件设计方法。
1 EPS系统结构和工作原理1.1EPS 系统的结构根据电机安装位置的不同,EPS系统可分为转向轴助力式、小齿轮助力式和齿条助力式三种。
EPS控制系统的主要组成部件[3,4]:扭矩信号传感器、车速信号传感器、助力电动机、电磁离合器、减速机构、电子控制单元E C U 。
1.2EPS 系统的工作原理虽然EPS有三种类型,但工作原理是一样的:通过扭矩传感器和车速传感器,进行信号采集,经A/D转换,将信号发送到电子控制单元(ECU)中,单片机根据采集到的车速信号与扭矩信号,并且根据相应的控制策略对直流伺服电动机进行实时控制。
根据汽车转向行驶的不同情况要求,EPS控制系统按不同的控制方式进行控制,通常来说有三种基本控制方式:常规控制、回正控制、阻尼控制。
2 EPS控制系统设计2.1嵌入式实时操作系统移植本文使用源码公开的μC/OS-Ⅱ嵌入式实时操作系统,移植该系统只需改写三个与处理器相关的代码,即:O S _C P U.H ,O S _C P U _A.A S M 和O S _C P U _C.C [5,6]。
本文采用PIC18F458单片机,其开发环境为MPLAB IDE V7.5和MPLAB C18。
通过修改上述三个与处理器相关的函数,μC/OS-Ⅱ就成功的移植到该处理器上。
2.2软件设计EPS的工作流程是:根据扭矩信号和车速信号,判断系统所要进行的控制方式:如果处于车速>80km/h,EPS将不在提供助力,EPS处于阻尼控制状态;如果车速在0～80km/h,EPS提供的助力随车速增加不断减小,直线行驶EPS处于阻尼控制,转弯行驶处于常规控制。
嵌入式系统设计(实验一)
工业控制
嵌入式系统被广泛应用于工业 自动化领域，如生产线控制、 机器人控制等。
医疗设备
嵌入式系统可以实现医疗设备 的自动化控制和数据采集，如 医疗监护仪、输液泵等。
其他领域
嵌入式系统还可以应用于通信、 能源、环保等领域，发挥着越 来越重要的作用。
03
硬件平台搭建与配置
硬件平台选择
ARM开发板
传感器与执行器
汇编语言
针对特定硬件平台，使用汇编语言可 以实现更高效的代码执行和更精确的 硬件控制。
软件架构设计
分层架构
将系统划分为多个层次，每个层次负责特定的功能，降低系统复 杂性并提高可维护性。
事件驱动架构
通过事件触发相应的处理函数，实现模块间的解耦和异步通信。
微内核架构
将核心功能集中在微内核中，通过插件或模块扩展系统功能，提高 灵活性和可扩展性。
嵌入式系统设计(实验一)
• 实验目的与要求 • 嵌入式系统概述 • 硬件平台搭建与配置 • 软件设计与实现 • 系统测试与验证 • 实验总结与展望
01
实验目的与要求
实验目的
掌握嵌入式系统基本概念
01
通过实验了解嵌入式系统的定义、特点、应用领域等基本概念。
熟悉嵌入式开发环境
02
学习搭建嵌入式开发环境，包括硬件平台、操作系统、开发工
THANKS
感谢观看
提交实验报告
按时提交完整的实验报告，展示实验成果和 收获。
02
嵌入式系统概述
嵌入式系统定义
01
嵌入式系统是一种专用的计算机 系统，它被设计为控制、监视或 者辅助操作机器和设备的运行。
02
与通用计算机系统不同，嵌入式 系统通常被嵌入到特定的设备中 ，执行特定的任务，并且不需要 人工干预。
学习ucosii要用的几本书介绍
打算学习一个嵌入式操作系统，研究了一下决定还是先研究一下ucosii，一方面权当学习C语言，另一方面ucosii2.52版本代码只有5500行左右，还是一个能接受的范围。
对于新手，入门选书是最重要的了。
用了几天研究了一下参考书，和大家分享一下。
1.嵌入式实时操作系统μC/OS-II(第2版) 邵贝贝等译北京航空航天大学出版社应该说每一个学习ucosii的人都应该知道这本书，也都应该看一下这本书，但是不建议作为入门书籍。
这本书是ucosii的作者原著的翻译本，必然是很详细，必然是权威，然而书中分析ucosii内核原理是核心内容，应用则不多。
想要快速上手的应当选用其他书籍，这本书应该当做手册。
2.嵌入式实时操作系统μC/OS-II原理及应用(第2版) 任哲北京航空航天大学出版社这本书和第一本书比在讲述ucosii原理的同时，配备了一些很简单的例子，可以在PC上调试代码。
我用了大概5天的时间反复看了三遍这本书，感觉不错，适合入门。
当然书中有一些原理讲的不清楚，这个时候翻一下邵贝贝那本书就懂了。
