嵌入式操作系统概述PPT课件
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嵌入式系统概述ppt
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包权
人书友圈7.三端同步
一、嵌入式系统的定义
嵌入式系统：
嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，
其软硬件可配置，对功能、可靠性、成本、体积、 功耗有严格约束的一种专用系统。
专用计算机系统(非PC智能电子设备)
以应用为中心
以计算机技术为基础
软件硬件可裁剪
适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、 功耗严格要求
嵌入式系统硬件
Power Supply Oscillation Circuit
Reset Circuit
Ports
Chip Board Ciruit
Prescaler
CPU CORE
Interrupt Controler
Timer DMA
CPU
I/O Port A/D
Connectong for Debugging
前言
课程设置的必要性 嵌入式系统涉及现代生活的方方面面 应用日趣复杂 微处理器技术长足发展 嵌入式软件技术成为核心
第六节-嵌入式操作系统1PPT课件
据类型数 struct Student{
据的集合； int age;
2。占用连 char*name;
续内存空 char sex;
间；
};
使用上的特点：
1。不分类存 放，但用来描 述同一事物； 2。检索速度 快且恒定；
2021
22
操作系统中经常使用 的数据结构（链表）
struct Student{
两个元素的链表
2021
35
μC/OS-II中 的任务管理
2021
36
正在运行的任务，需要
等待一段时间或需要等
待一个事件发生再运行
时，该任务就会把CPU
任务在没有被配备
的使用权让给别的任务
任务控制块或被剥 夺了任务控制块时
。 一个正在运行的
而使任务进入任等务待一状旦态响应中
的状态叫做任务的
断申请就会中止
任务的状态及其转换 睡眠状态
运行而去执行中 断服务程序，这 时任务的状态叫
做中断服务状态
系统为任务配备 了任务控制块且 在任务就绪表中 进行了就绪登记， 这时任务的状态 叫做就绪状态。
2021
处于就绪状态的 任务如果经调度 器判断获得了 CPU的使用权， 则任务就进入运
行状态
37
void MyTask(void *pdata)
切换？ 并简单发地：说，由就同是一能用个一处个理处器理并轮器发示过换意程地图
运并行发多（个注程意序，。不或是者同说时是由！多）个
程地运序行轮多班个地程占序的用计处算理机器管理这系个统资。源。 且在占用这个资源期间，并不一
定能够把程序运行完毕。
2021
26
程序的切换（两句话）
嵌入式操作系统全解课件
中断处理优化
总结词
在嵌入式操作系统中，中断处理是一个重要的功能，它可以实现系统的实时性和 可靠性。因此，中断处理优化也是嵌入式操作系统优化技术中的重要一环。
详细描述
中断处理优化包括对中断处理程序的优化和中断优先级的设置等操作。例如，可 以通过减少中断处理程序的执行时间和复杂度，提高系统的响应速度和实时性； 可以通过合理地设置中断优先级，确保重要任务能够优先得到执行。
I/O操作优化
总结词
在嵌入式操作系统中，I/O操作也是一个重要的功能，它可以实现系统与外部设备的通信和控制。因此，I/O操作 优化也是嵌入式操作系统优化技术中的重要方面。
详细描述
I/O操作优化包括对I/O设备的选择、驱动程序的优化等操作。例如，可以通过选择合适的I/O设备，减少系统的 复杂度和成本；可以通过优化驱动程序，提高I/O操作的效率和可靠性。
