嵌入式系统教案(李震) -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
嵌入式系统教案(李震)
嵌入式系统教案 教材：《ARM9嵌入式系统设计—基于S3C2410与Linux（第二版）》，徐英慧，马忠梅，王磊，王琳编著，北京航空航天大学出版社 课时分配：理论课32学时，实验课8学时，共40学时 第1章嵌入式系统基础 一、教学目的： 介绍嵌入式系统的基本概念，包括嵌入式系统的概念、特点及应用，由本章了解嵌入式系统的基础知识，掌握嵌入式的发展方向。 学时分配：2学时 二、教学重点： 实时操作系统的多任务内核，实时操作系统的任务管理机制 三、教学难点： 理解和掌握嵌入式系统中任务间采用的共享数据结构和消息机制等两种通信方式，嵌入式系统的优先级继承，抢占式调度和非抢占式调度间的区别。 四、教学方法： 课题讲授及嵌入式系统在精细农业中的应用实例演示 五、教学过程设计：（2学时） 一、嵌入式系统概念 （一）嵌入式系统的定义 （二）嵌入式系统的组成 （三）嵌入式系统的特点 （四）嵌入式系统的应用 （五）实时系统 二、嵌入式处理器 （一）嵌入式处理器分类 （二）微控制器的定义及特点
（三）嵌入式微处理器的定义及特点，介绍主流的微处理器，包括ARM、MIPS、MC68K、PowerPC、X86微处理器等。 （四）DSP处理器的定义及特点 （五）片上系统的定义及特点 （六）典型的嵌入式处理器 三、嵌入式操作系统 （一）操作系统的概念和分类 （二）实时操作系统 （三）常见的嵌入式操作系统 四、实时操作系统的内核 （一）任务管理 （二）任务间的通信和同步 （三）存储器管理 （四）定时器和中断管理 五、嵌入式技术发展现状及趋势 六、思考题 1、什么是嵌入式系统它由哪几部分组成（作业） 2、嵌入式系统有何特点？（作业） 3、嵌入式处理器分为哪几类？ 4、ARM英文原意是什么它是一个怎样的公司其处理器有何特点 5、什么事实时系统实时系统有何特点如何划分 6、实时操作系统常用的任务调度算法有哪几种？ 第2章嵌入式系统开发过程 一、教学目的： 介绍嵌入式软件的开发过程和调试手段，使学生了解嵌入式软件与普通计算机软件在开发和调试上的区别。 学时分配：2学时
嵌入式习题答案Last revision on 21 December 2020
第一章习题答案 1.什么是嵌入式系统请列举几个常见的嵌入式系统。 答：根据国际电气和电子工程师协会（IEEE）的定义，嵌入式系统是控制、监视或者辅助设备、机器和生产线运行的装置（Devices used to control, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or plants)。这主要是从产品的应用角度加以定义的，由此可以看出嵌入式系统是软件和硬件的综合体，可以涵盖机械等附属装置。 目前被我国科学家普遍认同的定义是：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，对功能、可靠性、成本、体积、功耗要求严格的专用计算机系统。 常见的嵌入式系统：手机，DVD，路由器，核磁共振仪，全自动洗衣机。 2.嵌入式系统与通用计算机有哪些区别 答：(1) 以应用为中心；(2) 以计算机技术为基础(3) 软件和硬件可裁减(4) 对系统性能要求严格（5）软件的固件化（6）需要专用的开发工具 3.嵌入式系统的发展分为哪几个阶段 答：第一阶段：无操作系统的嵌入算法阶段。第二阶段：以嵌入式CPU为基础，以简单操作系统为核心的嵌入式系统。第三阶段：以嵌入式操作系统为标志的嵌入式系统。第四阶段：以基于Internet为标志的嵌入式系统。 4.请列举嵌入式系统的主要应用领域。 答：（1）工业控制领域（2）交通运输领域（3）消费电子产品（4）家电领域（5）通信领域（6）商业和金融领域（7）环境监测领域（8）医疗领域（9）建筑领域（10）军事国防领域（11）航天航空领域
