嵌入式实时多任务操作系统的特征介绍

嵌入式实时多任务操作系统的特征介绍

引言：适逢公司进行通用计算平台的硬件基础研究，在此硬件平台之上，必要引入通用的软件平台。为此，操作系统无疑是最佳的选择。在德国十二套软启动项目中，远程IO控制机的软件设计成功引入了实时多任务操作系统μC/OS—II, 本文结合作者的工作成果，针对μC/OS—II将嵌入式操作系统的基本特征和原理进行简单的描述，并对大家所熟知的实时特性概念进行简要的抛析。

嵌入式实时操作系统在国外在上世纪60年代便已发展，至今已有不下百种产品。从在商业领域取得巨大成功的两个突出代表VxWorks和QNX；到开源并广泛传播的Linux；以及由知名公司所推出的WINCE等；再到由个人之力发展至今的μC/OS，每种操作系统皆有其自身的特点及所专长的应用领域，但同时作为嵌入式的实时多任务操作系统又有其共同的特征，以下将结合实际工作中所用到的μC/OS—II为大家进行简单的介绍。

首先，操作系统作为用户应用程序同系统硬件之间的接口，承担着系统全部软、硬件资源的分配、工作调度、控制协调并发活动的重任。如图1所示为包含操作系统的软硬件体系结构。

图1

比较于传统的PC机操作系统，除具有任务调度、同步机制、中断处理、文件功能外，嵌入式实时操作系统还具有如下几个主要特点：

◆可裁减性，嵌入式系统开发所特有的一点便是具有有限的存储空间。面向不同硬件资源的情况下，操作系统具有自身可裁减的特性，以适应系统的存储容量，以μC/OS—II为例，最小可将代码量裁减到2K+。

◆实时性，于军事及高端工业领域发展起来的嵌入式操作系统，系统所处运行环境极为复杂，要求极为苛刻。对于外部的激励，操作系统能够及时的做出响应，来保证系统的可靠运行。

◆可移植性，操作系统作为通用型的软件平台，必要面对不同厂家、不同硬件架构的处理器平台。因此为保证自身的可重用特性及兼容性的特点，操作系统多可进行移植，来适应不同处理器的硬件架构。以μC/OS—II为例，在四款主流IP核PowerPC、ARM、MIPS和X86上皆可进行移植。

除此之外，嵌入式实时操作系统相比传统的PC机操作系统还具有更好的稳定性及较弱的交互性，同时在容错性方面也要明显优于PC机操作系统，这里不再鳌述。

μC/OS—II由加拿大的著名嵌入式系统专家Jean https://www.wendangku.net/doc/7018317620.html,brosse在μC/OS的基础上进行大幅的升级和改进而成的，是一个源码公开、完整的、可移植、固化、裁减的占先式实时多任务内核。由ANSI的C语言编写，包含小部分汇编代码，至今，从8位到64位，在超过40种不同的架构处理器上运行，同时通过了严格的测试，并且得到了美国航空管理局(Federal Aviation Administration)的认证，可以应用到飞行器上，其代码的安全性和可靠性已得到检验。

如下图图2所示，为μC/OS—II的文件结构及同硬件的关系。

图2

由上图便可以清晰的看到整个μC/OS—II操作系统的文件体系结构，以及

操作系统同所依赖的硬件之间的关系。操作系统需要借用CPU一个内部定时器来为系统提供特定的周期中断以产生一个时钟节拍，这个时钟节拍可以看作是系

统心脏的脉动；μC/Probe为操作系统提供了强大的通信接口管理，便于用户在操作系统上开发各种通信功能；板级支持包帮助用户完成具体硬件的管理，包括各种驱动程序的编写和初始化工作；移植文件为操作系统面向不同CPU架构时所需要更改的文件部分，目前大多数的移植文件均在官网上有提供；与处理器无关的文件为操作系统内核文件，这些文件包含操作系统内部的变量、函数定义和调用，用户不可修改，当然依据具体需求可进行裁减；应用程序代码即为用户针对具体项目在操作系统平台下进行的代码开发，包含项目的全部变量和功能函数。