内存优化
总结词
内存优化是嵌入式操作系统优化技术中的另一个重要方面，它可以减少内存的占用和提高内存的使用 效率，从而提高整个系统的性能和可靠性。
详细描述
内存优化包括内存管理、内存分配、内存缓存等技术的优化。例如，可以通过合理地使用静态和动态 内存分配，减少内存碎片的产生；可以通过使用内存缓存技术，提高内存访问的速度和效率。
05
嵌入式操作系统的可靠性设 计
可靠性设计方法
01
硬件冗余设计：通过增加备份或冗余组件来提 高系统的可靠性，例如双电源设计、双CPU等。
03
容错技术
02
软件健壮性设计：在软件设计阶段，采用容错 技术、异常处理等手段，提高软件的健壮性和
可靠性。
04
故障诊断与恢复
容错技术
硬件容错
通过硬件冗余、表决等技术实现 容错，例如采用多重表决器、奇 偶校验等。
《嵌入式操作系统(1)》课件
智能家居嵌入式系统
智能家居嵌入式系统实现了家 庭设备的智能化控制和联动， 提高家居安全和舒适度。
总结
1 嵌入式系统和操作系统的关系
嵌入式系统是操作系统的应用领域，操作系统是嵌入式系统的核心组成部分。
2 嵌入式操作系统的发展与应用
随着嵌入式技术的不断发展，嵌入式操作系统在各个行业和领域得到广泛应用。
3 未来的嵌入式系统发展方向
未来嵌入式系统将更加智能化、自动化，与人工智能、物联网等技术相结合。
嵌入式操作系统提供各种设备驱动程序， 用于控制和管理硬件设备，实现与外部 设备的通信和交互。
嵌入式操作系统开发环境
开发板简介
开发板是嵌入式系统开发中常用 的硬件平台，提供了丰富的接口 和开发工具。
嵌入式系统开发中使用的 软件
嵌入式系统开发中使用各种软件 工具，如编译器、调试器和模拟 器，用于程序设计、调试和测试。
嵌入式操作系统的核心技术
1
进程管理
嵌入式操作系统负责管理和调度进程，
内存管理
2
确保任务按时执行，并实现资源共享和 保护。
嵌入式操作系统需要有效管理有限的内
存资源，进行内存分配和回收，防止内
存泄漏和碎片问题。
3
文件系统
嵌入式操作系统提供文件管理功能，支
持文件的创建、读取、写入和删除，用
驱动程序
4
于存储和访问应用数据。
嵌入式系统的操作系 统
嵌入式系统使用特定的操作系 统，如实时操作系统（RTOS）、 命名操作系统（NOS）和嵌入式 Linux操作系统。
嵌入式操作系统的特 点
嵌入式操作系统需要满足实时 性、可靠性、低资源占用和快 速启动等要求，常用于对时间 要求严格的应用。
《嵌入式系统概述 》课件
实时操作系统
总结词
实时操作系统是嵌入式系统中用于实现实时处理的关键技术 。
详细描述
实时操作系统能够提供多任务管理和调度功能，确保关键任 务能够在规定的时间内完成。它具有高度的可靠性和确定性 ，能够处理突发事件和异常情况，保证系统的稳定性和实时 性。
精简指令集计算机
总结词
精简指令集计算机是一种针对嵌入式系统设计的计算机架构，它能够提高系统的性能和 能效。
可靠性设计涉及硬件和软件两个方面。硬件方面，选用高 质量的元器件、进行严格的测试和筛选是关键。软件方面 ，通过容错技术、恢复机制和错误检测与纠正等技术，提 高系统的可靠性和稳定性。此外，在系统设计中还需要考 虑环境适应性、安全性和电磁兼容性等方面，以确保嵌入 式系统在各种复杂环境中的稳定运行。
PART 04
《嵌入式系统概述》 ppt课件
REPORTING
• 嵌入式系统简介 • 嵌入式系统的组成 • 嵌入式系统的关键技术 • 嵌入式系统的发展趋势 • 嵌入式系统的未来展望
目录
PART 01
嵌入式系统简介
REPORTING
定义与特点
总结词
嵌入式系统的定义、特点
详细描述
嵌入式系统是一种专用的计算机系统，它被嵌入到其他设备中，作为这些设备的控制核心。它具有特定的功能和 性能要求，通常需要满足高可靠性、低功耗、小体积等要求。嵌入式系统的主要特点是软硬件紧密结合，软件需 要根据硬件平台进行定制。
