嵌入式实时操作系统报告
学号：1325260453
《嵌入式实时操作系统》课程报告
学院：信息与控制工程学院
专业班级：控制科学与工程
姓名：X X X
成绩：
目次
第一章绪论 (1)
1.1研究背景 (1)
1.2智能手机概述 (1)
1.3L INUX概述 (2)
1.4L INUX主要特性 (3)
1.4.1 开放性 (3)
1.4.2 多用户 (3)
1.4.3 多任务 (3)
1.4.4 良好的用户界面 (3)
1.4.5 设备独立性 (3)
1.4.6 供了丰富的网络功能 (4)
1.4.7 可靠的系统安全 (4)
1.4.8 良好的可移植性 (4)
第二章智能手机操作系统 (5)
2.1智能手机操作系统介绍 (5)
2.2智能手机操作系统比较 (5)
2.2.1 Symbian (5)
2.2.2 Windows Phone (5)
2.2.3 Palm OS (6)
2.2.4 Blackberry (6)
2.2.5 Android (7)
第三章LINUX在智能手机操作系统中的应用 (8)
3.1L INUX的应用 (8)
3.2智能手机系统体系结构 (9)
3.3A NDROID体系结构 (9)
3.3.1 应用层 (10)
3.3.2 应用框架层 (10)
3.3.3 Android运行环境和系统运行库层 (11)
3.3.4 Linux 内核层 (11)
第一章绪论
1.1 研究背景
嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。它一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四个部分组成。嵌入式系统过去主要应用于工业控制领域。随着以计算机技术和通讯技术为主的信息技术的快速发展，以及Internet的广泛应用，嵌入式系统除了可以在传统的计算机上运行外，还可以广泛应用于PDA(Personal Digital Assistant，个人数字助理)、机顶盒、VCD、DVD、车载PC、手机等众多电子设备。利用嵌入式软件，人们可以使用手持计算机或移动电话收发Email，或者通过Web TV访问Internet，用Web Phone拨打国际长途电话12I。嵌入式系统将广泛应用于信息家电、工业控制、军事应用、POS(Primary Operating System，主操作系统)网络及电子商务和环境工程等各个领域。业界分析家认为在Internet电话、游戏装置和手持通讯装置的推动下，嵌入式系统将会有突飞猛进的发展。它与Internet紧密结合，支持强大的移动性和智能性，并且具备强大的通讯能力。嵌入式系统发展形式逐步多样化，将为用户提供更多的选择。
嵌入式系统和智能手机密不可分。随着嵌入式系统的发展，智能手机也在不断地进化。今天的智能手机已经向话音、数据、图像综合的方向演变。昔日外形笨重、功能单一的智能手机已是明日黄花。2005年，智能手机发展迅猛，不断推出新的产品，可以说是智能手机发展迅猛的一年。智能手机以其强大的功能和便捷的操作等特点得到人们的青睐。
智能手机作为集语音通信、多媒体和掌上电脑功能于一体的移动通信终端产品，其最初源于掌上电脑，智能手机最早于1999年现身，当时摩托罗拉推出天拓A6188手机，是全球第一部具有触摸屏和中文手写识别输入功能的移动电话，被称为PDA手机的鼻祖。这种新颖的功能整合手机面世后，因为价格一直居高不下，所以未能进入广大普通手机消费者的视野，直到2002年，包括摩托罗拉、爱立信、诺基亚等在内的手机业巨头一连推出了9款PDA手机，这时智能手机才渐成气候，逐渐走进平常人的视野。
与传统手机相比，智能手机的优势非常明显，不但内容丰富，还具有可以无限扩展的强大功能以及硬件的可升级性，这使得智能手机能够真正实现通信、电脑和互联网的融合，而要实现智能手机的这些功能，必须依靠移动互联网。正是因为移动互联网所提供的丰富数据业务，智能手机的发展才如此迅速。
1.2智能手机概述
现代经济的飞速发展，人民生活水平大幅度提高，智能手机已逐渐成为人们日常生活的一部分。从外观看，智能手机更像个PDA，它能在手机上欣赏MP3、下载游戏和MTV、
用MSN和QQ进行在线聊天。智能手机，说通俗一点就是一个简单的“1+1=1”的公式：“掌上电脑+手机=智能手机”。其实智能手机和其它手机最容易区分的一点就是“是否拥有操作系统”。
简单地说，判定一款手机是否为智能手机，我们要看操作系统的程序扩展性，看其是否可以支持第三方软件安装、应用。从广义上说，智能手机除了具备手机的通话功能外，还具备了PDA的大部分功能，特别是个人信息管理以及基于无线数据通信的浏览器和电子邮件功能。智能手机为用户提供了足够的屏幕尺寸和带宽，既方便随身携带，又为软件运行和内容服务提供了广阔的舞台，很多增值业务以就此展开，如：股票、新闻、天气、交通、商品、应用程序下载、音乐图片下载等。融合3C可(Computer，Communication，Consumer)的智能手机必将成为未来手机发展的新方向。
智能手机是和3G技术相伴而生的概念，是移动通信终端与PC融合的产物。自2005年以来，智能手机这一新兴的高端2．5G终端就一直被媒体誉为“3G手机的敲门砖”和“3G 的试金石”。相关人士表示，由于智能手机与3G手机有着诸多共同点，智能手机已经成为厂商进入3G终端领域的预演，以智能手机为突破将为厂商在未来的3G之争中提供重要的基础和经验，从某种意义上说，智能手机已经敲开了3G的大门¨41。智能手机将承载更多的增值服务，“拇指经济”需要以手机作为工具和使用平台，而智能手机将承载更多的移动增值业务。未来技术的发展方向是3C融合(计算机，通信产品，消费电子产品)与“三网融合”(互联网，电信网，广电网)。
总的来说，智能手机虽然还有许多不足的地方需要发展和完善，但就目前来看，智能手机以其特有的优势跻身主流市场，并且承载着众多的数据业务，成为3G来临前的预演，在融合了11r、互联网、通信三大产业后，相信会有越来越多的手机厂商更加清晰地看到手机技术和产品的智能化发展趋势，从而更好地把握手机产业的现在和未来。
1.3 Linux概述
Linux是一套免费使用和自由传播的类Unix操作系统，它主要用于基于Intel x8 6系列CPU的计算机上。这个系统是由全世界各地的成千上万的程序员设计和实现的。其目的是建立不受任何商品化软件的版权制约的、全世界都能自由使用的Unix兼容产品。
Linux的出现，最早开始于一位名叫Linus的计算机业余爱好者，当时他是芬兰赫尔辛基大学的研究生。他的目的是想设计一个代替Minix（UNIX的一个小的分支）的操作系统，这个操作系统可用于386、486或奔腾处理器的个人计算机上，并且具有Unix操作系统的全部功能，因而开始了Linux雏形的设计。
Linux以它的高效性和灵活性著称。它能够在PC计算机上实现全部的Unix特性，具有多任务、多用户的能力。Linux是在GNU公共许可权限下免费获得的，是一个符合POSIX 标准的操作系统。Linux操作系统软件包不仅包括完整的Linux操作系统，而且还包括了文本编辑器、高级语言编译器等应用软件。它还包括带有多个窗口管理器的X-Windows 图形用户界面，如同我们使用Windows NT一样，允许我们使用窗口、图标和菜单对系统
进行操作。
1.4 Linux主要特性
1.4.1 开放性
开放性是指系统遵循世界标准规范，特别是遵循开放系统互连（OSI）国际标准。凡遵循国际标准所开发的硬件和软件，都能彼此兼容，可方便地实现互连。
1.4.2 多用户
多用户是指系统资源可以被不同用户各自拥有使用，即每个用户对自己的资源（例如：文件、设备）有特定的权限，互不影响。Linux和Unix都具有多用户的特性。
1.4.3 多任务