三种常用的嵌入式操作系统分析与比较 摘要：提要三种常用的嵌入式操作系统——Palm OS、Windows CE、Linux；在此基础上、分析、比较这三种嵌入式操作系统，给出它们之间的异同点及各自的适用范围。 1 嵌入式系统与嵌入式操作系统 1.1 嵌入式系统 嵌入式系统是以嵌入式计算机为技术核心，面向用户、面向产品、面向应用，软硬件可裁减的，适用于对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性能有严格要求的专用计算机系统。 嵌入式系统应具有的特点是：高可靠性；在恶劣的环境或突然断电的情况下，系统仍然能够正常工作；许多嵌入式应用要求实时性，这就要求嵌入式操作系统具有实时处理能力；嵌入式系统和具体应用有机地结合在一起，它的升级换代也是具体产品同步进行；嵌入式系统中的软件代码要求高质量、高可靠性，一般都固化在只读存储器中或闪存中，也就是说软件要求固态化存储，而不是存储在磁盘等载体中。 1.2 嵌入式操作系统 嵌入式操作系统EOS （Embedded Operating System）是一种用途广泛的系统软件，过去它主要应用于工业控制和国防系统领域。EOS负责嵌入系统的全部软、硬件资源的分配、调度作，控制、协调并发活动；它必须体现其所在系统的特征，能够通过装卸某些模块来达到系统所要求的功能。目前，已推出一些应用比较成功的EOS产品系列。随着Internet技术的发展、信息家电的普及应用及EOS的微型化和专业化，EOS开始从单一的弱功能向高专业化的强功能方向发展。嵌入式操作系统在系统实时高效性、硬件的相关依赖性、软件固化以及应用的专用性等方面具有较为突出的特点。EOS是相对于一般操作系统而方的，它除具备了一般操作系统最基本的功能，如任务调度、同步机制、中断处理、文件处理等外，还有以下特点： ①可装卸性。开放性、可伸缩性的体系结构。 ②强实时性。EOS实时性一般较强，可用于各种设备控制当中。 ③统一的接口。提供各种设备驱动接口。
嵌入式系统作为近年来新兴的且发展很快的学科，它的应用越来越受到广大技术人员的重视。尤其起可移植性，显著的区别了通用操作系统。一款嵌入式操作系统通常运行在不同体系结构的处理器和开发板上，极大的方便了开发者开发与应用，节约了成本。 嵌入式操作系统作为移植支持嵌入式系统应用的操作系统软件，被广泛的运用于不同应用领域。纵观嵌入式系统40多年的历史，从无操作系统的嵌入式算法阶段到简单监控式的实时操作系统，一步又一步的到现在的以Internet为标志的嵌入式系统，一批又一批的先辈为其努力而奋斗。科技的革新，带动着社会的发展，人类的进步。大数据的时代必定属于我IT 人。以下我们聊一聊嵌入式系统及其移植性。 嵌入式操作系统大体分为商用型和免费型。 商用型主要是WindowsCE。Psos.os-9.qnx等其价格较为昂贵，开发成本高，广泛运用于通信。军事。航天等高端技术领域 免费型主要为Linux等主要运用于没有存储器管理单元的处理器而设置。 嵌入式基本操作共四步 主机和目标机的连接方式； UARA最经典90%的板子上，都支持的方式叫异部串行接口，也就是我们所说的串口。 USB串行接口 TCP/IP网络接口 Debug Jtag调试接口 补充说明 1.对于串口，通常用的有串口调试助手，putty工具等，工具很多，功能都差不多，会用一两款就可以； 2.对于USB线，当然必须要有USB的驱动才可以，一般芯片公司会提供，比如对于三星的芯片，USB下载主要由DNW软件来完成； 3.对于网线，则必须要有网络协议支持才可以 安装交叉编译器 方法一：分步编译和安装交叉编译工具链所需要的库和源代码，最终生成交叉编译工具链。该方法相对比较困难，适合想深入学习构建交叉工具链的读者。如果只是想使用交叉工具链，建议使用下列的方法二构建交叉工具链。 方法二：通过Crosstool-ng脚本工具来实现一次编译，生成交叉编译工具链，该方法相对于方法一要简单许多，并且出错的机会也非常少，建议大多数情况下使用该方法构建交叉编译工具链。 方法三：直接通过网上下载已经制作好的交叉编译工具链。该方法的优点不用多说，当然是简单省事，但与此同时该方法有一定的弊端就是局限性太大，因为毕竟是别人构建好的，也就是固定的，没有灵活性，所以构建所用的库以及编译器的版本也许并不适合你要编译的程序，同时也许会在使用时出现许多莫名其妙的错误 搭建主机