低功耗设计
总结词
低功耗设计是嵌入式系统中的重要技术之一，它能够延长设备的运行时间并降低 能源消耗。
详细描述
嵌入式系统的低功耗设计主要涉及硬件和软件两个方面。硬件方面，低功耗的处 理器和外围设备是关键，它们能够降低整个系统的能耗。软件方面，通过优化算 法和调度策略，减少不必要的计算和等待时间，降低系统能耗。
《嵌入式原理系统》课件
模块化设计原则
模块间应保持松耦合、高内聚，模块接口应清晰、规范。
模块化设计方法
可以采用自顶向下的设计和分层设计等方法进行模块化设计。
嵌入式软件的测试与优化
测试方法
单元测试、集成测试和系统测试是常用的嵌入式软件 测试方法。
优化方法
代码优化、算法优化和系统优化是常用的嵌入式软件 优化方法。
性能评估
通过性能评估可以衡量嵌入式软件的性能指标，如响 应时间、功耗和可靠性等。
嵌入式传感器与执行器接口
分析嵌入式传感器与执行器的接口标准，如ADC、DAC等。
嵌入式传感器与执行器应用
介绍嵌入式传感器与执行器在实际应用中的实现方式，如温度检测、 压力控制等。
03
嵌入式操作系统原理
嵌入式操作系统的特点与分类
总结词：概述
可裁剪性：根据实际应用需求，嵌入式操作系统可以进 行定制和裁剪，以减小体积和资源占用。
嵌入式总线与接口协议
分析嵌入式总线与接口的协议标准，如RS-232、I2C、SPI等。
嵌入式总线与接口应用
介绍嵌入式总线与接口在实际应用中的实现方式，如串口通信、I/O控制等。
嵌入式传感器与执行器
嵌入式传感器与执行器概述
介绍嵌入式传感器与执行器的定义、分类、特点等。
常见嵌入式传感器与执行器
列举温度传感器、压力传感器、光敏传感器等常见嵌入式传感器与执 行器，并简要介绍其特点和应用领域。
嵌入式系统的发展趋势
低功耗设计
随着物联网和智能终端的普及，嵌入 式系统的功耗越来越受到关注，低功 耗设计成为发展趋势。
人工智能
人工智能技术的不断发展，嵌入式系 统将更加智能化，能够实现更高级别 的自动化和智能化控制。
云计算
模块间应保持松耦合、高内聚，模块接口应清晰、规范。
模块化设计方法
可以采用自顶向下的设计和分层设计等方法进行模块化设计。
嵌入式软件的测试与优化
测试方法
单元测试、集成测试和系统测试是常用的嵌入式软件 测试方法。
优化方法
代码优化、算法优化和系统优化是常用的嵌入式软件 优化方法。
性能评估
通过性能评估可以衡量嵌入式软件的性能指标，如响 应时间、功耗和可靠性等。
嵌入式传感器与执行器接口
分析嵌入式传感器与执行器的接口标准，如ADC、DAC等。
嵌入式传感器与执行器应用
介绍嵌入式传感器与执行器在实际应用中的实现方式，如温度检测、 压力控制等。
03
嵌入式操作系统原理
嵌入式操作系统的特点与分类
总结词：概述
可裁剪性：根据实际应用需求，嵌入式操作系统可以进 行定制和裁剪，以减小体积和资源占用。
嵌入式总线与接口协议
分析嵌入式总线与接口的协议标准，如RS-232、I2C、SPI等。
嵌入式总线与接口应用
介绍嵌入式总线与接口在实际应用中的实现方式，如串口通信、I/O控制等。
嵌入式传感器与执行器
嵌入式传感器与执行器概述
介绍嵌入式传感器与执行器的定义、分类、特点等。
常见嵌入式传感器与执行器
列举温度传感器、压力传感器、光敏传感器等常见嵌入式传感器与执 行器，并简要介绍其特点和应用领域。
嵌入式系统的发展趋势
低功耗设计
随着物联网和智能终端的普及，嵌入 式系统的功耗越来越受到关注，低功 耗设计成为发展趋势。
人工智能
人工智能技术的不断发展，嵌入式系 统将更加智能化，能够实现更高级别 的自动化和智能化控制。
云计算
第2章嵌入式操作系统中的基本概念汇总ppt课件
被中断态：是指发生中断时，CPU转入相应的中断服 务，原来正在运行的任务暂时放弃CPU的使用权，就 进入了被中断状态。