多任务是现代计算机的最主要的一个特点。它是指计算机同时执行多个程序，而且各个程序的运行互相独立。Linux系统调度每一个进程平等地访问微处理器。由于CPU的处理速度非常快，其结果是，启动的应用程序看起来好像在并行运行。事实上，从处理器执行一个应用程序中的一组指令到Linux调度微处理器再次运行这个程序之间只有很短的时间延迟，用户是感觉不出来的。
1.4.4 良好的用户界面
Linux向用户提供了两种界面：用户界面和系统调用。Linux的传统用户界面是基于文本的命令行界面，即shell，它既可以联机使用，又可存在文件上脱机使用。shell有很强的程序设计能力，用户可方便地用它编制程序，从而为用户扩充系统功能提供了更高级的手段。可编程Shell是指将多条命令组合在一起，形成一个Shell程序，这个程序可以单独运行，也可以与其他程序同时运行。
系统调用给用户提供编程时使用的界面。用户可以在编程时直接使用系统提供的系统调用命令。系统通过这个界面为用户程序提供低级、高效率的服务。
Linux还为用户提供了图形用户界面。它利用鼠标、菜单、窗口、滚动条等设施，给用户呈现一个直观、易操作、交互性强的友好的图形化界面。
1.4.5 设备独立性
设备独立性是指操作系统把所有外部设备统一当作成文件来看待，只要安装它们的驱动程序，任何用户都可以象使用文件一样，操纵、使用这些设备，而不必知道它们的具体存在形式。
Linux是具有设备独立性的操作系统，它的内核具有高度适应能力，随着更多的程序员加入Linux编程，会有更多硬件设备加入到各种Linux内核和发行版本中。另外，由于用户可以免费得到Linux的内核源代码，因此，用户可以修改内核源代码，以便适应新增加的外部设备。
1.4.6 供了丰富的网络功能
完善的内置网络是Linux的一大特点。Linux在通信和网络功能方面优于其他操作系统。其他操作系统不包含如此紧密地和内核结合在一起的连接网络的能力，也没有内置这些联网特性的灵活性。而Linux为用户提供了完善的、强大的网络功能。
支持Internet是其网络功能之一。Linux免费提供了大量支持Internet的软件，Internet 是在Unix领域中建立并繁荣起来的，在这方面使用Linux是相当方便的，用户能用Linux 与世界上的其他人通过Internet网络进行通信。
文件传输是其网络功能之二。用户能通过一些Linux命令完成内部信息或文件的传输。
远程访问是其网络功能之三。Linux不仅允许进行文件和程序的传输，它还为系统管理员和技术人员提供了访问其他系统的窗口。通过这种远程访问的功能，一位技术人员能够有效地为多个系统服务，即使那些系统位于相距很远的地方。
1.4.7 可靠的系统安全
Linux采取了许多安全技术措施，包括对读、写进行权限控制、带保护的子系统、审计跟踪、核心授权等，这为网络多用户环境中的用户提供了必要的安全保障。
1.4.8 良好的可移植性
可移植性是指将操作系统从一个平台转移到另一个平台使它仍然能按其自身的方式运行的能力。
Linux是一种可移植的操作系统，能够在从微型计算机到大型计算机的任何环境中和任何平台上运行。可移植性为运行Linux的不同计算机平台与其他任何机器进行准确而有效的通信提供了手段，不需要另外增加特殊的和昂贵的通信接口。
第二章智能手机操作系统
2.1 智能手机操作系统介绍
智能手机操作系统是一种运算能力及功能比传统功能手机系统更强的手机系统。使用最多的操作系统有：Android、Palm OS 、Symbian、Windows Phone和BlackBerry OS。他们之间的应用软件互不兼容。因为可以像个人电脑一样安装第三方软件，所以智能手机有丰富的功能。智能手机能够显示与个人电脑所显示出来一致的正常网页，它具有独立的操作系统以及良好的用户界面，它拥有很强的应用扩展性、能方便随意地安装和删除应用程序
2.2 智能手机操作系统比较
目前，市场上的智能手机操作系统主要有五种，分别是：Symbian、Windows Phone、Palm OS、Android和BlackBerry OS操作系统。这里，对这五种操作系统做了如下分析和比较。
2.2.1 Symbian
Symbian操作系统是一种32位抢占式多任务操作系统，具有功耗低，内存占用少等特点，非常适合手机等移动设备使用。Symbian将移动设备的通用技术，也就是操作系统的内核，与图形用户界面技术分开，这就使得它能很好的适应不同输入方式平台，所以有不同晃面的Symbian系统。由于支持Symbian操作系统的移动通讯终端设备厂商众多，因此市场上有相对较多的支持该系统的不同品牌和型号的终端产品。同时，由于这个系统为第三方应用程序开发商提供了一个开放、标准的开发平台，因此，这些开发商一方面可以很容易地开发、设计相关的应用程序，另一方面也拥有了较多可以使用的终端产品。因为支持Symbian操作系统的移动通讯终端设备厂商都是各家自己独立开发设计用户接口程序的，所以往往互不兼容。另外，由于Symbian的定位是以手机为主，硬件方面的使用过于保守，软件的扩展性更不用说。再者，由于各移动通讯终端设备厂商并非专业的应用软件开发，因此在应用软件的开发上要面I临很多的困难，尤其是在办公软件、媒体录播软件等方面，导致Symbian操作系统没有足够的应用软件可以选用。
2.2.2 Windows Phone
早在2004年时，微软就开始以“Photon”的计划代号开始研发Windows Mobile的一个重要版本更新，但进度缓慢，最后整个计划都被取消了。直到2008年，在iOS和Android 的冲击之下，微软才重新组织了Windows Mobile的小组，并继续开发一个新的行动操作系统。原本计划它的正式版是在2009年发行，但是许多方面的延迟使得微软决定先用Windows Mobile 6.5来过渡
Windows Phone的研发一蹴而就。造成的后果之一就是，旧有的Windows Mobile应用程序无法正常在Windows Phone系统中运行。Windows Phone开发部门的副总裁泰瑞·迈尔森(Terry Myerson)说道：“为了要借由不使用手写笔、改采电容型的触控屏幕、以及其它硬件的更动来改善Windows Phone 7的使用经验，我们不得不打破Windows Mobile 6.5的应用程序兼容性。”
Windows Phone，作为Windows Mobile的继承者，Windows Phone使用了一套称为“Metro”的新用户界面，其与微软已经中止的Kin很相似。其主画面，亦称为“开始画面”，是由许多正方或长方图形、称为“动态砖”(Live Tiles)的元素所组成的。动态砖相当于可以连结至应用程序、功能以及其它独立的组件(如连络人、网页或媒体项目)的按钮。用户可以自行增加、重新排列或删除动态砖。即使在设备锁定的情况下，动态砖也能够依据其所代表的内容随时更新——例如，电子邮件的动态砖上面会显示尚未阅读的邮件有几封；或者是气象的动态砖也能够显示实时更新的天气内容。目前动态砖只支持纵向的版面，无法在横向模式中显示。
Windows Phone起步早，发展慢。虽然如此，目前Windows Phone7已经应用在NOKIA 手机上，并作为NOKIA手机主打系统推广到市面上。
2.2.3 Palm OS
Palm OS操作系统由Palm公司自行开发，这种操作系统是更倾向于PDA的操作系统。采用Palm操作系统的智能手机，其实就是“具备移动电话功能的掌上电脑”而己，其操作系统和以往掌上电脑的Palm操作系统没什么区别。这样低的评价Palm操作系统的智能手机，很大程度上是考虑到其扩展性。虽然Palm操作系统已经发展很久，但其许多功能都需要通过第三方软件协调实现，这种操作方式与Symbian和Linux相比，显然差了很多。所以，Palm操作系统在智能手机领域的发展，并非一帆风顺。这也难怪我们称其为“具备移动电话功能的掌上电脑”，而不是“具备掌上电脑功能的移动电话”了。
2.2.4 Blackberry
