嵌入式实时操作系统uCOS-II_吴永忠

1.1.1.1嵌入式应用的起源
1946.2.15 ENIAC （Electronic Numerical Integrator And Computer）
长30.48米，宽1米，30个操作台重达30吨 耗电量150千瓦 造价48万美元。 它包含了17,468 真空管，7,200水晶 二极管， 1,500 中转, 70,000 电阻器, 10,000 电容器， 1500继电器，6000多个开关 每秒执行5000次加法或400次乘法，是继电器计 算机的1000倍、手工计算的20万倍。
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1.1嵌入式系统的基本概念
1.1.1 嵌入式系统的发展概况
1.1.1.1 嵌入式应用的起源 1.1.1.2 计算机技术的分化 1.1.1.3 两大分支的发展方向
1.1.2 嵌入式系统的定义 1.1.3 嵌入式系统的特点
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1.1嵌入式系统的基本概念
1.1.1 嵌入式系统的发展概况
计算机技术的分化----后PC时代
在早期，由于嵌入式应用范围比较狭窄，大多用于工业控 制领域，人们还可以勉强将通用计算机通过改装、加固、 定制专业软件等方法，嵌入到大型系统中去实现嵌入式应 用，但随着经济、技术的高速发展，嵌入式应用越来越广 泛，已经深入到我们生活中的方方面面，比如：小到彩电、 空调、洗衣机、手机，大到飞机、导弹、汽车等等，嵌入 式应用对计算机的功能、体积、功耗、价格、重量、可靠 性等方面的要求越来越苛刻，通过改造通用计算机的传统 方法远远不能胜任。 因此，嵌入式计算机不得不脱离通用计算机系统走上了独 立发展的道路。这就形成了现代计算机两大分支并行发展 的时期，也称为后PC时代。
在单片机的发展道路上，曾出现过两种探索模式，即“Σ模式”和 “创新模式”。
“Σ模式”本质上是将通用计算机系统中的基本单元进行裁剪后，直接芯片化， 构成单片微型计算机； “创新模式”则完全按嵌入式应用的要求，以全新的方式设计能满足嵌入式应 用要求的体系结构、指令系统、总线方式、管理模式、外设接口等的单片微型 计算机。 1976年Intel公司开发的MCS-48和随后开发的MCS-51就是按照创新模式发展起 来的单片形态的嵌入式系统。历史证明，“创新模式”是嵌入式系统独立发展 的正确道路，MCS-51的体系结构也因此成为单片嵌入式系统的典型体系结构。
嵌入式应用的起源
20世纪90年代，在分布控制、柔性制造、数字化通信和信息 家电等巨大需求的牵引下，嵌入式应用进一步加速发展。
面向实时信号处理算法的DSP产品向着高速、高精度、低功耗发展。 Texas推出的第三代DSP芯片TMS320C30，引导着微控制器向32位高 速智能化发展。
在应用方面，掌上电脑、手持PC机、机顶盒技术相对成熟， 发展也较为迅速。
1.1.1.3两大分支的发展方向
嵌入式计算机系统与通用计算机系统的专业分工和独立发展，导致 了当今计算机技术的飞速发展。
通用计算机领域致力于发展其专用的软、硬件技术，不必兼顾嵌入式 应用的要求，CPU已经从单核发展到双核、四核，微机的处理速度已经 远远超过了当年的小中型计算机，超级计算机1秒钟已经能运算千亿条 指令；操作系统的发展使计算机在具备了高速处理海量数据能力的同 时，应用也越来越方便。 嵌入式计算机系统则走上了另一条发展之路——单芯片化。如果说微 机开创了嵌入式计算机系统的应用，那么单片机则开创了嵌入式计算 机系统独立发展的道路。
绍贝贝，嵌入式实时操作系统uC/OS-II，北京 航空航天大学出版社 任哲，嵌入式实时操作系统uC/OS-II原理与应 用，北京航空航天大学出版社 老古开发网 周立功单片机 华恒网络 ,嵌入式系统综述 嵌入式开发网 : /
例如，将微机配置好专用软件、外部接口电路，并经机械、 电气加固后，安装到飞机、大型舰船、大型电话交换机中构 成自动控制系统或状态监测系统等。
嵌入式应用的起源
出于兼容性和灵活性的考虑，系列化、模块化的单板 机也问世了，其典型代表
是Intel公司的iSBC系列单板机 Zilog公司的MCB单板机等。
后来人们可以不必从选择芯片开始，而是只要选择各 功能模块，就能够组建一台专用计算机系统。用户和 开发者都希望从不同的厂家选购最适合的OEM产品， 插入外购或自制的机箱中就形成新的系统，这样就要 求插件是互相兼容的，从而导致了工业控制微机系统 总线的诞生。 1976年Intel公司推出了Multibus 1983年扩展为带宽达40MB/s的MultibusⅡ。 1978年由Prolog设计的简单STD总线被广泛应用。
一件划时代的作品 人类历史上最具革新的产品之一
它是第一款商用微处理器，但不是第一款微处理器， 第一款是用于F-14雄猫战机中由6颗晶片组成的中央空 气数据计算机：CADC（Center Air Data Computer），构造比4004还要简单，速度只 有9.15KHz。
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嵌入式应用的起源
承担开发任务的“莫尔小组”由四位科学家 和工程师埃克特、莫希利、戈尔斯坦、博克 斯组成，总工程师埃克特当时年仅24岁。
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1.1.1.1嵌入式应用的起源