arm 嵌入式系统基础教程课后答案【篇一：arm 嵌入式系统基础教程习题答案周立功】 /p> 1 、举出3 个书本中未提到的嵌入式系统的例子。 答:红绿灯控制,数字空调,机顶盒 2、什么叫嵌入式系统 嵌入式系统：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、功耗严格要求的 专用计算机系统。 3、什么叫嵌入式处理器？嵌入式处理器分为哪几类？ 嵌入式处理器是为完成特殊的应用而设计的特殊目的的处理器。 嵌入式微处理器(embedded microprocessor unit, empu) 嵌入式微控制器(microcontroller unit, mcu) 嵌入式dsp 处理器(embedded digital signal processor, edsp) 嵌入式片上系统(system on chip) 4、什么是嵌入式操作系统？为何要使用嵌入式操作系统？ 是一段在嵌入式系统启动后首先执行的背景程序，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。再次，嵌入式实时操作系统充分发挥了32 位cpu 的多任务潜力。 第二章 1、嵌入式系统项目开发的生命周期分哪几个阶段？各自的具体任务 是什么？ 项目的生命周期一般分为识别需求、提出解决方案、执行项目和结 束项目 4 个阶段。识别需求阶段的主要任务是确认需求，分析投资 收益比，研究项目的可行性，分析厂商所应具备的条件。 提出解决方案阶段由各厂商向客户提交标书、介绍解决方案。 执行项目阶段细化目标，制定工作计划，协调人力和其他资源；定 期监控进展，分析项目偏差，采取必要措施以实现目标。 结束项目阶段主要包括移交工作成果，帮助客户实现商务目标；系 统交接给维护人员；结清各种款项。 2、为何要进行风险分析？嵌入式项目主要有哪些方面的风险？ 在一个项目中，有许多的因素会影响到项目进行，因此在项目进行 的初期，在客户和开发团队都还未投入大量资源之前，风险的评估
常见的嵌入式操作系统 分类：嵌入式操作系统2012-12-11 10:06 459人阅读评论(1) 收藏举报嵌入式操作系统 嵌入式操作系统与通用的操作相比较主要特点在于： 1．小内核，稳定可靠。 2．需要可装卸、可裁剪，以便能灵活应对各种不同的硬件平台。 3．面向应用，强实时性，可用于各种设备控制当中。 国际上常见的嵌入式操作系统大约有40种左，右如：Linux、uClinux、WinCE、PalmOS、Symbian、eCos、uCOS-II、VxWorks、pSOS、Nucleus、ThreadX 、Rtems 、QNX、INTEGRITY、OSE、C Executive 。他们基本可以分为两类，一类是面向控制、通信等领域的实时操作系统，如windriver公司的vxworks、isi的psos、qnx系统软件公司的qnx、ati的nucleus等；另一类是面向消费电子产品的非实时操作系统，这类产品包括个人数字助理(pda)、移动电话、机顶盒、电子书、webphone等，系统有Microsoft的WinCE，3Com 的Palm，以及Symbian和Google的Android等。 一、VxWorks VxWorks操作系统是美国WindRiver公司于1983年设计开发的一种嵌入式实时操作系统（RTOS），是T ornado嵌入式开发环境的关键组成部分。良好的持续发展能力、高性能的内核以及友好的用户开发环境，在嵌人式实时操作系统领域逐渐占据一席之地。VxWorks具有可裁剪微内核结构；高效的任务管理；灵活的任务间通讯；微秒级的中断处理；支持POSIX 1003．