3.ucosii标准教程杨宗德人民邮电出版社这本书我只翻了一下，看了看目录和前面一点内容。
用的模拟环境是VC++6.0对于那些搞软件的朋友看这本书应该合适，书中的内核是2.8版本。
我对这本书的好奇是，为什么没有参考文献？呵呵，所以。
你懂的。
4.基于嵌入式实时操作系统的程序设计技术周慈航北京航空航天大学出版社这本书有第一版和第二版，我手里只有第一版，在网上查了一下第二版的信息。
应该说内容差不多，第一版例子的平台是基于LPC2000系列的ARM7，而第二版是真对ARM Cortex-M3的。
LPC2000系列的ARM是可以用proteus仿真的，所以建议手里面没有ARM Cortex-M3开发板的朋友还是看第一版。
第一版的缺点是要有一些实时系统的知识，在你看完第任哲的那本书的时候就可以看这本了。
5.嵌入式系统软件设计中的数据结构陆玲周慈航北京航空航天大学出版社如果你和我一样，是非计算机专业的学生，没有学过数据结构，又不想看计算机系那么厚的所谓经典教材，那我建议你看一看这本书。
基于嵌入式的课程设计
基于嵌入式的课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生理解嵌入式系统的基础概念，掌握其基本组成和工作原理。
2. 学生掌握至少一种嵌入式编程语言，能够阅读和编写简单的嵌入式程序。
3. 学生了解嵌入式系统在不同领域的应用，理解其在社会发展中的作用。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，完成基础的嵌入式系统设计和开发。
2. 学生能够运用调试工具对嵌入式程序进行调试和优化，解决简单的实际问题。
3. 学生通过项目实践，培养团队协作和问题解决能力。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对嵌入式技术的兴趣，激发创新意识和探索精神。
2. 学生认识到嵌入式技术在国家战略和社会发展中的重要性，树立正确的科技观。
3. 学生在团队协作中，培养沟通能力，学会尊重他人，共享成果。
课程性质：本课程为实践性较强的学科，结合理论知识与实际操作，注重培养学生的动手能力和创新能力。
学生特点：六年级学生具备一定的逻辑思维能力和问题解决能力，对新鲜事物充满好奇，但需引导培养团队协作意识。
教学要求：结合课本内容，采用项目驱动法，引导学生主动探究，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力。
同时，关注学生的情感态度价值观培养，使学生在掌握知识技能的同时，形成正确的价值观。
通过分解课程目标为具体学习成果，为教学设计和评估提供明确方向。
二、教学内容1. 嵌入式系统基础概念：包括嵌入式系统的定义、特点、发展历程及其在各领域的应用。
教材章节：第一章 嵌入式系统概述2. 嵌入式系统组成与工作原理：讲解嵌入式硬件、软件、中间件等组成部分及其协同工作原理。
教材章节：第二章 嵌入式系统组成与原理3. 嵌入式编程语言：以C语言为例，介绍嵌入式编程基础，包括数据类型、运算符、控制语句等。
教材章节：第三章 嵌入式编程语言基础4. 嵌入式程序设计与调试：讲解嵌入式程序设计方法，使用调试工具进行程序调试。
教材章节：第四章 嵌入式程序设计与调试5. 嵌入式系统应用案例：介绍嵌入式系统在不同领域的典型应用案例，激发学生创新意识。
嵌入式系统开发中的实时操作系统教程
嵌入式系统开发中的实时操作系统教程在嵌入式系统开发中，实时操作系统（RTOS）发挥着关键的作用。
实时操作系统是一种专门为实时应用程序设计的操作系统，它能够保证任务在特定时间内得到准确地执行，以满足系统的时序要求。
本教程将介绍实时操作系统的基本概念、特点，以及在嵌入式系统开发中的重要性和应用。
一、实时操作系统的基本概念与特点实时操作系统有两种类型：软实时操作系统和硬实时操作系统。
软实时操作系统要求在大多数情况下都满足实时性要求，但偶尔可能会出现时间上的延迟；而硬实时操作系统要求绝对满足实时性要求，一旦出现时间上的延迟就会导致系统失效。
实时操作系统具有以下几个基本特点：1. 快速响应：实时操作系统要求任务能够在特定时间内得到执行，快速响应各类事件。
2. 可预测性：实时操作系统能够预测任务执行所需的时间，并按时完成任务，保证系统稳定性。
3. 稳定性：实时操作系统需要保持稳定性，不能因为外部或内部的干扰导致任务执行时间不可控。