黑莓系统是加拿大Research In Motion(简称RIM)公司推出的一种无线手持邮件解决终端设备的操作系统，由RIM自主开发。它和其他手机终端使用的Symbian、Windows Mobile、ios等操作系统有所不同，Blackberry系统的加密性能更强，更安全。
安装有Blackberry系统的黑莓机，指的不单单只是一台手机，而是由RIM公司所推出，包含服务器(邮件设定)、软件(操作接口)以及终端(手机)大类别的Push Mail实时电子邮件服务。
“黑莓”(Black berry)移动邮件设备基于双向寻呼技术。该设备与RIM公司的服务器相结合，依赖于特定的服务器软件和终端，兼容现有的无线数据链路，实现了遍及北美、随时随地收发电子邮件的梦想。这种装置并不以奇妙的图片和彩色屏幕夺人耳目，甚至不带
发声器。“911”事件之后，由于Black berry及时传递了灾难现场的信息，而在美国掀起了拥有一部Black berry终端的热潮。
2.2.5 Android
Android是基于Linux开放性内核的操作系统，是Google公司在2007年11月5日公布的手机操作系统. 早期由原名为"Android"的公司开发，谷歌在2005年收购"Android.Inc"后，继续进行对Android系统开发运营，它采用了软件堆层（software stack，又名软件叠层）的架构，主要分为三部分。底层Linux内核只提供基本功能，其他的应用软件则由各公司自行开发，部分程序以Java编写。安卓系统，界面华丽，操作方便，功能强大，更加人性化，开源系统，但是硬件配置要求比较高，系统相对不太稳定，问题较多。
第三章Linux在智能手机操作系统中的应用
3.1 Linux的应用
随着半导体产品性能和效率的不断提高，今天的移动设备正在迅速提升其功能和复杂性。尤其是，随着移动设备开始超越昨天的PC功能，且出货量也大大超过后者(大于5:1)，移动电话正在成为下一代的客户端设备。但这一趋势同时也带来了大量的问题，市场成熟度就是其中之一。对运营商而言，市场成熟度已经导致他们更加关注通过附加服务来提高从每个用户那里得到的平均收入(ARPU)。但是由于缺乏清晰的标准，当运营商试图在一系列各自为政的设备上推广新服务时，必须招致巨大的成本和资源负担。为了减小这一分散局面，移动运营商正努力在全行业推动规范的建立。
随着手机制造商和移动运营商继续建立和部署新功能及新服务，将其作为在日渐成熟和竞争日益激烈的市场中扩大业务的手段时，他们发现传统的专有开发平台已经不能充分满足其发展需要。此外，市场压力也在迫使手机制造商在努力控制和降低成本的前提下专注于增值业务。
利用Linux，运营商看到了能够直接影响软件平台的机会，并获得了他们认为继续扩大业务所必须的某种控制程度。Linux向运营商提供了一个具有延伸性的开放平台，可以被适当剪裁以满足运营商的标准和规范以避免分散，同时又可由客户定制并提供个性化特色服务。其它专有平台提供很少(甚至是完全没有能力提供)的个性化特色或标准化服务，这导致了产品的千篇一律和分散化。鉴于Linux的可扩展性，运营商将其看成是在自有网络中配置标准化平台的绝好机会，可以减轻部署新应用和服务所需的测试工作量，从而减少运营费用。
手机制造商在其设备中采用Linux后，可以向其用户提供独特的全新体验，同时可满足运营商的规范并减少他们开发和认证的综合费用。基于这个原因，许多顶级手机制造商开始将Linux视作一个通用的解决方案，能够在广泛的设备范围内起到作用。Linux还允许他们为可预见的未来制定一个充满活力并具有高度竞争力的路线图。
借助于功能更强大的半导体元件及操作环境，移动电话的性能也在不断增强，成为体积更加小巧但功能齐全的计算设备，从而为市场带来一个提供各种高级应用和游戏功能的机会(并非是必须的)。但随着这些高级功能的出现，系统的复杂性以及对企业级开发工具的需求也在增加。幸运的是，由于从企业环境中成长，Linux的生态体系非常适合于先进软件开发的需要。再加上大量的开发人员、先前大量存在的应用软件、多种用于Linux平台的功能强大的开发工具，这些都增加了软件开发人员的选择性和灵活性。具体来说，多个商家提供的基于Eclipse的开发工具已经使得Linux的软件开发更为容易。
Eclipse为开发和调试软件提供了一个完全的图形开发环境，而且可以很容易地用于运行Linux、Solaris和Windows操作系统的工作站之中。以Eclipse为框架，软件开发工具商提供了一个熟悉的软件环境，同时可以使他们的资源集中于为产品添加最有效的功能。
昂贵的小批量“智能电话”通常使用相互独立的应用和基带处理器，并且还包括针对不同处理器的专用存储器。过多的半导体器件增加了设计的成本，同时增加了产品的功耗，从而导致电池寿命缩短。使情况更糟糕的是，专用基带处理器特别增加了对第二种操作系统的要求，从而降低了开发效率并增加了成本。
Linux领域最新的发展已经极大地改善了响应时间。这些改进已经使得平台的优化版本能够在满足基带处理的“硬实时”需求的同时，提供丰富的应用、游戏和多媒体性能，而且所有这些都只靠单一处理器来驱动。在称之为“单芯片组”的设计中采用Linux，可以使手机制造商以相当低的价格提供高端功能。
3.2 智能手机系统体系结构
智能手机操作系统是在嵌入式操作系统基础之上发展而来的，专为手机设计的操作系统，除了具备嵌入式操作系统的功能外，如进程管理、文件系统、网络协议栈等，还需有针对电池供电系统的电源管理部分、与用户交互的输入输出部分、对上层应用提供调用接口的嵌入式图形用户界面服务、针对多媒体应用提供底层编解码服务、Java运行环境。针对移动通信服务的无线通信核心功能及智能手机的上层应用等。
Android等智能手机操作系统的体系结构如图3.1所示。
图3.1 Android等智能手机操作系统的体系结构
3.3 Android体系结构
Android 采用了分层的体系结构，各层的结构和功能非常清晰。从上往下看，Android 分为四层，分别是：应用层、应用框架层、Android运行环境和系统运行库层、Linux 内核层，如图3.2所示。
图3．2 Android智能手机操作系统的体系结构
3.3.1 应用层
应用层位于Android体系结构的最上层。Google在Android中内置了一些核心应用程序，如图3.2所示，有主屏幕（Home）、联系人（Contacts）、电话（Phone）、浏览器（Browser），另外还有日历（Calendar）、地图、SMS短消息程序、图库（Gallery）、输入法、闹钟（Alarm）等。开发者还可以使用应用框架层提供的API编写自己的应用程序，这也是Android开源的巨大优势之一。应用程序主要用Java语言编写，自Android 1.5开始，Google提供了NDK 开发工具，可以方便地开发基于JNI的应用程序。NDK便于开发者开发需要基于C/C++才能实现的功能，也可以提高程序执行效率。
3.3.2 应用框架层
应用框架层是Android体系结构的第二层，它不仅为应用层提供API，而且是一种重要的机制。这种机制为应用层提供了可以复用的组件，提供了应用层开发的规范，屏蔽了应用层与底层交互的复杂性。应用框架层提供的API并不完全对第三方应用程序开放，有一部分API是隐藏的。开发第三方应用程序需要依赖Android SDK提供的API，它只是应用框架层API的一个子集。
3.3.3 Android运行环境和系统运行库层
Android运行环境和系统运行库层位于Android体系结构的第三层。本层相当于中间件层，为应用框架层提供服务，它分成两个部分：一部分是系统运行库，包含各种系统库和第三方库；另一部分是Android运行环境，这里主要是使用C++和C实现的。应用框架层为应用层提供的功能，在底层大多是由系统运行库实现的。Android应用层使用的多媒体、浏览器、数据库、图形引擎等，其功能实现均位于该层Android应用层的Java程序运行在虚拟机中。Android提供了Dalvik虚拟机以支持Java运行环境.