μC/OS—II为我们提供了如下图所示三个方面的管理：多任务管理、外围设备管理和内存管理。

图3

●嵌入式实时操作系统提供丰富的多任务管理函数，并且会提供良好的任务

调度机制，控制任务的启动、运行、暂停和结束等状态。通常这些调度算法是满足实时性要求的，也就是能使任务运行时的每个动作会在一个严格要求的时间内执行完毕；

●内存管理是指负责动态内存的管理，当应用程序的某一部分需要使用内存时，可利用操作系统提供的API函数来获得内存空间，一旦使用完毕，可利用系统的内存释放函数来释放内存，以此实现内存的动态管理；

●作为完整的嵌入式应用系统，还需要多种外围设备支持，如键盘、显示装置、通信接口等，这些外围设备作为各个任务可利用的资源，操作系统必须对这些资源进行合理的调度和管理，以保证系统中各任务在执行过程中获得足够的资源。

实时性特征是嵌入式实时多任务操作系统的主要特征之一，也是我们弃传统

前后台程序而引入操作系统的首要原因。实时性作为系统的主要性能指标是大家所熟知的，但同时在笔者的日常交流当中，发现大家对实时性概念的理解尚还存在误区，借此机会对实时性的概念进行简要的分析，希望能对大家有所启发和帮助。

“实”在这里的含义是计算系统在环境事件变化时,系统根据环境的变化而做出的反映.这种反映要及时地根据外界的变化而变化,而不是尽可能的快。所以实时的思想应更多的体现为及时而绝非简单理解为尽快。在整个系统运行的过程中，要并发的执行多个任务，用任务执行快慢作为评估系统性能的指标是不科学的，每个任务均在其预先期望的时间限内完成或及时的做出响应，我们便认为系统具有很好的实时性或满足了实时性要求。以下将以在实际工作中所遇到的问题来说明操作系统如何确保的实时性。案例描述：

现有主机A和目标机B，彼此之间通过CAN总线进行数据传输，在某段时间段内，主机A以每隔T时间的时间间隔向目标机B发送数据包D1、D2、D3、D4，同时目标机B根据接收到的数据进行相应的数据处理，其所花费的时间分别为0.3T、2.4T、0.6T、0.7T，这里将数据包在总线上传输的时间忽略不记，或者相对T时间很小，如下图图4所示：

图4

方案一

此方法为未使用操作系统的解决办法，既传统的前后台程序方法，也是我们在开始编制程序时所采用的方法。在目标机B中以事件触发的方式来响应主机A 发送的数据包，编制目标机B的CAN通信中断服务程序，在中断服务程序中进行数据包的处理。我们不难发现，对数据包D1可以正确的接收并处理，对数据包D2可以接收，但处理时间过长，在数据包D3到来时，程序仍停留在对D2的中断程序处理当中，只有当数据包D4发出0.4T时间之后，系统退出对数据

包D2的中断服务程序，来继续接收数据包D4，这时目标机B已将主机A发出来的数据包D3丢失。

评估：目标机B未能对主机发送出来的数据进行实时处理，具有很差的系统实时性。

方案二

此方法同样未使用操作系统，是在方案一的基础上进行改进。这里我们对处理时间过长的数据包做如下处理，既接收到数据包D2后，将取消在中断中对其的处理。将数据包D2保存到内存当中，即刻便退出中断服务程序，来准备接收D3。待系统空闲时或者说无中断生成的时候，利用前台轮询程序来检查是否有数据包D2接收到，如果接收到，对D2进行处理。否则将在系统空闲时间不断进行轮询检查。

评价：此方案可以完整的接收到主机发送来的数据报文，满足系统实时性的要求，但尚还存在不足，既系统何时对数据包D2的处理是不确定的，非受控状态。同时反复判断数据包D2的到来，消耗了系统资源，降低了CPU的有效利用率。