4. 组织性：实时操作系统需要能够对多个任务进行组织和调度，以便合理分配处理器时间和系统资源。
二、嵌入式系统中实时操作系统的重要性嵌入式系统通常运行在资源有限的环境中，对于系统的时间要求非常严格。
实时操作系统能够保证系统在各种不同的任务条件下，快速、可预测地完成任务。
在嵌入式系统开发中，实时操作系统的重要性表现在以下几个方面：1. 任务调度：嵌入式系统中通常存在多个任务需要同时运行，实时操作系统能够合理地调度任务，确保它们按时执行。
2. 中断处理：嵌入式系统需要处理各种外部事件，如传感器的输入、通信模块的中断等。
实时操作系统能够快速响应这些中断请求，及时处理相关事件。
3. 资源管理：嵌入式系统的资源有限，包括处理器时间、内存、IO接口等。
实时操作系统能够合理分配和管理这些资源，提高系统的效率和稳定性。
4. 系统稳定性：实时操作系统能够保证系统在各种异常情况下仍保持稳定运行，不因为一部分任务的失败而影响整体系统的功能。
嵌入式实时操作系统核心的设计与实现
１ 简 介
在传统的嵌入式程序 设计中 ．如果有一个 以 卜的任务 ， 一
般都 是 采 州 一个 无 限 主循 环 ．依 趺对 每 一 个 条 件进 行判 断 一 旦某 件 成 立 ， 立 即 执行 相对 应 的模 块完 成 某 任 务 。各 模 块 按 则
同 时 程序 量 也 加 大 。
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关键 词
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信 号 量
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基于嵌入式操作系统VxWorks的多任务并发程序设计(1)
基于嵌入式操作系统VxWorks 的多任务并发程序设计的多任务并发程序设计（（1）――――基本概念基本概念作者作者：：宋宝华 e e--mail:21cnbao@1引言嵌入式系统定义为：嵌入到对象体系中的专用计算机系统。
“嵌入性”、“专用性”与“计算机系统”是嵌入式系统的三个基本要素，对象系统则是指嵌入式系统所嵌入的宿主系统。
目前，随着高端消费类电子产品(如PDA 、手机、智能家电)的普及，嵌入式计算机系统获得了相当广泛的应用。
操作系统在嵌入式软件体系中占据着重要低位，学习和掌握相关的知识是一名嵌入式系统研发人员的必须。
1.1本文的读者对象与写作目的本文针对的读者对象为入门级的嵌入式系统软件开发人员以及其他对嵌入式操作系统感兴趣的朋友，顺利阅读本文需要读者具备的基本知识能力为：（1）熟练的C 语言程序设计能力；（2）操作系统的基本知识。
如果读者具备在Windows 平台下进行多线程程序设计或者其他嵌入式操作系统本台下进行多任务程序设计的经验，将对阅读本文有很大的帮助。
本文虽然以VxWorks 为介绍的主体对象，但是其中所论述的概念和方法并不局限于VxWorks 操作系统本身。
它们也同样适用于其它嵌入式操作系统，如WinCE 、嵌入式Linux 、ucos 等，所谓“万变不离其宗”。
笔者力求能以通俗和形象的语言进行论述，但是由于水平有限，文中难免存在错误和纰漏，诚盼读者朋友指正。
1.2 为什么以VxWorks 为写作对象之所以选择VxWorks 操作系统为本文的写作对象，是因为：（1）VxWorks具备清晰的多任务并发控制及任务间通信的成熟机制；（2）VxWorks有广泛的使用基础，国内外分布着大量的VxWorks程序员；（3）VxWorks简单易学，便于我们集中目标讲解多任务控制程序本身。
1.3 什么是VxWorksVxWorks操作系统是美国WindRiver公司于1983年设计开发的一种嵌入式实时操作系统（RTOS），它凭借着良好的可持续发展能力、高性能的内核以及友好的用户开发环境，在嵌入式实时操作系统领域占据了重要一席。
基于STM32的嵌入式操作系统程序设计及实现本科毕业论文
本科毕业论文（设计）论文题目：基于STM32的嵌入式操作系统程序设计及实现姓名：学号：班级：年级：专业：学院：指导教师：完成时间：作者声明本毕业论文（设计）是在导师的指导下由本人独立撰写完成的，没有剽窃、抄袭、造假等违反道德、学术规范和其他侵权行为。