1b实时扩展标准；支持多种物理介质及标准的、完整的TCP/IP网络协议等。 然而其价格昂贵。由于操作系统本身以及开发环境都是专有的，价格一般都比较高，通常需花费10万元人民币以上才能建起一个可用的开发环境，对每一个应用一般还要另外收取版税。一般不通供源代码，只提供二进制代码。由于它们都是专用操作系统，需要专门的技术人员掌握开发技术和维护，所以软件的开发和维护成本都非常高。支持的硬件数量有限。 二、Windows CE Windows CE与Windows系列有较好的兼容性，无疑是Windows CE推广的一大优势。其中WinCE3.0是一种针对小容量、移动式、智能化、32位、了解设备的模块化实时嵌人式操
ARM的十一种嵌入式操作系统 ARM的十一种嵌入式操作系统 嵌入式LINUX 嵌入式Linux是将日益流行的Linux操作系统进行裁剪修改，使之能在嵌入式计算机系统上运行的一种操作系统。Linux做嵌入式 的优势，首先，Linux是开放源代码;其次，Linux的内核小、效率高，可以定制，其系统内核最小只有约134KB;第三，Linux是免费 的OS,Linux还有着嵌入式操作系统所需要的很多特色，突出的就是Linux适应于多种CPU和多种硬件平台而且性能稳定，裁剪性很好，开发和使用都很容易。同时，Linux内核的结构在网络方面是非常 完整的，Linux对网络中最常用的TCP/IP协议有最完备的支持。提 供了包括十兆、百兆、千兆的以太网络，以及无线网络， TokenRing(令牌环网)、光纤甚至卫星的支持。 移植步骤：1.Bootloader的移植;2.嵌入式Linux操作系统内核 的移植;3.嵌入式Linux操作系统根文件系统的创建;4.电路板上外 设Linux驱动程序的编写。 WinCE WinCE是微软公司嵌入式、移动计算平台的基础，它是一个开放的、可升级的32位嵌入式操作系统，是基于掌上型电脑类的电子设 备操作系统，它是精简的Windows95,WinCE的图形用户界面相当出色。WinCE是从整体上为有限资源的平台设计的多线程、完整优先权、多任务的操作系统。它的模块化设计允许它对于从掌上电脑到 专用的工业控制器的用户电子设备进行定制。操作系统的基本内核 需要至少200K的ROM。 一般来说，一个WinCE系统包括四层结构：应用程序、WinCE内 核映像、板级支持包(BSP)、硬件平台。而基本软件平台则主要由
嵌入式操作系统的移植 综述：嵌入式操作系统与通用操作系统的最显著的区别之一就是它的可移植性。一款嵌入式操作系统通常可以运行在不同体系结构的处理器和开发板上。为了使嵌入式操作系统可以在某款具体的目标设备上运行，嵌入式操作系统的编写者通常无法一次性完成整个操作系统的代码，而必须把一部分与具体硬件设备相关的代码作为抽象的接口保留出来，让提供硬件的OEM厂商来完成。这样才可以保证整个操作系统的可移植性。 一、移植的定义及其目的 由于嵌入式系统所使用的芯片型号多种多样,很多芯片不能直接兼容,所以通过修改部分代码,把能在甲芯片上运行的程序,也能在与之不完全兼容的乙芯片上正确运行,就叫移植. 嵌入式操作系统移植的目的是指使操作系统能在某个微处理器或微控制器上运行。 二、移植的方法与具体操作步骤 2.1 在进行移植时，我们的首要任务就是要建立一个最基本的开发环境。该环境具备一套跨平台开发工具。它包含有编译器、连接 器、除错器等，另外还要准备制作文档系统所需的软件。以ＰＣ机作为宿主机构建一套完整的交叉编译系统来调试目标板。而在目标平台上只需要准备一段开机程序，如Ether boot,Red boot等，此程序可以在除错阶段取得系统的映像（image）文件后启动或者直接从Flash room中来引导系统。一旦启动后就进入Linux操作系统，同时也可