方案三

此方法为在操作系统环境下进行开发的解决方案，针对处理接收到的数据包建立相应的任务，同时在中断服务程序中对接收到的数据包只进行保存(将中断中的代码量尽量减小)，并在退出中断之前发送信号量至待处理数据包的任务，将其置为就绪态，待退出中断程序后，系统任务调度函数会根据当前就绪态任务列表中的任务优先级来依次执行。具体的程序示例说明如下：

图5

评价：目标机B完整的接收到主机A发来的所有数据包，并会依据任务的优先级适时的执行处理任务，很好的满足了系统实时性的要求，同时对数据包的处理未采用轮询方式，有效的利用了CPU资源，提高了系统资源的有效利用率。

图6为此次远程IO控制机中各任务在操作系统下的运行状态图，附图与此，供大家参考。

300个Tick

远程IO控制机中系统下任务运行状态图

图6

嵌入式操作系统种类较多，但基本原理相同，本文结合作者的工作心得将操作系统的主要特征进行了简要的整理，但限于篇幅，也难于尽述。希望以上内容能为操作系统在公司的引入和推广提供参考信息，为日后构建通用的软件平台奠定良好的开端。

嵌入式操作系统简介以及发展史

嵌入式操作系统简介以及发展史 导语：嵌入式操作系统离我们生活并不远，甚至我们生活中处处都可见，比如各种路由器，机顶盒，洗衣机，空调，手机等。嵌入式操作系统的定义： 嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁减，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用操作系统。嵌入式系统的发展：嵌入式操作系统并不是一个新生的事物，从20世纪80年代起，国际上就有了一些IT组织，公司开始进行商用嵌入式系统和专用操作系统的研发，这期间涌现了一些著名的嵌入式操作系统：windows CEVxWorkspSOSQNXPalm OSOS-9LynxOS目前，有很多商用嵌入式操作系统都在努力的为自己争取嵌入式市场的份额。但是，这些专用操作系统均属于商业化产品，价格昂贵，而且，他们的源码不公开，使得各自的嵌入式系统上的应用软件不能互相兼容。这导致了商业嵌入式系统对支持各种设备存在了很大的问题，使软件移植变得相当困难，但是，在这个时候，我们伟大的linux操作系统横空出世， 由于linux自身诸多的优点以及优势，吸引了许多开发商的 目光，使得linux成为了嵌入式操作系统的新宠。嵌入式操 作系统发展的四个阶段：第一阶段：无操作系统的嵌入式算法阶段，以单芯片为核心的可编程控制器的系统，具有监测，

伺服，指示设备相配合的功能。应用在一些专业性极强的工业控制系统，使用古老的汇编语言进行系统的直接控制。第二阶段：以嵌入式CPU为基础，简单操作系统为核心的嵌入式操作系统，CPU种类繁多，通用性差，系统开销小，效率高，一般配备系统仿真器，操作系统有一定的兼容性，软件较为专业，用户界面不够友好，系统主要用来监测系统和应用程序运行。 第三阶段：通用的嵌入式实时操作系统阶段，以嵌入式操作系统为核心的嵌入式系统，能运行于各种微处理器上，兼容性好，内核小，效率高，具有高度的模块化和扩展化，有文件管理和目录管理，设备支持，多任务，网络支持，图形窗口以及用户界面等功能，具有大量的应用程序接口（API），软件非常丰富，代表就是linux。 第四阶段：以Internet为标志的嵌入式操作系统，这是一个正在迅速发展的阶段，现在非常多的嵌入式操作系统已经有了接入Internet的能力。通过一个综合网关。 常见的嵌入式操作系统：uC/OS-Ⅱ：uC/OS-Ⅱ是一个公开源码，结构小巧，实时内核的实时操作系统。是一种基于优先级的可抢占式的硬实时内核，其内核提供任务管理与调度，时间管理，任务同步和通信，内存管理，中断服务等功能。其内核最小可以编译至2KB左右。-RTLinux：RTLinux是一个源代码开放的具有硬实时特性的多任务操作系统，他是通