对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
因本毕业论文（设计）引起的法律结果完全由本人承担。
毕业论文（设计）成果归武昌工学院所有。
特此声明作者专业：电子信息工程作者学号：0930********作者签名：年月日基于STM32的嵌入式操作系统程序设计及实现郝宇The Design and Implementation of embedded operating system program based on STM32Hao, Yu2013年5月20日摘要随着科学技术不断的进步，工业生产越来越先进复杂，操作系统µC/OS-II 是高效、稳定、可靠、节能的系统，广泛应用安防，消费电子中。
而基于Cortex-M3架构下的STM32是一款性价比优越新型微处理器，将µC/OS-II移植到STM32上能够发挥其高效的性能，从而投入社会生产，制造出很多有用又实惠的电子产品，为我们的生活带来便利。
本文主要的研究内容是µC/OS-II操作系统理论分析、移植方法、应用程序设计及调试仿真实现。
首先，对µC/OS-II的理论分析，研究其实际应用及系统结构；其次，分析STM32硬件平台及µC/OS-II的移植需求；最后，在µC/OS-II 上开发LCD，LED，按键KEY等应用程序，并对多任务系统调试分析。
主要研究结论如下：（1）µC/OS-II操作系统主要分为任务管理、内存管理和时间管理三大部分，其间通信是通过消息队列和消邮箱。
（2）µC/OS-II移植主要在OS_CPU.H，OS_CPU_C.C，OS_CPU_A.ASM三个文件中，涉及到数据类型、堆栈、中断定义和任务切换等。
嵌入式实时操作系统ucosii
医疗电子
ucosii在医疗电子领域 中应用于医疗设备、监
护仪、分析仪等。
物联网
ucosii在物联网领域中 应用于传感器节点、网
关、路由器等设备。
02
ucosii的体系结构与内核
任务管理
任务创建
ucosii提供了创建新任务的函数，如 OSTaskCreate()，用于创建新任务。
任务删除
ucosii提供了删除任务的函数，如 OSTaskDelete()，用于删除不再需要的任 务。
时间管理
01
02
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时间节拍
ucosii通过定时器产生固 定时间间隔的节拍信号， 用于任务调度和时间管理 。
超时处理
ucosii支持超时机制，当 某个任务等待时间超过预 定阈值时触发相应的处理 函数。
时间函数
ucosii提供了一系列时间 函数，如OSTimeDly()、 OSTimeTick()等，用于时 间相关的操作和控制。
智能家居
ucosii适用于智能家居领域，可应用于 智能家电控制、家庭安全监控等场景。
02
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医疗电子
ucosii适用于医疗电子领域，如医疗设 备控制、病人监控等，其可靠性和实 时性为医疗系统提供了有力保障。
THANKS。
应用软件的开发
任务管理
在UCOSII中，任务是用来实现应用程序功能的。在进行应用软件的开发时，需要创建和管理任务。这包括任务的创 建、删除、挂起和恢复等操作。
任务间通信
为了实现任务间的协同工作，需要进行任务间通信。UCOSII提供了信号量、消息队列、互斥量等机制来实现任务间 通信。在进行应用软件的开发时，需要利用这些机制来实现任务间的同步和数据交换。
嵌入式实时操作系统1
嵌入式实时操作系统嵌入式实时操作系统(Embedded Real-time Operation System，RTOS)。
1 嵌入式实时操作系统概念当外界事件或数据产生时，能够接受并以足够快的速度予以处理，其处理的结果又能在规定的时间之内来控制生产过程或对处理系统作出快速响应，并控制所有实时任务协调一致运行的嵌入式操作系统。
2 嵌入式实时操作系统特点1）多任务；2）有线程优先级3）多种中断级别3 嵌入式实时操作系统应用在工业控制、军事设备、航空航天等领域对系统的响应时间有苛刻的要求，这就需要使用实时系统。
采用嵌入式实时操作系统(简称RTOS)能够支持多任务，使得程序开发更加容易，便于维护，同时能够提高系统的稳定性和可靠性。
4 实时操作系统的必要性：首先，嵌入式实时操作系统提高了系统的可靠性。