以使用GDB server作为远端除错工具。 2.2 内核的移植 为了使Linux内核能在不同的目标平台上运行，要求我们根据平台的处理器类型和外围接口，对Linux内核文件进行正确的配置，同时。修改内核文件Linux移植的主要步骤。如果修改完Linux的内核文件，使其能在目标平台上正确跑起来，那么整个移植过程就基本完成了。 2.3 移植的具体步骤 （1）首先获取某一版本的Linux内核源码，根据具体的目标平台对源码进行必要的改写（主要是修改体系结构相关的部分）； （2）添加一部分外设驱动（如网卡驱动、USB驱动），打造一款适合于目标平台的新的操作系统，也就是常说的内核配置或内核定制；（3）对该系统进行针对目标平台的交叉编译，生成一个内核映象文件； （4）最后通过一些手段将该映象烧写到目标平台中。 三、移植过程中如何进行剪裁 3.1 进行方式 进行的方式必须有效率的建立系统，基本可行的方法有两种: （1）从其中一个发行版本中把不必要的部份全部删掉，留下我们想要的系统。 （2）把系统所有的功能依规格从新建立起来。 3.2开发环境 要建立一个最基本的开发环境，必需具备一套跨平台的开发工具
五大适合STM32的嵌入式操作系统 基于STM平台且满足实时控制要求操作系统，有以下5种可供移植选择。分别为μClinux、μC／OS-II、eCos、FreeRTOS和都江堰操作系统(djyos)。下面分别介绍这五种嵌入式操作系统的特点及不足。1、μClinuxμClinux是一种优秀的嵌入式Linux版本，其全称为micro-control Linux，从字面意思看是指微控制Linux。同标准的Linux相比， μClinux的内核非常小，但是它仍然继承了Linux操作系统的主要特性，包括良好的稳定性和移植性、强大的网络功能、出色的文件系统支持、标准丰富的API，以及TCP／IP网络协议等。因为没有MMU内存管理单元，所以其多任务的实现需要一定技巧。 μClinux在结构上继承了标准Linux的多任务实现方式，分为实时进程和普通进程，分别采用先来先服务和时间片轮转调度，仅针对中低档嵌入式CPU特点进行改良，且不支持内核抢占，实时性一般。 在内存管理上由于μClinux是针对没有MMU的处理器设计的，不能使用处理器的虚拟内存管理技术，只能采用实存储器管理策略。系统使用分页内存分配方式，在启动时对实际存储器进行分页。系统对内存的访问是直接的，操作系统对内存空间没有保护，多个进程可共享一个运行空间，所以，
即使是一个无特权进程调用一个无效指针也会触发一个地 址错误，并有可能引起程序崩溃甚至系统崩溃。 μClinux操作系统的中断管理是将中断处理分为两部分：顶半处理和底半处理。在顶半处理中，必须关中断运行，且仅进行必要的、非常少、速度快的处理，其他处理交给底半处理；底半处理执行那些复杂、耗时的处理，而且接受中断。因为系统中存在有许多中断的底半处理，所以会引起系统中断处理的延时。 μClinux对文件系统支持良好，由于μClinux继承了Linux完善的文件系统性能，它支持ROMFS、NFS、ext2、MS-DOS、JFFS等文件系统。但一般采用ROMFS文件系统，这种文件系统相对于一般的文件系统(如ext2)占用更少的空间。但是ROMFS文件系统不支持动态擦写保存，对于系统需要动态保存的数据须采用虚拟RAM盘／JFFS的方法进行处理。在对硬件的支持上，由于μClinux继承了Linux的大部分性能，所以至少需要512KB的RAM空间，lMB的ROM／Flash 空间。 在μClinux的移植方面，。μClinux是Linux针对嵌入式系统的一种改良，其结构比较复杂。移植μClinux，目标处理器除了需要修改与处理器相关的代码外，还需要足够容量的外部ROM和RAM。 综上可知，μClinux最大特点在于针对无MMU处理器设计，