嵌入式操作系统实验指导书1

嵌入式操作系统实验 实验一 Linux常用命令 一.实验目的 1. 熟悉VMware Workstation虚拟机的使用。 2. 熟悉ubuntu操作系统。 3. 掌握常用的Linux命令。 二.实验设备 硬件：PC机。 软件：VMware Workstation虚拟机、ubuntu操作系统。 三.实验内容 1.基于虚拟机的Linux操作系统的使用。 2.文件与目录相关命令的使用。 3.磁盘管理与维护命令的使用。 4.系统管理与设置命令的使用。 5.网络相关命令的使用。 6.压缩备份命令的使用。 四.实验步骤 1.基于虚拟机的Linux操作系统的使用 (1)启动VMware Workstation应用程序，启动windows以后，点击开始→程序→VMware→VMware Workstation,出现如图1所示界面。

图1 启动VMware Workstation (2)点击菜单File Open选择安装好的Linux虚拟机文件，或者直接点击Start this virtual machine启动Linux操作系统。 (3)启动系统后需要输入用户名和密码，如图2所示，这里用户名为root，密码为“123456”。 图2输入用户名和密码 (3)启动终端，成功进入系统后，选择应用程序->系统工具->终端，如图3所示。 图3 启动终端 (4)在终端中执行Linux命令，终端运行以后，就可以在这里输入Linux命令，并按回车键执行，如图4所示。

图4运行Linux命令 2.文件与目录相关命令的使用 理解12个常用的文件与目录相关命令的使用，完成如下练习。 (1)查询/bin目录，看一看有哪些常用的命令文件在该目录下：ll /bin (2)进入/tmp目录下，新建目录myshare： cd /tmp mkdir myshare ls -ld myshare/ (3)用pwd命令查看当前所在的目录 pwd (4)新建testfile文件 touch testfile ls -l (5)设置该文件的权限模式 chmod 755 testfile ls -l testfile (6)把该文件备份到/tmp/myshare目录下，并改名为testfile.bak。 cp testfile myshare/testfile.bak ls -l myshare/ (7)在/root目录下为该文件创建1个符号连接。 ln -s /tmp/testfile /root/testfile.ln ls -l /root/testfile.ln (8)搜索inittab文件中含有initdefault字符串的行。 cat /etc/inittab | grep initdefault 3.磁盘管理与维护命令的使用 理解2个磁盘管理与维护命令，完成如下练习。 （1）Linux下使用光盘步骤： ?确认光驱对应的设备文件：ll /dev/cdrom ?挂载光盘：mount -t iso9660 /dev/cdrom testdir ?查询挂载后的目录：ll /media/cdrom ?卸载光盘（umount testdir）umount /dev/cdrom (2)Linux下USB设备的使用 ?挂载U盘，看看系统认出的盘（或者使用#fdisk -l）。cat /proc/partitions