2.6 任 务 切 换
任务切换(Context Switch或者Task Switch)
即CPU寄存器内容切换。实际上是模拟一次中 断过程，从而实现CPU使用权的转移。
任务栈：每个任务自己独立的堆栈，用于保存任 务的当前状态和所有寄存器内容。
本章内容
2.1 前后台系统 2.2 调度 2.3 临界区 2.4 进程与线程 2.5 任务与多任务 2.6 任务切换 2.7 死锁 2.8 不可剥夺型内核
2.9 可剥夺型内核 2.10 可重入性 2.11 优先级反转 2.12 事件 2.13 互斥 2.14 同步 2.15 通信 2.16 对存储器的要求 习题
•
2.5 任务与多任务
任务：在不同的应用领域具有不同的意义，它既 可以是一个独立装载的程序，也可以是全部程序 中的一段。在实时操作系统中，有时会用线程或 者进程来替代任务。
嵌入式实时操作系统的任务:大多数嵌入式系统不 具备担负面向进程操作系统的内存开销，小的微 处理器也不具备支持面向进程操作系统的硬件结 构——绝大多数嵌入式实时操作系统的任务都采 用了线程模式。
2.9 可剥夺型内核
可剥夺型内核：一旦有更高优先级的任务准备就 绪，当前正在运行的低优先级任务的CPU使用权 就立即被剥夺，该任务转为就绪态或挂起态， CPU的使用权移交给那个更高优先级的任务。
被中断的任务处理：如果中断服务使得一个高优 先级任务准备就绪，那么中断服务完成后，被中 断的任务将被挂起，高优先级的任务继续运行。
图2.3 不可剥夺型内核运行示意图
运行过程：
(1) 低优先级任务正在运行时，有一个异步事件发生，
2.6 任 务 切 换
任务切换(Context Switch或者Task Switch)
即CPU寄存器内容切换。实际上是模拟一次中 断过程，从而实现CPU使用权的转移。
任务栈：每个任务自己独立的堆栈，用于保存任 务的当前状态和所有寄存器内容。
本章内容
2.1 前后台系统 2.2 调度 2.3 临界区 2.4 进程与线程 2.5 任务与多任务 2.6 任务切换 2.7 死锁 2.8 不可剥夺型内核
2.9 可剥夺型内核 2.10 可重入性 2.11 优先级反转 2.12 事件 2.13 互斥 2.14 同步 2.15 通信 2.16 对存储器的要求 习题
•
2.5 任务与多任务
任务：在不同的应用领域具有不同的意义，它既 可以是一个独立装载的程序，也可以是全部程序 中的一段。在实时操作系统中，有时会用线程或 者进程来替代任务。
嵌入式实时操作系统的任务:大多数嵌入式系统不 具备担负面向进程操作系统的内存开销，小的微 处理器也不具备支持面向进程操作系统的硬件结 构——绝大多数嵌入式实时操作系统的任务都采 用了线程模式。
2.9 可剥夺型内核
可剥夺型内核：一旦有更高优先级的任务准备就 绪，当前正在运行的低优先级任务的CPU使用权 就立即被剥夺，该任务转为就绪态或挂起态， CPU的使用权移交给那个更高优先级的任务。
被中断的任务处理：如果中断服务使得一个高优 先级任务准备就绪，那么中断服务完成后，被中 断的任务将被挂起，高优先级的任务继续运行。
图2.3 不可剥夺型内核运行示意图
运行过程：
(1) 低优先级任务正在运行时，有一个异步事件发生，
第7章-嵌入式操作系统PPT课件
内核（core）
处理器存储器子系统
处理器（Processor）
芯片（SoC）
SoC的片内外设 系统的片外设备 系统（System）
2020/3/24
嵌入式操作系统的选择
• 应用需求 • 实时性 • 开发工具 • CPU种类 • 价格和技术支持和服务
2020/3/24
一些典型的应用实例
goReader Internet eBook
Windows CE
笔记本PC
• 复杂的文档编辑和读写 • 桌面键盘输入 • 键盘和鼠标输入法 • 完整的.NET framework