3.3.4 Linux 内核层
Android自ICS开始基于Linux 3.0内核，充分利用了Linux内核基于权限的安全模型、内存管理、进程管理、网络协议栈和驱动模型等优点，并在Low Memory Killer、进程间通信（Binder）、电源管理以及日志系统（Logger）等方面引入了不同于标准Linux的全新实现。Android对标准Linux内核做了大量剪裁和优化，其修改主要集中在以下方面：
（1）弃用标准Linux 的GUI系统。
（2）采用更有效率的Bionic Libc库代替glibc库。
（3）基于ARM架构增加了Gold-Fish平台。
（4）专有的驱动程序：Binder、Logger、Power Manager、Timed GPIO、Alarm、Ashmem、RAM Console 。
Linux Kernel遵守GPL license，Android遵守Apache license。为了避开GPL license 完全开放源码的规定，保护硬件厂商的驱动程序，Android把控制硬件的操作放到了Android HAL（Hardware Abstraction Layer，硬件抽象层）中，在内核驱动中只有简单的读写寄存器的操作。遵守Apache license，硬件厂商可以只提供二进制代码，而不需要提供源码。HAL层并没有在官方的体系结构图中体现出来，实际上它位于Linux 内核层和Android 运行环境和系统运行库层之间。
ARM课程设计报告
摘要 单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D 转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。 定时器是对外设时钟（PCLK）进行计数，根据4个匹配寄存器的设定，可以设置为匹配时产生中断或执行其他动作。它还包括4个捕获输入，用于在输入信号发生跳变时捕获定时器的当前值，并可选择产生中断。 关键字：单片机 LPC2106 GPIO 定时器timer 实时时钟外部中断Int 目录 第一章原理与总体方案 (4) 1.1单片机简介 (4) 1.2 LPC2106简介 (5) 1.3单片机的选择 (7) 1.4 LPC2106芯片的选择及设计原理 (8) 第二章硬件设计 (9) 2.1 LED显示电路 (9) 2.2电路图整体设计 (9) 第三章调试 (12) 3.1调试及处理 (12) 第四章测试与分析 (14)
4.1Proteus软件介绍 (14) 4.2仿真结果 (15) 第五章结束语 (16) 5.1结束语 (16) 第1章原理与总体方案 本章阐述了本课题研究的背景，表述了单片机的发展、功能以及LPC2114的简单介绍。阐述了单片机的选择原理以及LPC2106的设计原理。 1.1数字单片机简介 单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D 转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。 近年来，单片机以其体积小、价格廉、面向控制等独特优点，在各种工业控制、仪器仪表、设备、产品的自动化、智能化方面获得了广泛的应用。与此同时，单片机应用系统的可靠性成为人们越来越关注的重要课题。影响可靠性的因素是多方面的，如构成系统的元器件本身的可靠性、系统本身各部分之间的相互耦合因素等。其中系统的抗干扰性能是系统可靠性的重要指标。 单片机的另外一个名称就是嵌入式微控制器，原因在于它可以嵌入到任何微型或小型仪器或设备中。目前，把单片机嵌入式系统和Internet连接已是一种趋势。但是，Internet一向是一种采用肥服务器，瘦用户机的技术。这种技术在互联上存储及访问大量数据是合适的，但对于控制嵌入式器件就成了"杀鸡用牛刀"了。要实现嵌入式设备和Int ernet连接，就需要把传统的Internet理论和嵌入式设备的实践都颠倒过来。为了使复杂的或简单的嵌入式设备，例如单片机控制的机床、单片机控制的门锁，能切实可行地和Internet连接，就要求专门为嵌入式微控制器设备设计网络服务器，使嵌入式设备可以和Internet相连，并通过标准网络浏览器进行过程控制。
RTOS实时操作系统(Real Time Operating System)
John Lee
John Lee
嵌入式实验报告
嵌入式技术 实验报告 系别：计算机与科学技术系 班级：计12-1班 姓名：刘杰 学号：12101020128 总成绩： 评语： 日期：
2.在弹出的对话框中依次选择“cedevice emulator emulator kdstub”。 3.选择“Build OS”菜单的“sysgen”开始构建平台。 1.1.4连接，下载和运行平台 1.选择“Target”菜单下的“Connection option”菜单项。 2.在新的对话框中，配置连接关系 3.选择“Target”菜单下的“attach”菜单项，开始下载。 ?实验结果 操作系统定制成功，能正常运行。 ?结果截图 ?问题总结 由于对实验平台了解不够，致使操作过程中添加和删除组件时不知道该如何下手，影响整个实验进度。 实验1.2： 1.打开Platform Builder，并且打开实验1的工程，在实验1的工程基础上做本实验。
进程显示 IE信息查看
报文监测 实验1.3使用Platform Builder开发应用程序 简单实验步骤 1.打开Platform Builder。 2.选择“File”菜单下的“Open Workspace…”，然后打开实验1中创建的平台，本实验要基于 上面的实验的基础上做。 3.选择“File”菜单下的“New Project or File…”，打开“New Project or File”对话框。 4.在“Projects”选项页中选择“WCE Application”；在“Project Name”中输入项目的名字，例 如“MyApp”。 5.在“New Project Wizard – step 1 of 1”中选择“A typical Hello World Application”，点击“Finish” 按钮。 6.选择“Build”菜单中的“Build MyApp.exe”来编译应用程序。
嵌入式实时操作系统
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。与通用操作系统不同，实时操作系统注重的不是系统的平均表现，而是要求每个实时任务在最坏情况下都要满足其实时性要求，也就是说，实时操作系统注重的是个体表现。
操作系统原理复习题库完整
计算机操作系统期末复习题 声明：本题库容仅供参考 注：1-简单2-一般3-较难4-难 第一部分操作系统基本概念 一、选择题(选择最确切的一个答案，将其代码填入括号中) 1、操作系统是一种（）。 A、应用软件 B、系统软件 C、通用软件 D、工具软件 答案-1：B 2、计算机系统的组成包括（）。 A、程序和数据 B、处理器和存 C、计算机硬件和计算机软件 D、处理器、存储器和外围设备 答案-1：C 3、下面关于计算机软件的描述正确的是（）。 A、它是系统赖以工作的实体 B、它是指计算机的程序及文档 C、位于计算机系统的最外层 D、分为系统软件和支撑软件两大类 答案-2：B 4、财务软件是一种（）。 A、系统软件 B、接口软件 C、应用软件 D、用户软件 答案-2：C 5、世界上第一个操作系统是（）。 A、分时系统 B、单道批处理系统 C、多道批处理系统 D、实时系统 答案-1：B 6、批处理操作系统提高了计算机的工作效率，但（）。 A、系统资源利用率不高 B、在作业执行时用户不能直接干预 C、系统吞吐量小 D、不具备并行性 答案-3：B 7、引入多道程序的目的是（）。 A、为了充分利用主存储器 B、增强系统的交互能力