其次，提高了开发效率，缩短了开发周期。
实时操作系统的优缺点：在嵌入式实时操作系统环境下开发实时应用程序使程序的设计和扩展变得容易，不需要大的改动就可以增加新的功能。
通过将应用程序分割成若干独立的任务模块，使应用程序的设计过程大为简化；而且对实时性要求苛刻的事件都得到了快速、可靠的处理。
通过有效的系统服务，嵌入式实时操作系统使得系统资源得到更好的利用。
但是，使用嵌入式实时操作系统还需要额外的ROM/RAM 开销，2~5% 的CPU 额外负荷，以及内核的费用。
5 实时系统与非实时系统的根本区别实时系统与非实时系统的根本区别在于：实时系统具有与外部环境及时交互作用的能力。
也就是说实时系统从外部获取信息以及系统得出结论要在很短的限制时间内完成。
它具有嵌入式软件共有的可裁剪、低资源占用、低功耗等特点；实时任务之间可能还会有一些复杂的关联和同步关系，如执行顺序限制、共享资源的互斥访问要求等。
实时操作系统所遵循的最重要的设计原则是：采用各种算法和策略，始终保证系统行为的可预测性(predictability)。
可预测性是指在系统运行的任何时刻，在任何情况下，实时操作系统的资源调配策略都能为争夺资源(包括CPU、内存、网络带宽等)的多个实时任务合理地分配资源，使每个实时任务的实时性要求都能得到满足。
实时操作系统
实时操作系统•实时操作系统概述•实时操作系统核心技术•典型实时操作系统介绍与比较•实时操作系统在嵌入式领域应用案例目•实时操作系统性能评估方法•实时操作系统发展趋势与挑战录01实时操作系统概述定义与发展历程定义实时操作系统（RTOS）是一种专门为实时应用程序设计的操作系统，它能够在确定的时间内对外部输入做出响应，并管理和调度系统资源。
发展历程实时操作系统起源于20世纪60年代，随着计算机技术的发展和实时应用需求的增加，RTOS逐渐从专用系统向通用系统发展，功能和性能也不断提升。
实时性RTOS能够在确定的时间内对外部事件做出响应，保证系统的实时性能。
可预测性RTOS的行为和性能可以通过分析和测试进行预测，有助于系统的设计和调试。
•可靠性：RTOS通常采用容错和冗余设计，以提高系统的可靠性和稳定性。
软实时系统允许偶尔违反时间约束，但不会导致严重后果。
硬实时系统必须严格遵守时间约束，否则可能导致严重后果甚至系统失败。
工业控制如机器人、自动化生产线等需要精确控制和实时响应的场合。
航空航天飞行控制系统、导航系统等对实时性和可靠性要求极高的领域。
交通运输汽车、火车、船舶等交通工具的控制系统和安全系统。
医疗设备如实时监护仪、医疗机器人等需要实时响应和高可靠性的医疗设备。
随着技术的发展和应用需求的提高，RTOS 需要不断提升其处理能力和实时性能。
多核支持多核处理器已经成为主流，RTOS需要充分利用多核资源以提高系统性能。
高性能VS应用领域及市场需求安全性对于关键领域的应用，RTOS需要提供更高的安全性和可靠性保障。
开放性为了满足不同应用的需求，RTOS需要提供开放的接口和标准的API，方便开发者进行定制和扩展。
02实时操作系统核心技术任务调度算法与优先级管理任务调度算法实时操作系统采用多种任务调度算法，如基于优先级的抢占式调度、时间片轮转调度等，以确保任务按照预定的时间要求执行。
优先级管理实时操作系统为每个任务分配不同的优先级，高优先级任务可抢占低优先级任务，确保关键任务得到优先处理。
《基于嵌入式实时操作系统的程序设计技术》
技术学院-Motorola通信软件设计专业
驱动程序设计
内容简介
1。DEC公司提供的驱动程序设计 （DOC格式，388页）。 DEC是世界级的著名公司。 本教程介绍了怎样在VxWorks操作系统中编写驱动程序，建议读者认真学习。 2。通常不同的操作系统有各自的驱动程序开发接口，虽然大同小异，但毕竟有所区别。这里讲述的是 VxWorks驱动程序的设计。 VxWorks操作系统是目前通信行业最常见的操作系统。被众多世界级的大公司所 采用。
技术学院-Motorola通信软件设计专业
通信软件编码规范
内容简介
1。华为公司提供的软件开发的编码规范 （DOC格式，59页）。 本教程介绍了软件开发的编码规范 ，建议读者进行背诵。 在华为公司，这是新员工需要转正必须通过的考试。 2。很多业余认识认为自己的编程技巧非常高，而不想遵守规范。而事实上编码规范在于管理，它的作用在 于可以有效减少错误、提高代码效率，降低沟通成本。
