嵌入式操作系统移植的研究目的与意义

嵌入式操作系统移植的研究目的与意义

1 嵌入式操作系统

1.1嵌入式系统简介

1.2 嵌入式操作系统介绍

2研究的目的和意义

1 嵌入式操作系统

1.1嵌入式系统简介

自1946年电子计算机诞生以来，在相当长的一段时间，计算机始终是需要极高的技术环境和极其昂贵的价格的大型设备。

随着计算机技术的进步，随着电子技术的快速发展，特别是大规模集成电路的产生而出现的微型机，是现代科学得到很大的飞跃。在工业生产中，人们将计算机系统置入很多设备和装置中，使它们具有了很高的自动化性能和不同程度的智能型，给现代工业控制领域呆了一次新的技术革命。而现在，这项技术被越来越广泛地被运用到与人们生活生产息息相关的各个领域，从而极大地满足了人们生产和生活的需要。这项技术名为“嵌入式系统”。

目前，嵌入式系统的应用技术已经成为通信和消费类产品的共同发展方向，几乎被应用在现代生活中几乎所有的电器设备中，例如手机、数字电视、数码相机、MP3、空调、电梯、智能楼宇系统、工业仪器仪表及医疗仪器等，其范围包括了数码电子产品、家用电器、工业生产及控制、医疗保健设备、现代交通等行业。可以说，嵌入式系统的应用极大地提高了人们的生活质量，同时也深深影响了人们的生活方式。

嵌入式系统，是对对象进行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。它以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应应用系统。

从发展过程来看，嵌入式系统起源于微型计算机时代。正是因为微机体积小、价格低、可靠性好以及计算能力强大等特点，人们把它装置在机器设备中来进行控制工作。随着时代进步，广大对象系统日益增长的要求使得基于通用计算机体系结构的微型机变得难以满足，因而系统芯片化成为嵌入式系统的新的发展道路。

单片形态的嵌入式系统硬件自20世纪70年代末以来，大体可分为MCU、

SoC两个阶段。

微控制器(Mirco Controller Unit,MCU)阶段。主要的技术方向是:不断地在一个芯片上扩展满足宿主对象系统所要求的各种外围电路与接口电路(例如并行接口、串行接口、定时器等)，以增强其对宿主对象的智能化控制能力。典型的产品就是Inter公司的51系列单片机等。

单片系统(System on Chip,SoC)阶段。人们将通用串行接口(USB)、数字信号处理器(DSP)、TCP/IP通信模块、GPRS通信模块、蓝牙模块接口等功能模块与MCU 进行有机结合，制造出集成度更高的系统级芯片，这种芯片就叫做SoC系统。目前，基于SoC的单片系统正在成为嵌入式系统的主流器件。

与通用计算机系统相比，嵌入式计算机系统具有以下特点:

专用性强。嵌入式系统通常是面向某个特定应用的，所以嵌入式系统的硬件是为特定用户群来设计的，它通常都具有某种专用的特点。

可裁剪性好。嵌入式系统的硬件和操作系统都必须设计成可裁剪的，以便用户可以根据实践应用需要量体裁衣，去除冗余，从而使系统在满足应用要求的前提下达到最精简的配置。

功耗低与可靠性好。嵌入式系统中的软件一般都固化在存储器芯片或单片系统的存储器里，所以具有功耗低的特点，也大大提高了系统的可靠性。

而嵌入式系统作为一类特殊的计算机系统，自底向上包括三个部分:

(1) 硬件环境是整个嵌入式系统和应用程序运行的硬件平台，包括处

理器/微处理器、存储器及外设器件和I/O端口、图形控制器等。

(2) 嵌入式操作系统完成嵌入式应用的任务调度和控制等核心功能，

具有内核较精简、可配置、与高层应用紧密关联等特点。

(3) 嵌入式应用软件运行于操作系统之上，利用操作系统提供的机制

完成特定功能的嵌入式应用程序。

1.2 嵌入式操作系统介绍

没有任何类似于操作系统的软件作为开发平台而只有硬件系统的，被人们称为“裸机”。程序设计人员需要自己编写程序来解决硬件资源的管理工作，使得应用程序的开发效率极低。

随着技术的不断进步，单片系统硬件的规模越来越大，功能越来越强，从而给运行嵌入式操作系统提供了物质保证。各种不用特点的操作系统应运而生。

嵌入式操作系统EOS(Embedded OperatingSystem)，是一种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、指挥和控制的系统软件，负责嵌入系统的全部软、硬件资源的分配、调度工作，控制协调并发活动。

与普通的操作系统相比，嵌入式操作系统有着很大的不同，其主要特点

如下:

微型化。嵌入式系统芯片内部存储器的容量通常都不会很大，一般也不置外存，加上电源的容量较小以及外部设备的多样化，因而不允许嵌入式操作系统占用较多的资源，所以在保证应用功能的前提下，嵌入式操作系统的规模越小越好。

可裁剪性。嵌入式操作系统运行的硬件平台多种多样，其宿主对象更是五花八门，所以要求嵌入式操作系统中提供的各个功能模块可以让用户根据需要选择使用，即要求它具有良好的可裁剪性。

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，所以需要嵌入式操作系统必须具有极高的可靠性，对关键、要害的应用还要提供必要的容错和防错措施，以进一步提高系统的可靠性。

易一致性。为了适应多种多样的硬件平台，嵌入式操作系统应可以在不做大量修改的情况下稳定地运行于不同的平台。

按照嵌入式操作系统的应用范围划分，可分为通用性嵌入式操作系统和专用型嵌入式操作系统。通用型嵌入式操作系统可用于多种应用环境，例如常见的Windows CE、VxWorks、µCLinux以及本课题涉及到的µC/OS-?等;专用型嵌入式操作系统则用于一些特定的领域，例如移动电话的

[4] Symbian、手持数字设备(PDA)的Plam OS等。

实时操作系统(Real Time Operation System,RTOS)是指能在确定的时间内执行其功能并对外部的异步事件做出响应的计算机系统。其操作的正确性不仅依赖于逻辑设计的正确程度，而且与这些操作进行的时间有关。“在确定的时间内”是该定义的核心。也就是说，实时系统是对响应时间有严格要求的。

实时系统对逻辑和时序的要求非常严格，必须满足逻辑或功能正确( Logicl of Functional Correctness)和时间正确(Timing Correctness)，即实时系统的计算必须产生正确的结果，必须在预定的周期内完成。如果逻辑和时序出现偏差将会引起严重后果。实时系统有两种类型:软实时系统和硬实时系统。软实时系统仅要求事件响应是实时的，并不要求限定某一任务必须在多长时间内完成;而在硬实时系统中，不仅要求任务响应要实时，而且要求在规定的时间内完成事件的处理。通