LInux 嵌入式操作系统期末试题

1.简答题：请简单概括什么是嵌入式系统、并举出嵌入式系统的特点；（6分） 答: 嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可剪裁，适用于应用系统，对功能、可靠性、成本、体积、功耗等方面有特殊要求的专用计算机系统； 其特点如下： (1)嵌入式系统是面向特定系统应用的。 (2)嵌入式系统涉及计算机技术、微电子技术、电子技术、通信和软件等各个行业； 是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统； (3)嵌入式系统的硬件和软件都必须具有高度可定制性；只有这样才能适应嵌入式系 统应用的需要，在产品价格和性能方面具备竞争力； (4)嵌入式系统的生命周期相当长。 (5)嵌入式系统不具备本地系统开发能力，通常需要有一套专门的开发工具和环境。 2.嵌入式操作系统的优势：1.低成本开发系统 2.可应用多种硬件平台 3.可定制内核 4. 性能优异 5.良好的网络支持 3.linux文件类型：1.普通文件 2.目录文件 3.链接文件 4.设备文件 a.块设备文件（硬 盘：/dev/hda1）b.字符设备（串行端口接口设备） 4.linux文件属性：访问权限：r:可读w:可写x:可执行用户级别：u:文件拥有者g:所 属用户组 o:其他用户第一个字符显示文件类型：-普通d目录 l 链接… 5.简答题：（6分） linux目录结构：/bin 存放linux常用操作命令的执行文件（二进制文件） /boot 操作系统启动时所需要的程序 /dev Linux系统中使用的外部设备 /etc 系统管理时所需要的各种配置文件和子目录 /etc/rc.d Linux启动和关闭时要用到的脚本 /etc/rc.d/init Linux默认服务的启动脚本 /home 系统中默认用户工作根目录 /lib 存放系统动态链接共享库 /mnt软驱、光驱、硬盘的挂载点 /proc存放系统核心与执行程序所需信息、 /root超级用户登陆时的主目录 /sbin 存放管理员常用系统管理程序 /usr存放用户应用程序和文件 /var存放日志信息（答六点即可） 6.编写一个shell文件:创建studen01 –student30这30个用户，用户组为class1，之 后编写shell文件，删除所有用户

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。

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：

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

嵌入式系统期末考试试卷 习题

1．下面哪一种工作模式不属于ARM特权模式（ A ）。 A．用户模式B．系统模式C．软中断模式D．FIQ模式 2．ARM7TDMI的工作状态包括（ D ）。 A．测试状态和运行状态B．挂起状态和就绪状态 C．就绪状态和运行状态D．ARM状态和Thumb状态 3．下面哪个Linux操作系统是嵌入式操作系统（ B ）。 A．Red-hat Linux B．uclinux C．Ubuntu Linux D．SUSE Linux 4．使用Host-Target联合开发嵌入式应用，（ B ）不是必须的。 A．宿主机B．银河麒麟操作系统 C．目标机D．交叉编译器 5．下面哪个不属于Linux下的一个进程在内存里的三部分的数据之一（ A ）。 A．寄存器段B．代码段 C．堆栈段D．数据段 选择题（共5小题，每题2分，共10分） 1．下面哪个系统属于嵌入式系统（ D ）。 A．“天河一号”计算机系统B．IBMX200笔记本电脑 C．联想S10上网本D．Iphone手机 2．在Makefile中的命令必须要以（ A ）键开始。 A．Tab键B．#号键 C．空格键D．&键 3．Linux支持多种文件系统，下面哪种不属于Linux的文件系统格式（ B ）。 A．Ext B．FAT32 C．NFS D．Ext3 4．下面哪种不属于VI三种工作模式之一（ D ）。 A．命令行模式B．插入模式 C．底行模式D．工作模式 5．下面哪一项不属于Linux内核的配置系统的三个组成部分之一（ C ）。 A．Makefile B．配置文件（config.in） C．make menuconfig D．配置工具 1．人们生活中常用的嵌入式设备有哪些？列举4个以上(1) 手机，(2) 机顶盒，(3) MP3，(4) GPS。（交换机、打印机、投影仪、无线路由器、车载媒体、PDA、GPS、智能家电等等。） 2．ARM9处理器使用了五级流水线，五级流水具体指哪五级：(5) 取指，(6) 译码，(7) 执行，(8) 缓冲/数据，(9) 回写。 3．在Makefile中的命令必须要以(10) Tab 键开始。 4．Linux支持多种文件系统，主要包括哪些（写出其中4中就行）(11) Ext，(12) VFAT，(13) JFS，(14) NFS。（JFS、ReiserFS、Ext、Ext2、Ext3、ISO9660、XFS、Minx、MSDOS、UMSDOS、VFAT、NTFS、HPFS、NFS、SMB、SysV、PROC等） 5．VI的工作模式有哪三种：(15) 命令行模式，(16) 插入模式，(17) 底行模式。

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 ：安磊 班级：计科0901 学号： 0909090310 指导老师：宋虹