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嵌入式操作系统
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ内容简介
1。WindRiver公司提供的VxWorks操作系统介绍 （DOC格式，539页）。 VxWorks操作系统是目前通信行业最常见的操作系统。 WindRiver公司是VxWorks操作系统的提供者。 2。 VxWorks操作系统目前已经被众多世界级的大公司所采用，建议读者认真学习。
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Modem模块设计
内容简介
1。精英学校提供的Modem模块设计 （DOC格式，108页）。 本教程介绍了一个实际协议栈项目的软件设计方法，建议读者认真学习。 本教程非常详细，讲述了从分析、设计、到测试的完整过程。 2。在整个协议栈中，主要有3部分，它们分别是层1控制层，算法，和2，3等高层软件。其中，算法基本与 协议栈软件关系不大，属于例行设计，主要追求运算快速和使用资源少；而高层软件基本类似一般的嵌入 式软件设计，其核心是消息驱动的状态机设计。而层1控制层最体现协议栈软件设计的难度，已经在《协议 栈设计方法》给与介绍。本教材集体体现了协议栈高层软件的设计方法。
嵌入式实时操作系统教程1
为用户提供基本的调试功能
为应用程序提供服务函数
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T-Kernel的应用
丰田电装导航 富士通天导航
Nintendo
游戏控制台
佳能相机 欧姆龙 PLC
OLYPUS相机
YAMAHA电子琴 SHARP电视 矢崎 出租车计价器松下摄像机 索尼 视频录像机
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T-Engine在中国
2013年6月在中国软交会（大连）将举行第6届，敬请光临！ ←(左图）1、和 日本的保 持良好的 交流,坂村 健教授、 小林理典、 高田教授 等都曾光 临演讲。
2、国际大 公司和合 作伙伴济 济一堂， ATMEL、 ARM、 Fujitsu、 瑞萨 (右图） →
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Tenux的系列
适用于微控制器(MCU,ROM:64K-1MB) 内核是μT-Kernel 中间件是紧凑和小型的，比如LWIP、FLTK 适用产品：小型物联网控制终端，比如煤气
报警器、门禁、微波炉、遥控器、空调等
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T-Engine在中国
北京大学共同研究室设立 中国科学院TRON泛在技术开发 T-ENGINE实验室(大连软件园)设立
平台研究室
T-ENGINE实验室(成都天府软件园)设立
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地址: 大连市软件园3号楼 电话: 86-411-84769976 传真: 86-411-84769979 网址:
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2. 5.2 *．h文件组
该组指的是头文件组，包含： • OS_CFG．H 操作系统配置文件，定制操作系统； • INCLUDES．H 总头文件μ C/OS -Ⅱ要求； • LPC2294.H 定义微处理器的相关寄存器； • config.H 总头文件，模板要求； • target．H 目标头文件声明； • os_cpu．H 操作系统移植头文件； • uCOS_II．H 操作系统自带头文件。 以上文件中的OS_CFG．H、config．h和os_cpu．H与用 户的应用密切相关，其他几个文件一般用户可以设置为默 认。下面说明这几个文件的设置方法。
• μ C/OS -Ⅱ是可剪裁的，用户可以跟据自己 的需要决定使用内核中的多少成分。剪裁 可以通过定义宏来实现，简单易行。可剥 夺性和多任务也是μ C/OS -Ⅱ的重要特性， 他总是运行处于就绪态的优先级最高的任 务。μ C/OS -Ⅱ可以管理64个任务，用户可 以使用其中的56个。