C、提高实时响应速度 D、充分利用CPU，减少CPU的等待时间 答案-3：D 8、在多道程序设计的计算机系统中，CPU（）。 A、只能被一个程序占用 B、可以被多个程序同时占用 C、可以被多个程序交替占用 D、以上都不对 答案-2：C 9、多道程序设计是指（）。 A、有多个程序同时进入CPU运行 B、有多个程序同时进入主存并行运行 C、程序段执行不是顺序的 D、同一个程序可以对应多个不同的进程 答案-3：B 10、从总体上说，采用多道程序设计技术可以（）单位时间的算题量，但对每一个算题，从算题开始到全部完成所需的时间比单道执行所需的时间可能要（）。 A、增加减少 B、增加延长 C、减少延长 D、减少减少 答案-4：B 11、允许多个用户以交互使用计算机的操作系统是（）。 A、分时系统 B、单道批处理系统 C、多道批处理系统 D、实时系统 答案-2：A 12、下面关于操作系统的叙述正确的是（）。 A、批处理作业必须具有作业控制信息 B、分时系统不一定都具有人机交互功能 C、从响应时间的角度看，实时系统与分时系统差不多 D、由于采用了分时技术，用户可以独占计算机的资源 答案-3：A 13、操作系统是一组（）。 A、文件管理程序 B、中断处理程序 C、资源管理程序 D、设备管理程序 答案-1：C 14、现代操作系统的两个基本特征是（）和资源共享。 A、多道程序设计 B、中断处理 C、程序的并发执行 D、实现分时与实时处理 答案-1：C 15、（）不是操作系统关心的主要问题。 A、管理计算机裸机
ARM课程设计报告GPIO—流水灯
目录 一、设计目的 (3) 二、设计原理 1、GPIO—流水灯 (3) 2、SPI (7) 3、定时器 (10) 4、实时时钟 (12) 三、所用仪器 (18) 四、EasyARM2131开发套件功能介绍 (18) 五、设计内容：万年历-定时器-流水灯-SPI 1、功能描述 (21) 2、流程图 (22) 3、程序设计 (22) 六、心得体会 (28) 七、参考文献 (29)
一、设计目的 1、根据要求，复习巩固ARM的基础知识。 2、掌握ARM系统的设计方法，特别是熟悉模块化的设计思想。 3、熟练掌握ARM软件和2131开发板的使用。 4、提高综合运用所学的理论知识独立分析和解决问题的能力； 二、设计原理 1、GPIO—流水灯 （1）LPC2131具有多达47个通用I/O 口（GPIO，General Purpose I/O ports），分别为P0[31:0]、 P1[31:16]，其中，P0.24未用，P0.31仅为输出口。由于口线与其它功能复用，因而需要进行相关的管脚连接模块(PINSEL0、PINSEL1、PINSEL2)选择连接GPIO，然后通过IODIR进行输入/输出属性设置后才能操作。 当管脚选择GPIO 功能时，有IOSET、IOCLR和IOPIN 3 个寄存器用于控制GPIO 的使用。IOSET 用于口线置位，而IOCLR 则用于口线清零，IOPIN 则反映当前IO口的状态，读回IOSET 则反映当前IO口设定状态。 （2）GPIO的特性和应用 特性： 单个位的方向控制； 单独控制输出的置位和清零； 所有I/O口在复位后默认为输入。 应用： 通用I/O口 驱动LED或其它指示器 控制片外器件 检测数字输入 （3）GPIO引脚描述 GPIO管脚描述见表4.1。 表4.1 GPIO 管脚描述
四种实时操作系统特性进行分析和比较
四种实时操作系统特性进行分析和比较 https://www.wendangku.net/doc/3012804529.html,2006年11月18日21:55ChinaByte 本文对四种实时操作系统(RTOS)特性进行分析和比较。它们是:Lynx实时系统公司的LynxOS、QNX软件系统有限公司的QNX以及两种具有代表性的实时Linux——新墨西哥工学院的RT-Linux和堪萨斯大学的KURT-Linux。 近年来，实时操作系统在多媒体通信、在线事务处理、生产过程控制、交通控制等各个领域得到广泛的应用，因而越来越引起人们的重视。 基本特征概述 *QNX是一个分布式、嵌入式、可规模扩展的实时操作系统。它遵循POSIX.1 (程序接口)和POSIX.2(Shell和工具)、部分遵循POSIX.1b(实时扩展)。它最早开发于1980年，到现在已相当成熟。 *LynxOS是一个分布式、嵌入式、可规模扩展的实时 操作系统，它遵循POSIX.1a、POSIX.1b和POSIX.1c标准。它最早开发于1988年。 *RT-Linux是一个嵌入式硬实时操作系统，它部分支持POSIX.1b标准。 *KURT-Linux不是为嵌入式应用设计的，不同于硬(hard)实时/软(soft)实时应用，他们提出“严格(firm)”实时应用的概念，如一些多媒体应用和ATM网络应用，KURT是为这样一些应用设计的“严格的”实时系统。 体系结构异同 实时系统的实现多为微内核体系结构，这使得核心小巧而可靠，易于ROM固化，并可模块化扩展。微内核结构系统中，OS服务模块在独立的地址空间运行，所以，不同模块的内存错误便被隔离开来。但它也有弱点，进程间通信和上下文切换的开销大大增加。相对于大型集成化内核系统来说，它必须靠更多地进行系统调用来完成相同的任务。 *QNX是一个微内核实时操作系统，其核心仅提供4种服务:进程调度、进程间通信、底层网络通信和中断处理，其进程在独立的地址空间运行。所有其它OS服务，都实现为协作的用户进程，因此QNX核心非常小巧(QNX4.x大约为12Kb)而且运行速度极快。 *LynxOS目前还不是一个微内核结构的操作系统，但它计划使用所谓的“Galaxy”技术将其从大型集成化内核改造成微内核，这一技术将在LynxOS 3.0中引入。新的28Kb微内核提供以下服务:核心启动和停止、底层内存管理、出错处理、中断处理、多任务、底层同步和互斥支持。
嵌入式操作系统实验报告
中南大学信息科学与工程学院实验报告 姓名：安磊 班级：计科0901 学号： 0909090310
指导老师：宋虹
目录 课程设计内容 ----------------------------------- 3 uC/OS操作系统简介 ------------------------------------ 3 uC/OS操作系统的组成 ------------------------------ 3 uC/OS操作系统功能作用 ---------------------------- 4 uC/OS文件系统的建立 ---------------------------- 6 文件系统设计的原则 ------------------------------6 文件系统的层次结构和功能模块 ---------------------6 文件系统的详细设计 -------------------------------- 8 文件系统核心代码 --------------------------------- 9 课程设计感想 ------------------------------------- 11 附录-------------------------------------------------- 12
课程设计内容 在uC/OS操作系统中增加一个简单的文件系统。 要求如下： (1)熟悉并分析uc/os操作系统 (2)设计并实现一个简单的文件系统 (3)可以是存放在内存的虚拟文件系统，也可以是存放在磁盘的实际文件系统 (4)编写测试代码，测试对文件的相关操作：建立，读写等 课程设计目的 操作系统课程主要讲述的内容是多道操作系统的原理与技术，与其它计算机原理、编译原理、汇编语言、计算机网络、程序设计等专业课程关系十分密切。 本课程设计的目的综合应用学生所学知识，建立系统和完整的计算机系统概念，理解和巩固操作系统基本理论、原理和方法，掌握操作系统开发的基本技能。 I．uC/OS操作系统简介 μC/OS-II是一种可移植的，可植入ROM的，可裁剪的，抢占式的，实时多任务操作系统内核。它被广泛应用于微处理器、微控制器和数字信号处理器。 μC/OS 和μC/OS-II 是专门为计算机的嵌入式应用设计的，绝大部分代码是用C语言编写的。CPU 硬件相关部分是用汇编语言编写的、总量约200行的汇编语言部分被压缩到最低限度，为的是便于移植到任何一种其它的CPU 上。用户只要有标准的ANSI 的C交叉编译器，有汇编器、连接器等软件工具，就可以将μC/OS-II嵌入到开发的产品中。μC/OS-II 具有执行效率高、占用空间小、实时性能优良和可扩展性强等特点，最小内核可编译至2KB 。μC/OS-II 已经移植到了几乎所有知名的CPU 上。 严格地说uC/OS-II只是一个实时操作系统内核，它仅仅包含了任务调度，任务管理，时间管理，内存管理和任务间的通信和同步等基本功能。没有提供输入输出管理，文件系统，网络等额外的服务。但由于uC/OS-II良好的可扩展性和源码开放，这些非必须的功能完全 可以由用户自己根据需要分别实现。 uC/OS-II目标是实现一个基于优先级调度的抢占式的实时内核，并在这个内核之上提供最基本的系统服务，如信号量，邮箱，消息队列，内存管理，中断管理等。 uC/OS操作系统的组成 μC/OS-II可以大致分成核心、任务处理、时间处理、任务同步与通信，CPU的移植等5个部分。如下图：