支持
平板电脑
• 复杂的文档编辑和读写 • 桌面键盘输入 • 支持数字墨水
• 可以支持键盘，也可以把 键盘拿走
• 键盘、鼠标、数字墨水和 语音输入
• 完整的 .NET framework支 持
Tektronix TDS7000 Digital Oscilloscopes
Samsung AnyWeb Internet Screen Phone
Nixvue Digital Album Digital Photo Album
eRemote Intelligent Home Controller
• 桌面机
– Windows (9X, XP Home, XP/2000 Pro) – Mac
• 服务器
– Windows (XP/2000 Server &Advanced Server)
– Unix Varieties
• 嵌入式
– Many
2020/3/24
嵌入式操作系统概念
• 嵌入式操作系统EOS（Embedded Operating System）是一种支持嵌入式系统应用的操作系 统软件，是嵌入式系统的重要组成部分。
嵌入式系统PPTPPT课件
物联网与5G技术
嵌入式系统将与云计算和边缘计算技术结 合，实现数据处理和分析能力的提升。
物联网和5G通信技术的发展为嵌入式系统 提供了更广阔的应用空间，嵌入式系统将 更加网络化、智能化。
02 嵌入式系统硬件
微控制器
微控制器是嵌入式系统的核心，它是一 种集成电路芯片，包含了计算机的基本 组成要素，如中央处理器、存储器、输
嵌入式系统PPT课件
目录
CONTENTS
• 嵌入式系统概述 • 嵌入式系统硬件 • 嵌入式系统软件 • 嵌入式系统开发流程 • 嵌入式系统应用案例 • 嵌入式系统面临的挑战与解决方案
01 嵌入式系统概述
定义与特点
定义
嵌入式系统是一种专用的计算机系统 ，主要用于控制、监视或帮助操作机 器设备。
特点
嵌入式系统在智能家居控制系统中发 挥着核心作用，通过嵌入式处理器和 相关硬件设备，实现对家庭设备的控 制和管理。
智能家居控制系统可以实现的功能包 括：远程控制、定时控制、语音控制 等，为家庭生活带来便利和舒适。
工业自动化控制系统
工业自动化控制系统是嵌入式系统的另一个重要应用领域，通过嵌入式系统技术， 可以实现生产过程的自动化和智能化。
调研市场需求
了解行业发展趋势和市场需求，为系统设计提供参考 和依据。
制定开发计划
根据需求分析结果，制定详细的开发计划，包括时间 安排、人员分工、资源需求等。
系统设计
硬件设计
根据系统需求，设计合适的硬件架构，包括 处理器、存储器、接口电路等。
软件设计
设计嵌入式系统的软件架构，包括操作系统、 中间件和应用软件等。
01
02
03
系统集成
将硬件和软件集成在一起， 形成完整的嵌入式系统。
嵌入式资料PPT课件
C语言
适用于需要面向对象编程 的应用场景，如GUI开发、 游戏机等。
Python语言
适用于需要快速原型开发 或脚本编程的应用场景。
嵌入式软件设计模式
单片机程序架构
适用于资源受限的微控制器，如8051系列。
ARM Cortex-M系列MCU程序架构
适用于ARM Cortex-M系列MCU，如STM32。
软件设计
根据系统需求和总体设计，设计 软件模块和接口，确定软件架构。
系统实现与测试
编码实现
按照设计要求，编写代 码并实现系统功能。
单元测试
对每个模块进行测试， 确保模块功能正常。
集成测试
将所有模块集成在一起 进行测试，确保系统整
体功能正常。
系统测试
对整个系统进行测试， 确保系统满足需求规格
说明书的要求。
系统部署与维护
系统部署
将系统安装到实际运行环境中，并进 行配置和调试。
系统维护
对系统进行日常维护和升级，确保系 统稳定运行。
05
嵌入式系统应用案例
智能家居系统