• 绝大多数μ C/OS -Ⅱ的函数调用和服务的执行时 间具有可确定性。 μ C/OS -Ⅱ提供了很多系统服 务，例如信号量、互斥型信号量、事件标志、消 息邮箱、消息队列、信号量、块大小固定的内存 申请与释放及时间管理函数等。中断可以挂起 μ C/OS -Ⅱ正在执行的任务，中断退出后执行的 任务是当前就绪任务中优先级最高的任务，而不 一定是被中断的任务。这就要求每个任务有自己 的堆栈，保存任务切换和被中断时环境的上下文 变量。
• 基于μ C/OS -Ⅱ具有以上优点，我们以它 为例来介绍基于实时操作系统的编程方法， 就更容易理解和接受。
• 8位的51单片机发展的技术比较成熟，简单易学， 所以通常用作应用电子专业的重要课程来学。但 是，该单片机的资源相对缺乏，如果在上面应用 操作系统，就显得资源比较紧张。这就需要高超 的技巧和经验；否则很容易出错。 • 与51单片机比较，32位的ARM系列微处理器就显 得功能非常强大．处理速度也快，内存资源相当 丰富，具有使用实时操作系统的有利条件。
ห้องสมุดไป่ตู้
• 在实例中该值设定为20，实际可用的优先 级为0-18，其中优先级0-3为操作系统作者 建议保留的级别，以备升级之用。如果为 了产品与新版本的操作系统兼容，则可以 利用的优先级为4-18，实际应用中有7个任 务。这样设置的目的是，在各个任务优先 级之间彼此可以间隔，在插入新任务或者 使用互斥信号量时就不用调整其他任务的 优先级了。
• μ C/OS -Ⅱ是一个公开源代码的操作系统， 代码很短（约5 500行），与一些商用的公 开源代码的实时内核相比，它的源代码清 晰易读，结构协调，注释详尽。现在很多 高等学校将μ C/OS -Ⅱ应用于实时操作系统 数学。
• μ C/OS -Ⅱ具有可移植性，绝大部分源代码是用C 语言编写的；而与处处理器密切相关的部分用汇 编语言缩写。但这一部分内容很少，方便使用者 将内核移植到自己的微处理器上。 • 实践证明， μ C/OS -Ⅱ可以在很大一部分微处理 器上运行。用户一旦移植了μ C/OS -Ⅱ到自已的 微处理器，就可以在此基础上编写应用程序、并 把μ C/OS -Ⅱ作为自己产品的一部分固化在里面。
• ARM公司是微处理器行业的一家知名企业。 该企业设计了大量的高性价比的、低功耗 的精简指令集微处理器。在设计上，ARM 微处理器具有外形小，性能高，成本低和 功耗低的特点。ARM微处理器适用于很多 领域，比如嵌入式控制、消费／教育类多 媒体DSP和移动式应用等。
• 此外，ARM将其技术授权给世界上许多著名的半 导体、软件和OEM厂商，每个厂商得到的都是一 套独一无二的ARM相关技术及服务。利用这种合 伙关系，ARM很快成为许多全球性RISC标准的缔 造者。目前，总共有30家半导体公司与ARM签订 了硬件技术使用许可协议，其中包括Intel、IBM、 LG半导体、NEC、SONY、菲利浦和美国国家半 导体这样的大公司。至于软件系统的合伙人，则 包括微软、升阳和MRI等一系列知名公司。
• ARM微处理器目前有6个产品系列：ARM7、 ARM9、ARM9E、ARMlOE、SecurCore和 ARM11。这里选择ARM7系列的LPC2214。 在ARM系列微控制器上有足够的系统资源 运行μC/OS - II，且在国内比较普及。
2.3 嵌入式实时操作系统的移植
• 实时操作系统和CPU选定以后，接下来的 工作便是把系统移植到我们选择的ARM微 处理器上。这类的代码在网上很多，移植 的方法也大同小异。我们使用周立功公司 提供的移植模板进行实例设计。
OS- CFG．H
• 为操作系统配置文件，用户进行操作系统的剪裁 定制就是靠更改这个文件实现的，例如： • OS_MAX_EVENTS：在应用中最大事件控制块 的个数，包括信号量、邮箱和消息队列的总和。 因为每个信号量、邮箱和消息队列都占用1个事件 控制块，例如在实例程序中，用了1个邮箱、1个 消息队列和1个互斥信号量，所以该项参数的最小 值应为3。但是在实际应用时，应设置得大一些， 以备扩展事件用；在实例中设置为8。
• • • • •
# include # include # define # include # include
“I2C. h" . "ZLG7290. h" ZLG-7290ADDR "lcddriver. h" “GUI_BASIC. H" .