嵌入式系统实验报告
实验报告 课程名称：嵌入式系统 学院：信息工程 专业：电子信息工程 班级： 学生姓名： 学号： 指导教师： 开课时间：学年第一学期
实验名称：IO接口（跑马灯） 实验时间：11.16 实验成绩： 一、实验目的 1.掌握 STM32F4 基本IO口的使用。 2.使用STM32F4 IO口的推挽输出功能，利用GPIO_Set函数来设置完成对 IO 口的配置。 3.控制STM32F4的IO口输出，实现控制ALIENTEK 探索者STM32F4开发板上的两个LED实现一个类似跑马灯的效果。 二、实验原理 本次实验的关键在于如何控制STM32F4的IO口输出。IO主要由：MODER、OTYPER、OSPEEDR、PUPDR、ODR、IDR、AFRH和AFRL等8个寄存器的控制，并且本次实验主要用到IO口的推挽输出功能，利用GPIO_Set函数来设置，即可完成对IO口的配置。所以可以通过了开发板上的两个LED灯来实现一个类似跑马灯的效果。 三、实验资源 实验器材: 探索者STM32F4开发板 硬件资源: 1.DS0(连接在PF9) 2.DS1(连接在PF10) 四、实验内容及步骤 1.硬件设计 2.软件设计 （1）新建TEST工程，在该工程文件夹下面新建一个 HARDWARE文件夹，用来存储以后与硬件相关的代码。然后在 HARDWARE 文件夹下新建一个LED文件夹，用来存放与LED相关的代码。 （2）打开USER文件夹下的test.uvproj工程，新建一个文件，然后保存在 LED 文件夹下面，保存为 led.c，在led.c中输入相应的代码。
（3）采用 GPIO_Set 函数实现IO配置。LED_Init 调用 GPIO_Set 函数完成对 PF9 和 PF10 ALIENTEK 探索者 STM32F407 开发板教程 119 STM32F4 开发指南(寄存器版) 的模式配置，控制 LED0 和 LED1 输出 1（LED 灭），使两个 LED 的初始化。 （4）新建一个led.h文件，保存在 LED 文件夹下，在led.h中输入相应的代码。 3.下载验证 使用 flymcu 下载（也可以通过JLINK等仿真器下载），如图 1.2所示： 图1.2 运行结果如图1.3所示：
嵌入式实时操作系统之我见
嵌入式实时操作系统之我见 -ARM7TDMI-S 王士莹 -----从基本概念、基本原理、基本常识、基本思维入手阐述嵌入式实时操作系统在单片机开发中，嵌入式实时操作系统的使用近几年比较流行，在具体应用中也有比较好的表现。那么对于一个应用来讲，应该选择那种操作系统呢？目前，可供选择的有uLinux、VxWorks、uCOS-II等。我们当然可以选择其中的一个根据需要移植到自己的设计中。但对于一个工程师来说，能够在设计中使用自己编写的嵌入式实时操作系统岂不是一件“很酷”的事情吗？而且，我认为，若要较好的理解一个嵌入式实时操作系统，首先要能够自己编写，哪怕是一个最简单的。否则，不知道核心原理是怎么回事，仅仅依样画葫芦做做移植，只是隔靴搔痒，只会是门外汉。 这篇文章就是根据我所理解的嵌入式操作系统，就几个问题做一个阐述，以期抛砖引玉。 1、为什么要用嵌入式实时操作系统，嵌入式实时操作系统较前后台结构有什么优势 单片机程序结构发展 任务的驱动方式有两种：时间和事件，所以对一个单片机程序来说它要等待的量也是只有两个：延迟时间到或事件发生。故操作系统只要安排任务等待着这两个标志就好。那么如何产生这两个标志呢，标志产生在中断中，然后在中断中发给需要的任务。 多功能块任务：在一个任务中有等待的时间或事件，等到后再执行后面程序的任务。在任务等待的时候单片机可以离开该任务去执行其他任务，该任务等待
完成后再回来继续运行。这样使用操作系统就提高了系统整体的运行效率。 单片机执行全局的东西，操作系统通过把全局的资源赋值成局部的任务让单片机执行了看似全局的实则是局部的东西，这样就实现了任务的调度和切换对于单功能块任务，即一个任务中没有需要等待的时间或事件，程序连续地从头执行到尾，对于这样的任务操作系统的作用不大。 2、单片机编程有哪些特点、会有哪些问题和需求、操作系统如何根据特点解决问题满足需求 一般单片机系统中不会只运行一个单一的任务，往往有多个方面的工作要做，如对一个仪器仪表来讲，它要做的工作有：测量、显示、存储、通讯、控制等。这些工作需要同一个单片机来完成，那如何对他们进行安排才能使一个单片机执行多个任务呢？ 打个比方：单片机就像一支建筑队，在这个建筑队里面有管理、财务、技术、工人、后勤等，他们各司其职、共同协作完成一个建筑工程。正常情况下，一支建筑队在一个时间段只能做一个工程，若再有工程要做，只能等这次的工程完成后才能去。现在的情况是：建筑市场异常火爆，有大量的工程要做，而该地区的建筑队数量只有这1支。那怎么办呢？一般的做法是：给每个工程排好顺序定好工期，做完第一个再做第二个再做第三个及其他。如果这样安排，顺利还好，如果不顺利就会发生这样的事：第三个工程所有的东西都已准备好，而且这个工程的建筑物急等着用，但建筑队却由于第二个工程的资金短缺或其它原因耽误了工期而迟迟不能到来。出现这样的事情是不应该的，那怎样安排工作才能避免这样的事情呢？我们可以这样做：1支建筑队同时承包多个工程，并同建筑单位定好协议：当一个工程由于资金或其他原因不能继续时，建筑队可以暂时离开去其他工地。这样当2号工程资金不到位时，建筑队把该工程的必要信息记录下来并保存起来，然后离开2号工程的工地去3号工程的工地；如果3号工程已经开始了，则建筑队把之前保存的信息取出来按照信息上的说明继续下面的工作，若3号工程也有其他事情需要等待了，则建筑队保存好记录后再去其他工地。这样，建筑队就总是在做工程而不会出现空闲，实现了效率的最大化！这种安排工作的方法就是建筑队版的“嵌入式实时操作系统”！
arm课程设计报告
课程设计报告 （嵌入式接口技术） 学院：电气工程与自动化学院 题目：基于ARM的多路数据采集系统设计 专业班级：自动化113班 学号：35号 学生姓名：翁志荣 指导老师：温如春 2013 年12月19日
摘要 数据采集系统用于将模拟信号转换为计算机可以识别的数字信号.该系统目的是便于对某些物理量进行监视.数据采集系统的好坏取决于他的精度和速度.设计时,应在保证精度的情况下尽可能的提高速度以满足实时采样、实时处理、实时控制的要求.在科学研究中应用该系统可以获得大量动态;是研究瞬间物理过程的重要手段;亦是获取科学奥秘的重要手段之一. 本次设计是基于ARM的多路数据采集系统，主控器能够对模拟信号产生的各路数据，通过数据采集系统进行采集并在主控器的程控下显示。 关键字：数据采集；模数转换；ARM；实时采样。 Abstract Data acquisition system for digital signal to analog signal conversion can be identified by computer. The system is aimed at facilitating monitoring of some physical quantity. Data acquisition system is good or bad depends on the precision and speed. When the design, should be in the case of ensuring accuracy as much as possible to meet the high speed real-time sampling, real-time processing, the requirement of real time control. The application of this system in scientific research can obtain a large number of dynamic; is an important means to study the instantaneous physical process; and it is also one of the important means of access to the mysteries of Science. Keyword s: data acquisition; ARM; real-time sampling analog-to-digital conversion.