智能家居系统
01
通过嵌入式系统技术，将家中的各种设备连接到互联网，实现
智能化控制和管理。
智能家居系统的功能
02
包括远程控制、语音控制、自动化控制等，提高家庭生活的便
传感器和执行器是嵌入式系统 的关键组成部分，用于实现系
统的感知和控制功能。
选择合适的传感器和执行器需 要考虑应用场景、性能要求和
成本等因素。
嵌入式硬件开发工具
嵌入式硬件开发工具包括原理图 设计软件、PCB设计软件、仿真
软件等。
这些工具可以帮助开发人员快速 设计、仿真和调试嵌入式硬件系
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11
嵌入式操作系统的演变（6/7） No Image
面向Internet的阶段
❖ 21世纪无疑将是一个网络的时代，将嵌入式系统应用到各种网络环 境中去的呼声自然也越来越高。目前大多数嵌入式系统还孤立于 Internet之外，随着Internet的进一步发展，以及Internet技术与信 息家电、工业控制技术等的结合日益紧密，嵌入式设备与Internet 的结合才是嵌入式技术的真正未来。
❖可固化
❖可配置、可剪裁
❖独立的板级支持包，可修改
❖不同的CPU有不同的版本
❖应用的开发需要有集成的交叉开发工具
5
概 述（2/2）
No
Image
近十年来，嵌入式操作系统得到飞速的发展
❖从支持8位微处理器到16位、32位甚至64位微处理器；
❖从支持单一品种的微处理器芯片到支持多品种微处理 器芯片；
3
一、嵌入式操作系统概述
概述 嵌入式操作系统的演变 嵌入式操作系统的分类 嵌入式操作系统的体系结构 嵌入式操作系统的组成 嵌入式操作系统的关键设计因素
4
概 述（1/2）
No
Image
嵌入式操作系统可以统称为应用在嵌入式系统的操作系 统，它具有一般操作系统的功能，同时具有嵌入式软件 的特点，主要有：
❖ 这一阶段嵌入式系统的主要特点是：出现了大量高可靠、低功耗的 嵌入式CPU（如Power PC等），各种简单的嵌入式操作系统开始出 现并得到迅速发展。此时的嵌入式操作系统虽然还比较简单，但已 经初步具有了一定的兼容性和扩展性，内核精巧且效率高，主要用 来控制系统负载以及监控应用程序的运行。
10
嵌入式操作系统的演变（5/7） No Image
Application
10%*
Networking Kernel
Application
Browser / GUI
Application
Java Advanced Interconnect
Windows API
Advanced Networking
Networking Utility Memory Management
（美）Wayne Wolf. 嵌入式计算系统设计原理 ，Computers as Components：Principles of Embedded Computing System Design.
2
第一章 嵌入式操作系统概述
一、嵌入式操作系统概述 二、嵌入式操作系统基本概念 三、嵌入式实时操作系统C/OS
❖从只有内核到除了内核外还提供其他功能模块，如文 件系统，TCP/IP网络系统，窗口图形系统等。
随着嵌入式系统应用领域的扩展，目前嵌入式操作系统 的市场在不断细分，出现了针对不同领域的产品，这些 产品按领域的要求和标准提供特定的功能。
6
嵌入式操作系统的演变（1/7）
No Image
Application Kernel
嵌入式操作系统
1
教 材及参考资料
No
Image
罗蕾主编. 嵌入式实时操作系统及应用开发（第 2版）. 北京航空航天大学出版社.
Jean brosse著，邵贝贝等译. 嵌入式实时 操作系统uC/OS-II(第2版). 北京航空航天大学 出版社.
蓝枫叶编著. 嵌入式操作系统设计与实现. 电子 工业出版社.