0x70
3. os_cpu.h
• os_cpu.h文件中主要定义与编译器无关的数据类 型，这主要是为了系统移植用。因为操作系统为 了增加可移植性，用了一些“不合法的数据类 型”，例如INT8U。这在任何编译器下都是错误 的。操作系统移植就是要将这个INT8U进行宏定 义，定义为用户所用编译器所理解的类型。这部 分操作在系统移植阶段已经做好了，用户可以不 更改。还有一部分是与ARM7相关的类型，主要 是一些软件中断的定义，用来处理函数的底层接 口。这是移植操作时完成的任务，用户可以不需 要修改。
• EasyJTAG仿真器是周立功公司开发的 LPC2000系列ARM7微控制器的JTAG仿真 器，支持ADS1.2集成开发环境，支持单步、 全速及断点等调试功能，支持下载程序到 片内FLASH和特定型号的片外FLASH，采 用ARM公司提出的标准20脚JTAG仿真调试 接口。
2.5 工程模板的使用
• 广州周立功单片机发展有限公司提供了 LPC2200专用工程模板．本书中使用的模 板为ARM Executable Image forμc/os II(MaigcARM2200)。该模板包括以下几个 文件组。下面结合实例说明模板中这些文 件组如何定制。
2.5.1 scf文件组
• scf为分散加载描述文件组，包含 mem_a.scf、mem_b.scf和mem_c.scf。工 程模板使用了ADS的分散加载机制。只要 编辑相应的分散加载描述文件，即可将代 码段和数据段分别定位到指定的地址上。 一般用户可以使用默认设置。
2.5.4 target文件组
• target文件组包括target．c、IRQ．s和Startup．s 文件。 • target．c文件为LPC2200目标板的特殊代码的头 文件。每个用户工程都必须包含target．c文件， 而且用户可以根据需要修改它的内容。 • IRQ．s文件为用于添加IRQ中断句柄的文件，允 许中断嵌套。 • Startup．s文件为LPC2200的启动代码，包括入 口的初始化代码，每个用户工程应该根据自己的 实际需要有一个自己专用的Startup．s文件。
• μ C/OS -Ⅱ是Jean brosse设计的完整、可移 植、可固化、可剪裁的占先式实时多任务内核， 代码绝大部分是用标准C语言编写的。到现在为 止， μ C/OS -Ⅱ已经被移植到了40多种徽处理器 上，这些微处理器从8位到64位都有在各个领域 中已经有数千个应用使用该内核。它有很好的稳 定性和可靠性。 • 2000年7月， μ C/OS -Ⅱ在一个航空项目中取得 了美国联邦航空管理局用于商用飞机、符合 RTCA DO - 178B标准的认证。
• OS_MAX_MEM_PART：定义系统中内存 块的最大数目。如果不用内存控制，则设 置为默认值即可。在实例中设置为模板默 认值5。 • OS_MAX_QS：定义系统中可以定义的消 息队列的最大队列块的数目。在实例中用 了1个消息队列，所以该值最小设定为1。 为了扩展兼容，在实例中设置为4。
• OS_MAX_TASKS；定义用户程序中可以 使用的最多任务数。该值不能大于62。该 项值的设定应该比实际应用的任务数大一 些，这样在增加新的任务时就不需要修改 这一项的值。但是不能比实际任务数大太 多，这样会浪费宝贵的内存空间。在实例 中用了7个任务，该项定义为10。
• OS_LOWEST_PRIO：设定系统中要使用 的最低任务的优先级。设定该值可以节省 操作系统使用RAM的空间，任务的最低优 先级和最大任务数没有直接关系。操作系 统留了两个任务优先OS_LOWEST_PRIO 和OS_LOWEST_PRIO -1给空闲任务和统 计任务，所以用户可以用的实际任务优先 级的值是在0~ OS_LOWEST_PRIO -2之间 的数。
2.4 开发调试环境的建立
• 本节中，我们以ARM7TDMI微处理器为例说明典 型的调试环境结构。在调试环境中，微处理器是 作为执行高级调试与它支持的低级调试之间的接 口存在的。一个调试系统通常分为3部分：一是通 用计算机（用来运行调试软件，称之为调试主 机）；二是协议转换器（连接调试主机发出的高 级命令与微处理器JTAG接口的低级命令之间的接 口）；三是调试目标。
第2章
开发环境
• 在基于实时操作统的程序设计中，开发环 境主要包括操作系统和微处理器两部分内 容。 • 这两部分都是使用者根据实际设计的需要 来选择的，在本书中，为了方便说明，实 时操作系统选用μ C/OS -Ⅱ ，微处理器选 择ARM7。
2.1 嵌入式实时操作系统的选择
• 在嵌入式系统领域，有很多实时操作系统 可以选择，如嵌入式Linux、Windows CE 和VxWorks等大批优秀的实时操作系统。 它们当中有些是商业性的，代码不公开， 有些代码比较长，不利于学习掌握。在众 多的实时操作系统中，我们选择μ C/OS -Ⅱ 作为例子。