实时操作系统包括硬实时和软实时的区别
一．什么是真正的实时操作系统 做嵌入式系统开发有一段时间了，做过用于手机平台的嵌入式Linux，也接触过用于交换机、媒体网关平台的VxWorks，实际应用后回过头来看理论，才发现自己理解的肤浅，也发现CSDN 上好多同学们都对实时、嵌入式这些概念似懂非懂，毕竟如果不做类似的产品，平时接触的机会很少，即使做嵌入式产品开发，基本也是只管调用Platformteam封装好的API。所以在此总结一下这些概念，加深自己的理解，同时也给新手入门，欢迎大家拍砖，争取写个连载，本文先总结一下实时的概念，什么是真正的实时操作系统？ 1. 首先说一下实时的定义及要求： 参见 Donal Gillies 在 Realtime Computing FAQ 中提出定义：实时系统指系统的计算正确性不仅取决于计算的逻辑正确性，还取决于产生结果的时间。如果未满足系统的时间约束，则认为系统失效。
一个实时操作系统面对变化的负载（从最小到最坏的情况）时必须确定性地保证满足时间要求。请注意，必须要满足确定性，而不是要求速度足够快！例如，如果使用足够强大的CPU，Windows在CPU空闲时可以提供非常短的典型中断响应，但是，当某些后台任务正在运行时，有时候响应会变得非常漫长，以至于某一个简单的读取文件的任务会长时间无响应，甚至直接挂死。这是一个基本的问题：并不是Windows不够快或效率不够高，而是因为它不能提供确定性，所以，Windows不是一个实时操作系统。 根据实际应用，可以选择采用硬实时操作系统或软实时操作系统，硬实时当然比软实时好，但是，如果你的公司正在准备开发一款商用软件，那请你注意了，业界公认比较好的VxWorks(WindRiver开发)，会花光你本来就很少的银子，而软实时的操作系统，如某些实时Linux，一般是开源免费的，我们公司本来的产品就是基于VxWorks的，现在业界都在CostReduction，为了响应号召，正在调研如何把平台换成免费的嵌入式实时Linux。同学们，如何选择，自己考虑吧:-)
嵌入式实验报告心得
嵌入式实验报告心得 篇一：嵌入式系统原理实验总结报告 嵌入式系统原理实验总结报告 车辆座椅控制系统实验 XX/5/23 嵌入式系统原理实验总结报告 一、技术性总结报告 （一）题目：车辆座椅控制系统实验（二）项目概述： 1.为了实现车辆座椅控制的自动化与智能化。 2.方便用户通过智能手机与车载传感器之间的联动。 3.使车辆作为当今物联网中重要的一个节点发挥作用。 4.通过车辆座椅控制系统实验实现对嵌入式系统原理课程的熟练掌握与对嵌入式系统原理知识的深化记忆。 5. 加强本组学生对嵌入式系统原理的更深层次的理解与运用。 （三）技术方案及原理 本次试验分为软件、硬件两个部分。 1.软件部分。 A.智能手机部分，包括通过智能手机对座椅的控制部分、手机所携带的身份信息部分。 本部分软件使用Java编写，其程序部分为：主程序：package ;
import ; import ; import ; import ; import ; import ; import ; import ; import ; import ; import ; import ; import ; import ; import ; import ; import ; import ; import ; import ; import ; import ; import ; import ; import ; import ;import ; import ; import ; public class MainActivity extends ActionBarActivity { private Button Up = null; private Button Left = null; private Button Dowm = null; private Button Right = null; private Socket socket = null; private static final String HOST = "";private static final int PORT = 10007; public void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); setContentView(; initControl();} private void initControl() {
嵌入式实时操作系统中实时调度算法综述
嵌入式实时操作系统中实时调度算法综述 摘要：实时调度是指在有限的系统资源下，为一系列任务决定何时运行，并分配任务运 行除CPU之外的资源，以保证其时间约束、时序约束和资源约束得到满足。一个实时系统可以由单处理器系统来实现，也可以用多处理器系统来实现。实时调度算法是保障实时系统时限性和高可靠性的最重要手段之一。 关键词：嵌入式；实时操作系统；实时调度算法；RTOS；RMS 引言 嵌入式系统在当今的生产和生活中得到了广泛的应用,鉴于嵌入式实时系统的特点,要求任务调度等实时内核功能精简和高效。综合了EDF 和RM调度策略的CSD 调度策略,更加适合嵌入式系统的特点,满足其内核的要求。任务调度策略是实时系统内核的关键部分,如何进行任务调度,使得各个任务能在其期限之内得以完成是实时操作系统的一个重要的研究领域。它的精简和高效,对提高低处理能力,小内存系统整体性能具有重大的意义。 RTOS概述 RTOS，即：实时系统（Real-time operating system），实时系统能够在指定或者确定的时间内完成系统功能和外部或内部、同步或异步时间做出响应的系统。它的正确性不仅依赖系统计算的逻辑结果，还依赖于产生这个结果的时间。因此实时系统应该在事先先定义的时间范围内识别和处理离散事件的能力；系统能够处理和储存控制系统所需要的大量数据。对一般的程序来说，大多数是考虑指令执行的逻辑顺序，指令何时执行并不重要。而对实时应用系统的程序就不一样，当外部某激励出现时，系统必须以一定的方式和在限定的时间内响应它，如果已超时，那怕执行结果是正确的，系统也认为是失效的。实时操作系统通常被分为软实时操作系统和硬实时操作系统。前者意味着偶尔错过时限是可以容忍的；后者意味着执行过程不但必须正确而且必须准时。在实时操作系统中，系统将程序分成许多任务(或进程)，而每个任务的行为都预先可知，或者是有明确的功能，系统根据一定的调度原则，决定谁可取得执行权，这就是RTOS的核心所在。 实时调度算法 实时调度算法可以分为4类：单处理器静态调度算法、多处理器静态调度算法、单处理器动态调度算法、多处理器动态调度算法。下面分别分析嵌入式操作系统中采用的各种调度方法，以及这些调度方法是如何满足实时性应用的实时要求的。 1 速率单调算法 速率单调算法是一个经典的算法，它是针对那些响应和处理周期性事件的实时任务的，它事先为每个这样的实时任务分配一个与事件频率成正比的优先级。 实现时，就绪队列中的所有任务按照优先级Priority排队，优先级最高的任务排在队首，当处于运行态的任务，由于某种原因挂起时，只要把就绪队列的首元素从就绪队列中取下，使运行任务指针pRunTask指向该元素即可，如果是处于其他状态的任务变为就绪状态，而挂
单片机实时操作系统RTOS