❖ 这一阶段嵌入式系统的主要特点是：操作系统的实时性得到了很大 改善，已经能够运行在各种不同类型的微处理器上，具有高度的模 块化和扩展性。此时的嵌入式操作系统已经具备了文件和目录管理 、设备管理、多任务、网络、图形用户界面（GUI）等功能，并提 供了大量的应用程序接口（API），从而使得应用软件的开发变得 更加简单。
❖ 这些装置虽然已经初步具备了来自入式的应用特点，但仅仅只是使用8 位的CPU芯片来执行一些单线程的程序，因此严格地说还谈不上"系 统"的概念。
❖ 这一阶段嵌入式系统的主要特点是：系统结构和功能相对单一，处理 效率较低，存储容量较小，几乎没有用户接口。由于这种嵌入式系统 使用简便、价格低廉，因而曾经在工业控制领域中得到了非常广泛的 应用，但却无法满足现今对执行效率、存储容量都有较高要求的信息 家电等场合的需要。
Distributed Objects Fault Tolerance
90%*
Multiprocessing 75%* Multiprocessing
30%*
Networking Kernel
Networking Kernel
*Percent of total software supplied by RTOS vendor in a typical embedded device
7
嵌入式操作系统的演变（2/7） No Image
在嵌入式系统的发展过程中，从操作系统的角度来看， 大致经历了以下及几个阶段： ❖无操作系统阶段 ❖简单操作系统阶段 ❖实时操作系统阶段 ❖面向Internet的阶段
8
嵌入式操作系统的演变（3/7）
无操作系统阶段
❖ 嵌入式系统最初的应用是基于单片机的，大多以可编程控制器的形式 出现，具有监测、伺服、设备指示等功能，通常应用于各类工业控制 和飞机、导弹等武器装备中，一般没有操作系统的支持，只能通过汇 编语言对系统进行直接控制，运行结束后再清除内存。
实时操作系统阶段
❖ 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，嵌入式系统进一步飞速发展，而面向实时信号 处理算法的DSP产品则向着高速度、高精度、低功耗的方向发展。 随着硬件实时性要求的提高，嵌入式系统的软件规模也不断扩大， 逐渐形成了实时多任务操作系统（RTOS），并开始成为嵌入式系 统的主流。
9
嵌入式操作系统的演变（4/7） No Image
简单操作系统阶段
❖ 20世纪80年代，随着微电子工艺水平的提高，IC制造商开始把嵌入 式应用中所需要的微处理器、I/O接口、串行接口以及RAM、ROM 等部件统统集成到一片VLSI中，制造出面向I/O设计的微控制器， 并一举成为嵌入式系统领域中异军突起的新秀。与此同时，嵌入式 系统的程序员也开始基于一些简单的"操作系统"开发嵌入式应用软 件，大大缩短了开发周期、提高了开发效率。
嵌入式操作系统的演变（6/7） No Image
面向Internet的阶段
❖ 21世纪无疑将是一个网络的时代，将嵌入式系统应用到各种网络环 境中去的呼声自然也越来越高。目前大多数嵌入式系统还孤立于 Internet之外，随着Internet的进一步发展，以及Internet技术与信 息家电、工业控制技术等的结合日益紧密，嵌入式设备与Internet 的结合才是嵌入式技术的真正未来。
❖可固化
❖可配置、可剪裁
❖独立的板级支持包，可修改
❖不同的CPU有不同的版本
❖应用的开发需要有集成的交叉开发工具
5
概 述（2/2）
No
Image
近十年来，嵌入式操作系统得到飞速的发展
❖从支持8位微处理器到16位、32位甚至64位微处理器；
❖从支持单一品种的微处理器芯片到支持多品种微处理 器芯片；
3
一、嵌入式操作系统概述
概述 嵌入式操作系统的演变 嵌入式操作系统的分类 嵌入式操作系统的体系结构 嵌入式操作系统的组成 嵌入式操作系统的关键设计因素
4
概 述（1/2）
No
Image
嵌入式操作系统可以统称为应用在嵌入式系统的操作系 统，它具有一般操作系统的功能，同时具有嵌入式软件 的特点，主要有：
❖ 这一阶段嵌入式系统的主要特点是：出现了大量高可靠、低功耗的 嵌入式CPU（如Power PC等），各种简单的嵌入式操作系统开始出 现并得到迅速发展。此时的嵌入式操作系统虽然还比较简单，但已 经初步具有了一定的兼容性和扩展性，内核精巧且效率高，主要用 来控制系统负载以及监控应用程序的运行。
10
嵌入式操作系统的演变（5/7） No Image
Application
10%*
Networking Kernel
Application
Browser / GUI
Application
Java Advanced Interconnect
Windows API
Advanced Networking
Networking Utility Memory Management
（美）Wayne Wolf. 嵌入式计算系统设计原理 ，Computers as Components：Principles of Embedded Computing System Design.