目录 课程设计容 ----------------------------------- 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核，它仅仅包含了任务调度，任务管理，时间管理，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核，并在这个核之上提供最基本的系统服务，如信号量，，消息队列，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：

嵌入式操作系统精彩试题集61374

第一章嵌入式系统概论 一.填空 1. 嵌入式系统是以嵌入式应用为目的、以计算机技术为基础的计算机系统。 2. 计算机系统按应用可以分为通用计算机系统和嵌入式计算机系统。 3. 嵌入式系统按软件结构可分为嵌入式单线程系统和嵌入式事件驱动系统。 4. 嵌入式系统按是否具有实时性能可分为嵌入式非实时系统和嵌入式实时系统。 5. 嵌入式实时系统除具有嵌入式系统的基本特征外，还具实时性和可靠性的重要特点。 6. 嵌入式系统的硬件架构是以嵌入式处理器为中心，由存储器，I/O设备，通信模块以及电源等必要的辅助接口组成。 7. 嵌入式系统的软件通常固态化存储在ROM、FLASH或NVRAM中。 8. 嵌入式系统的开发由于受到系统资源开销的限制，通常采用交叉开发环境。 9. 嵌入式系统开发采用的交叉开发环境是由宿主机和目标机组成的。 10. 嵌入式系统的设计是使用一组物理硬件和软件来完成所需功能的过程。 二.选择 1. 以下哪一项不属于嵌入式操作系统（C） A．VxWorks B. WinCE C. BSD D. uClinux 2. 以下关于嵌入式系统说确的是（A） A．以开发为中心 B 对实时，成本，功耗要求严格 C．软硬件协同 D 软件可剪裁 3. 以下关于嵌入式系统说确的是（A） A．嵌入的系统中可以共存多个嵌入式系统 B．对高性能要求严格

C．软硬件缺乏协同 D．不要时性 4. 对响应时间有严格要求的嵌入式系统是（A） A.嵌入式实时系统 B.嵌入式多线程系统 C.嵌入式多核系统 D.嵌入式轮转询问系统 5. 以下哪一项属于嵌入式系统不具备的特点（B） A.采用专用处理器 B. 跨平台可移植 C.软硬件协同一体化 D.小型化与有限资源 6. 嵌入式系统硬件的核心是（B） A.存储器 B.嵌入式微处理器 C.嵌入式微控制器 D.BSP 7. 嵌入式系统的软件部分不包括(A) A．DSP B.嵌入式操作系统 C.设备驱动程序D.应用程序 8. 对性能要求高的嵌入式系统是（C） A.嵌入式实时系统 B.嵌入式多线程系统 C.嵌入式多核系统 D.嵌入式轮转询问系统 9. 嵌入式应用软件的开发阶段不包括（D） A．交叉编译和 B.开发环境的建立 C．联机调试 D.应用程序模块加载 10. 为了提高执行速度和系统可靠性，嵌入式系统中的软件一般都保存在（A） A．存储器芯片 B.磁盘 C.cache D.CDROM