51单片机实时操作系统 作者：徐少伟日期：2013年12月07日 摘要本文着重介绍了运行在51单片机上基于片轮询式实时操作系统RTOS的构建，讨论了实时操作系统的运行原理和设计思路。关键词：51单片机、片轮询、实时操作系统RTOS 1前言 随着计算机技术的发展，计算机已经被广泛地应用到各个领域中。而在控制领域，人们更多地关心计算机的低成本、小体积、运行的可靠性和控制的灵活性。特备是智能仪表、智能传感器、智能家电、智能办公设备、汽车及军事电子设备等应用系统要求计算机嵌入这些设备中。而作为嵌入式计算机的单片机因其体积小、可靠性高、控制功能强以及非凡的嵌入式应用形态，使得单片机应用技术已经成为电子应用系统设计中最为常用的技术手段。 在工业控制方面，因工业环境对计算机的可靠性和实时性的要求特别高，而诸如51系列的单片机的片上资源比较有限，因此开发并构建一种应用于单片机上的实时多任务操作系统已成为一种迫切的需求。 2实时操作系统设计概述2.1实时多任务操作系统(RTOS)简介 过去一个单片机应用程序所控制的任务和外设不多，采用一个主程序和几个子程序模块的调用，即可满足要求。但随着应用的复杂化，对单片机软件提出了更高的要求。一个控制器系统可
能需要同时控制或监控很多外设，要求有实时响应；有很多处理的任务，各种任务之间有信息的传递。如果仍采用原来的程序设计方法，将会存在两个问题。一是中断可能得不到及时响应，处理时间过长。二是系统任务多，要考虑的各种可能也多，各种资源如调度不当就会发生死锁，降低软件的可靠性，程序编写的任务量成指数增加。 实时操作系统是一段系统启动后首先执行的背景程序，用户的应用程序是运行在RTOS之上的各个任务。RTOS根据各个任务的要求，进行资源（包括存储器、外设等）管理、消息管理、任务调度、异常处理等工作。 实时多任务操作系统，以分时方式运行的多个任务，看上去好像是多个任务“同时”运行。标准的RTOS应具有任务调度、中断处理、事件管理、定时器管理、循环队列管理、资源管理、存储管理、自动掉电管理等功能，基于优先服务方式的RTOS才是真正的实时操作系统。 本文主要讨论了基于时间分片轮询方式，即片轮询方式的多任务操作系统，重点介绍多任务实时操作系统的原理和构建方法，为深入研究真正意义上的实时多任务操作系统RTOS奠定一定的理论和思想基础。 2.2实时多任务操作系统（RTOS）任务切换 在实时操作系统RTOS中，任务的切换方式有三种：协同方式、时间片轮询方式以及抢占优先级方式。 2.2.1协同方式 所谓“协同方式”，是指一个任务在持续运行而不释放资源，其他任务是没有机会获得运行
基于ARM9的人脸识别系统 嵌入式报告 课程设计
嵌入式课程设计报告 学院信息电子技术 专业通信工程 班级 学号 姓名 指导教师 2017年07月01日
基于ARM9的人脸识别系统 一、引言 人脸识别背景和意义 人脸识别系统的研究始于20世纪60年代，80年代后随着计算机技术和光学成像技术的发展得到提高，而真正进入初级的应用阶段则在90年后期，并且以美国、德国和日本的技术实现为主；人脸识别系统成功的关键在于是否拥有尖端的核心算法，并使识别结果具有实用化的识别率和识别速度；“人脸识别系统”集成了人工智能、机器识别、机器学习、模型理论、专家系统、视频图像处理等多种专业技术，同时需结合中间值处理的理论与实现，是生物特征识别的最新应用，其核心技术的实现，展现了弱人工智能向强人工智能的转化语音识别、体形识别等，而指纹识别、虹膜识别等都不具有自然性，因为人类或者其他生物并不通过此类生物特征区别个体。 人脸识别具有这方面的特点，它完全利用可见光获取人脸图像信息，而不同于指纹识别或者虹膜识别，需要利用电子压力传感器采集指纹，或者利用红外线采集虹膜图像，这些特殊的采集方式很容易被人察觉，从而更有可能被伪装欺骗。 二、系统设计 1、硬件电路设计 （1）ARM9处理器 本系统所采用的硬件平台是天嵌公司的TQ2440开发板，该开发板的微处理器采用基于ARM920T内核的S3C2440芯片。 ARM9对比ARM7的优势：虽然ARM7和ARM9内核架构相同，但ARM7处理器采用3级流水线的冯·诺伊曼结构，而ARM9采用5级流水线的哈佛结构。增加的流水线设计提高了时钟频率和并行处理能力。5级流水线能够将每一个指令处理分配到5个时钟周期内，在每一个时钟周期内同时有5个指令在执行。在常用的芯片生产工艺下，ARM7一般运行在100MHz左右，而ARM9则至少在200MHz 以上。指令周期的改进对于处理器性能的提高有很大的帮助。性能提高的幅度依赖于代码执行时指令的重叠，这实际上是程序本身的问题。对于采用最高级的语言，一般来说，性能的提高在30%左右。ARM7一般没有MMU(内存管理单元），（ARM720T有MMU）。 （2）液晶显示屏 为显示摄像头当前采集图像的预览，系统采用三星的320x240像素的液晶屏，大小为206.68cm。该液晶显示屏的每个像素深度为2bit，采用RGB565色彩空间。 （3）摄像头 摄像头采用市场上常见的网眼2000摄像头,内部是含CMOS传感器的OV511+芯片。CMOS传感器采用感光元件作为影像捕获的基本手段,核心是1个感光二极
嵌入式程序设计实验报告
实验一开发环境的搭建与配置 【实验目的】 1)熟悉嵌入式Linux开发平台。 2)掌握嵌入式Linux开发平台的开发环境搭建与配置。 3)了解minicom配置串口通信参数的过程。 4)了解嵌入式Linux的启动过程。 5)掌握程序交叉编译运行及调试的一般方法。 【实验内容】 1)连接实验开发板与宿主机。 2)在虚拟机中的CentOS（宿主机）搭建开发环境。 3)在宿主机中配置minicom。 4)分析嵌入式Linux的启动过程。 5)在宿主机上编写简单的C语言程序并用交叉编译工具进行编译，然后传输到目标机上运行。 6)在宿主机上编写简单的C语言程序并用交叉编译工具进行编译，用gdbserver进行远程调试。 【实验步骤】 连接实验开发板，对虚拟机进行设置 1)首先把实验开发板打开，用网线和串口线连接宿主机，并连接电源（注意这时不要拨动实验 开发板的开关按钮）。 2)在桌面上点击打开vmware 软件，选择“编辑虚拟机设置”，如下图所示：
图1 3)进入虚拟机配置界面后把网络连接方式设置为“桥接方式”，如图2所示： 图2
4)添加串口，如下图所示： 图3 5)完成串口的添加后，选择“OK”,完成对虚拟机的设置。如下图所示：
图4 6)选择虚拟机的“Edit”、“Virtual Network Editor...”，如下图所示：
图5 7)进入虚拟机网络参数设置界面后对VMnet0进行设置（注意这里桥接的网卡应选择与实验开 发板相连接的那块儿网卡），然后点击“Apply”、“OK”如下图所示：
图6 8)上述设置完成后启动CentOS（CentOS的用户名为“root”，密码为“xidianembed”）。 工具链的配置 1)在CentOS的根目录下创建一个名为“EELiod”的目录，把实验中要用到的文件（主要是一 些rpm包）拷贝到该目录下。（可以用U盘、WinSCP等工具进行，此处不再做详细说明）。 2)交叉编译工具链位于/opt/buildroot-2011.02/output/host/usr目录下，进入工具链的bin目录下， 可以看到一些编译工具，这些工具将会在之后的交叉编译过程中使用到。
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