2
第一章 嵌入式操作系统概述
一、嵌入式操作系统概述 二、嵌入式操作系统基本概念 三、嵌入式实时操作系统C/OS
❖从只有内核到除了内核外还提供其他功能模块，如文 件系统，TCP/IP网络系统，窗口图形系统等。
随着嵌入式系统应用领域的扩展，目前嵌入式操作系统 的市场在不断细分，出现了针对不同领域的产品，这些 产品按领域的要求和标准提供特定的功能。
6
嵌入式操作系统的演变（1/7）
No Image
Application Kernel
嵌入式操作系统
1
教 材及参考资料
No
Image
罗蕾主编. 嵌入式实时操作系统及应用开发（第 2版）. 北京航空航天大学出版社.
Jean brosse著，邵贝贝等译. 嵌入式实时 操作系统uC/OS-II(第2版). 北京航空航天大学 出版社.
蓝枫叶编著. 嵌入式操作系统设计与实现. 电子 工业出版社.
❖ 这一阶段嵌入式系统的主要特点是：操作系统的实时性得到了很大 改善，已经能够运行在各种不同类型的微处理器上，具有高度的模 块化和扩展性。此时的嵌入式操作系统已经具备了文件和目录管理 、设备管理、多任务、网络、图形用户界面（GUI）等功能，并提 供了大量的应用程序接口（API），从而使得应用软件的开发变得 更加简单。
❖ 这些装置虽然已经初步具备了来自入式的应用特点，但仅仅只是使用8 位的CPU芯片来执行一些单线程的程序，因此严格地说还谈不上"系 统"的概念。
❖ 这一阶段嵌入式系统的主要特点是：系统结构和功能相对单一，处理 效率较低，存储容量较小，几乎没有用户接口。由于这种嵌入式系统 使用简便、价格低廉，因而曾经在工业控制领域中得到了非常广泛的 应用，但却无法满足现今对执行效率、存储容量都有较高要求的信息 家电等场合的需要。
Distributed Objects Fault Tolerance
90%*
Multiprocessing 75%* Multiprocessing
30%*
Networking Kernel
Networking Kernel
*Percent of total software supplied by RTOS vendor in a typical embedded device
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嵌入式操作系统的演变（2/7） No Image
在嵌入式系统的发展过程中，从操作系统的角度来看， 大致经历了以下及几个阶段： ❖无操作系统阶段 ❖简单操作系统阶段 ❖实时操作系统阶段 ❖面向Internet的阶段
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嵌入式操作系统的演变（3/7）
无操作系统阶段
❖ 嵌入式系统最初的应用是基于单片机的，大多以可编程控制器的形式 出现，具有监测、伺服、设备指示等功能，通常应用于各类工业控制 和飞机、导弹等武器装备中，一般没有操作系统的支持，只能通过汇 编语言对系统进行直接控制，运行结束后再清除内存。
实时操作系统阶段
❖ 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，嵌入式系统进一步飞速发展，而面向实时信号 处理算法的DSP产品则向着高速度、高精度、低功耗的方向发展。 随着硬件实时性要求的提高，嵌入式系统的软件规模也不断扩大， 逐渐形成了实时多任务操作系统（RTOS），并开始成为嵌入式系 统的主流。
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嵌入式操作系统的演变（4/7） No Image
简单操作系统阶段
❖ 20世纪80年代，随着微电子工艺水平的提高，IC制造商开始把嵌入 式应用中所需要的微处理器、I/O接口、串行接口以及RAM、ROM 等部件统统集成到一片VLSI中，制造出面向I/O设计的微控制器， 并一举成为嵌入式系统领域中异军突起的新秀。与此同时，嵌入式 系统的程序员也开始基于一些简单的"操作系统"开发嵌入式应用软 件，大大缩短了开发周期、提高了开发效率。