嵌入式操作系统的种类与特点

1.3.1 嵌入式操作系统的种类、特点与发展 1．嵌入式操作系统的种类 一般情况下，嵌入式操作系统可以分为两类： 非实时操作系统：面向消费电子产品等领域，这类产品包括个人数字助理（PDA）、移动电话、机顶盒、电子书等。 实时操作系统RTOS（Real-Time Embedded Operating System）：面向控制、通信等领域，如windriver公司的vxworks、isi的psos、qnx系统软件公司的qnx等。 （1）非实时操作系统 早期的嵌入式系统中没有操作系统的概念，程序员编写嵌入式程序通常直接面对裸机及裸设备。在这种情况下，通常把嵌入式程序分成两部分，即前台程序和后台程序。前台程序通过中断来处理事件，其结构一般为无限循环；后台程序则掌管整个嵌入式系统软、硬件资源的分配、管理以及任务的调度，是一个系统管理调度程序。这就是通常所说的前后台系统。一般情况下，后台程序也叫任务级程序，前台程序也叫事件处理级程序。在程序运行时，后台程序检查每个任务是否具备运行条件，通过一定的调度算法来完成相应的操作。对于实时性要求特别严格的操作通常由中断来完成，仅在中断服务程序中标记事件的发生，不再做任何工作就退出中断，经过后台程序的调度，转由前台程序完成事件的处理，这样就不会造成在中断服务程序中处理费时的事件而影响后续和其它中断。 实际上，前后台系统的实时性比预计的要差。这是因为前后台系统认为所有的任务具有相同的优先级别，即是平等的，而且任务的执行又是通过FIFO队列排队，因而对那些实时性要求高的任务不可能立刻得到处理。另外，由于前台程序是一个无限循环的结构，一旦在这个循环体中正在处理的任务崩溃，使得整个任务队列中的其它任务得不到机会被处理，从而造成整个系统的崩溃。由于这类系统结构简单，几乎不需要RAM/ROM的额外开销，因而在简单的嵌入式应用被广泛使用。 （2）实时操作系统 所谓实时性，就是在确定的时间范围内响应某个事件的特性。而实时系统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，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。通常，大多数实时系统是两者的结合。实时应用软件的设计一般比非实时应用软件的设计困难。实时系统的技术关键是如何保证系统的实时性。实时操作系统可分为可抢占型和不可抢占型两类。 嵌入式实时操作系统在目前的嵌入式应用中用得越来越广泛，尤其在功能复杂、系统庞大的应用中显得愈来愈重要。 从某种意义上说，没有操作系统的计算机（裸机）是没有用的。在嵌入式应用中，只有把CPU嵌入到系统中，同时又把操作系统嵌入进去，才是真正的计算机嵌入式应用。 操作系统的实时性在某些领域是至关重要的，比如工业控制、航空航天等领域。想像飞机正在空中飞行，如果嵌入式系统不能及时响应飞行员的控制指令，那么极有可能导致空难事故。有些嵌入式系统应用并不需要绝对的实时性，比如PDA播放音乐，个别音频数据丢失并不影响效果。这可以使用软实时的概念来衡量。

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”！

嵌入式操作系统实验一建立交叉编译环境

嵌入式操作系统实验一建 立交叉编译环境 Last updated on the afternoon of January 3, 2021

嵌入式操作系统实验报告 队友：张圣苗亚 实验内容 1、准备工作工作：安装virtualbox虚拟机工具，并安装系统、增强型工具，实现共享文件夹的自动挂载。 2、利用crosstool提供的脚本安装和相关资源编译面向的ARM的GCC工具。 详细内容1：安装虚拟机软件和虚拟机时要完成的主要步骤有：安装virtualbox，建立一台虚拟机，分配内存和硬盘，指定共享文件夹（主机和虚拟机可共同操作），指定操作系统镜像文件路径（相当于光盘，第一次启动时安装），安装虚拟操作系统，安装增强工具包，实现共享文件夹的自动挂载。有几点需要注意： 1、虚拟硬盘尽量分配大一些，之后再扩就比较麻烦。 2、共享文件夹不要有中文路径，不然挂载后看不到中文名称文件。 3、安装操作系统时，不能断网，需要下载各种资源，不然会异常。 详细内容2需要安装与脚本相关的工具，需要修改crosstool中的配置文件以指定编译的目标位arm-linux。需要修改需要的资源 实验步骤 实验准备： 在实验准备中，在安装完增强工具包（）并重启之后，需要实现对共享文件夹的自动挂载，只需要修改etc目录中的配置文件，是很多linux系统管理员的偏爱，因为凡是需要随系统自动启动的服务、程序等，都可以放在里面。 $sudomkdir/mnt/share $sudomount-tvboxsfembedded/mnt/shared 上面三句话实现了将共享文件夹embeded挂载到了share上。 gedit/etc/ 将第2句命令添加在exit之前，实现了自动挂载功能。 实验一 一、搭建编译环境 1、安装于脚本运行相关及其他的工具bison、flex、build-essential、patch、libncurses5-dev。