ENIAC 诞生的起因
二战需要研制新的大炮和导弹 要求“弹道试验研究室”提供6张火力表对导弹进行技术鉴定 火力表的数学模型是非常复杂的非线性方程组，没有准确的 解，只能用数值方法近似求解 计算量：每张表需要200计算员计算2个月 为了改变这种不利的状况，宾夕法尼亚大学莫尔电机工程学 院的莫希利（John Mauchly）于 1942年提出了试制第一台电 子计算机的初始设想——“高速电子管计算装置的使用”，期 望用电子管代替继电器以提高机器的计算速度。 美国军方提供经费15万美元 冯·诺依曼（v·n weumann，美籍匈牙利人）对计算机的关键 问题作出了重要贡献，保证了它的顺利诞生。
1.1.2嵌入式系统的定义
嵌入式计算机系统简称嵌入式系统，它 的应用发源于微机，发展于单片机，那 么，究竟什么是嵌入式系统呢？嵌入式 系统的定义是怎样的呢？
1.1.2嵌入式系统的定义
依据IEEE（国际电气和电子工程师协会）的定 义是：“Device used to control, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or plants”，即嵌入式系统为控制、监视或者辅 ” 助设备、机器或甚至工厂运作的装置，它是一 种计算机软件和硬件综合体，并且特别强调 “量身定制”的原则，也就是基于某种特殊的 用途，设计者就会根据这些用途设计出一种截 然不同的系统来。
嵌入式实时操作系统uC/OS-II
计算机与信息学院 吴永忠
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课程安排
章 章 章 章 章 章 章 章 章 章 嵌入式系统导论 嵌入式操作系统中的基本概念 任务管理 中断与时间管理 事件控制块 消息 信号量与互斥型号量 事件标志组 内存管理 移植与应用 4课时 3课时 5课时 3课时 2课时 4课时 4课时 2课时 4课时 8课时
ENIAC的意义：宣告了一个新时代的开始。从此科学计算 的大门也被打开了。
嵌入式应用的起源
此后的近30年里：
长期供养在机房里 为少数精英所掌握 用于数值求解
1971.11 intel公司推出第一颗商用集成电路微处理 器INTEL4004
C4004
出产年份: 1971年 频率/前端总线 : 0.74MHz / 0.74MHz (4bit) 封装/针脚数量 : 陶瓷DIP / 16针 核心技术/晶体管数量: 10微米 / 2250 每秒运算6万次 运行频率：108KHz 成本不到100美元
教材：
嵌入式实时操作系统uC/OS-II教程，吴永忠 等编著，西电出版社
第 一 第 二 第 三 第 四 第 五 第 六 第 七 第 八 第 九 第 十 试验
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考试
卷面成绩＋平时成绩＋试验成绩
卷面成绩占60％ 平时成绩占30％，已上课点名为准，每次1 分加权 试验成绩占10％
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我国微机学会的定义
“嵌入式系统是以嵌入式应用为目的的计 算机系统”，并分为系统级、板级、片 级。
系统级包括各类工控设备、PC104模块等； 板级包括各类CPU主板和OEM产品； 片级包括各种以单片机、DSP、微处理器为 核心的设备。
按照Wayne Wolf在其所著的嵌入式系统设计教 科书上的定义是“What is an embedded system? Loosely defined, it is any device that includes a programmable computer but is not itself a general-purpose computer.”，意为 “不严格地定义，嵌入式系统是包含可编程计 算机的任意设备，而它本身并不是作为通用计 算机而设计的。” “一台个人电脑不能称之为嵌入式计算系统， 尽管化—后PC
从产生的背景来看，嵌入式计算机系统与通用 计算机系统有着完全不同的技术要求、应用目 标和技术发展方向。
通用计算机系统的技术要求是高速、海量的数值计 算；技术发展方向是总线速度的无限提升，存储容 量的无限扩大；应用目标多样化，通过软件的配置 完成多种计算。 嵌入式计算机系统的应用目标是实现应用系统的智 能化控制，技术要求是可靠、可裁减，能满足应用 对其体积、功耗等的严格要求，技术发展方向是追 求与应用系统密切相关的嵌入性、专用性、智能化 和可靠性的提升。
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操作系统的选择
uC/OS： Vxworks： 嵌入式linux wince
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目前用户首选的嵌入式操作系统
Vxworks用于海陆空
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Vxworks用于航天
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第一章 嵌入式系统导论
1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 嵌入式系统的基本概念 嵌入式系统的组成结构 嵌入式系统的基本设计方法 嵌入式操作系统的基本概念 初识μC/OS-II