LInux嵌入式操作系统期末试题

简答题：请简单概括什么是嵌入式系统、并举出嵌入式系统的特点；（6分） 答: 嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可剪裁，适用于应用系统，对功能、可靠性、成本、体积、功耗等方面有特殊要求的专用计算机系统； 其特点如下： (1)嵌入式系统是面向特定系统应用的。 (2)嵌入式系统涉及计算机技术、微电子技术、电子技术、通信和软件等各个行业； 是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统； (3)嵌入式系统的硬件和软件都必须具有高度可定制性；只有这样才能适应嵌入式系统应用的需要，在产 品价格和性能方面具备竞争力； (4)嵌入式系统的生命周期相当长。 (5)嵌入式系统不具备本地系统开发能力，通常需要有一套专门的开发工具和环境。 嵌入式操作系统的优势：1.低成本开发系统 2.可应用多种硬件平台 3.可定制内核 4.性能优异 5.良好的网络支持 linux文件类型：1.普通文件2.目录文件3.链接文件4.设备文件a.块设备文件（硬盘：/dev/hda1）b.字符设备（串行端口接口设备） linux文件属性：访问权限：r:可读w:可写x:可执行用户级别：u:文件拥有者g:所属用户组o:其他用户第一个字符显示文件类型：- 普通 d 目录 l 链接… 简答题：（6分） linux目录结构：/bin 存放linux常用操作命令的执行文件（二进制文件） /boot 操作系统启动时所需要的程序 /dev Linux系统中使用的外部设备 /etc 系统管理时所需要的各种配置文件和子目录 /etc/rc.d Linux启动和关闭时要用到的脚本 /etc/rc.d/init Linux默认服务的启动脚本 /home 系统中默认用户工作根目录 /lib 存放系统动态链接共享库 /mnt软驱、光驱、硬盘的挂载点 /proc存放系统核心与执行程序所需信息、 /root超级用户登陆时的主目录 /sbin 存放管理员常用系统管理程序 /usr存放用户应用程序和文件 /var存放日志信息（答六点即可） 编写一个shell文件:创建studen01 –student30这30个用户，用户组为class1，之后编写shell文件，删除所有用户 操作步骤:1.打开Terminal（终端）： 2.输入vi shell 3.输入i 进入编辑模式 4.输入 #!/bin/bash groupadd class1 for((i=1；i<10;i++)) do username=student0$i

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

嵌入式系统实验报告

嵌入式系统实验报告文件排版存档编号：[UYTR-OUPT28-KBNTL98-UYNN208]

大连理工大学 本科实验报告 课程名称：嵌入式系统实验 学院（系）：电子信息与电气工程学部 专业：自动化 班级： 0804 学号： 学生姓名：何韬 2011年 11月 18日 大连理工大学实验报告 学院（系）：电信专业：自动化班级： 0804 姓名：何韬学号：组： ___ 实验时间： 2011-11-12 实验室： d108 实验台： 指导教师签字：成绩： 实验二ARM的串行口实验 一、实验目的和要求 见预习报告 二、实验原理和内容 见预习报告 三、主要仪器设备

硬件：ARM嵌入式开发平台、用于ARM7TDMI 的JTAG 仿真器、PC机Pentium100 以上、串口线。 软件：PC 机操作系统win98、Win2000 或WinXP 、ARM SDT 或集成开发环境、仿真器驱动程序、超级终端通讯程序。 四、实验步骤 见预习报告 五、核心代码 在主函数中实现将从串口0接收到的数据发送到串口0（） int main(void) { char c1[1]; char err; ARMTargetInit(); 通过调用OSTaskCreate()或OSTaskCreateExt()创建至少一个任务; . OSStart(); /ucos-ii/" /* uC/OS interface */ #include "../ucos-ii/add/" #include "../inc/" #include "../inc/sys/" #include "../src/gui/" #include <> #include <>

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