第1章嵌入式系统概述 1,什么是嵌入式系统嵌入式系统的特点是什么 嵌入式系统概念: (1) IEEE对嵌入式系统的定义:用于控制,监视或者辅助操作机器和设备的装置. (2)一般定义: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. 嵌入式系统的特点: (1) 专用的计算机系统 (2) 必须满足环境要求 (3) 必须能满足对象系统的控制要求 (4) 是集成计算机技术与各行业应用的集成系统 (5) 具有较长的生命周期 (6) 软件固化在非易失性存储器中 (7) 必须能满足实时性要求 (8) 需要专用开发环境和开发工具 2,简单分析几种嵌入式操作系统的主要特点,包括嵌入式Linux,Windows CE,uCOS II 及VxWorks. (1)嵌入式Linux:有多个主流版本,根据应用需求,性能略有差别.μCLinux是Linux小型化后,适合于没有MMU的微处理器芯片而裁剪成的操作系统,μCLinux保持了传统Linux操作系统的主要特性,包括稳定,强大的网络和文件系统的支持,μCLinux裁剪了大量的Linux内核以缩小尺寸,适合像512KB RAM,1MB Flash这样小容量,低成本的嵌入式系统.RT_Linux即能兼容通常的Linux,又能保证强实时性. (2)Windows CE:开发平台主要为WinCE Platform Builder,有时也用EVC环境开发一些较上层的应用.WinCE开发难度远低于嵌入式Linux,实时性略低,常用于手机,PDA等手持设备中. (3)uCOS II:结构小巧,抢先式的实时嵌入式操作系统,具有执行效率高,占用空间小,可移植性强,实时性能好和可扩展性能等优点.主要用于小型嵌入式系统. (4) VxWorks: 集成开发环境为Tornado,Vxworks因出现稍早,实时性很强,并且内核可极微(最小8K),可靠性较高等.通常应用在通信设备等实时性要求较高的系统中. 第2章嵌入式处理器体系结构 1,具体说明ARM7TDMI的含义,其中的T,D,M,I分别代表什么 ARM7TDMI是ARM7处理器系列成员之一,采用V4T版本指令.T表示Thumb,该内核可从16位指令集切换到32位ARM指令集;D表示Debug,该内核中放置了用于调试的结构,支持片内Debug调试;M表示Multiplier,支持位乘法;I表示Embedded ICE ,内含嵌入式ICE宏单元,支持片上断点和观察点. 2,ARMV4及以上版本的CPSR的哪一位反映了处理器的状态若CPSR=0x000000090,分析系统状态.CPSR=0x000000090表示当前处理器工作于ARM状态,系统处于用户模式下. CPSR的BIT5(T)反映当前处理器工作于ARM状态或Thumb状态. 3,ARM有哪几个异常类型,为什么FIQ的服务程序地址要位于0x1C 在复位后,ARM处理器处于何种模式,何种状态 ARM的7种异常类型:复位RESET异常,未定义的指令UND异常,软件中断SWI异常,指令预取中止PABT异常,数据访问中止DABT异常,外部中断请求IRQ异常,快速中断请求FIQ 异常.在有快速中断发生时,CPU从0x1C处取出指令执行.ARM复位后处于管理模式,工作于ARM状态. 4,为什么要使用Thumb模式,与ARM代码相比较,Thumb代码的两大优势是什么
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
几种嵌入式实时操作系统地分析与比较 2008-07-04 20:54 VxWorks、μClinux、μC／OS-II和eCos是4种性能优良并被广泛应用地实时操作系统.本文通过对这4种操作系统地主要性能进行分析与比较，归纳出它们地选型依据和适用领域. 1. 4种操作系统地介绍 (1)VxWorks VxWorks是美国WindRiver公司地产品，是目前嵌入式系统领域中应用很广泛，市场占有率比较高地嵌入式操作系统.VxWorks实时操作系统由400多个相对独立、短小精悍地目标模块组成，用户可根据需要选择适当地模块来裁剪和配置系统；提供基于优先级地任务调度、任务间同步与通信、中断处理、定时器和内存管理等功能，内建符合POSIX(可移植操作系统接口)规范地内存管理，以及多处理器控制程序；并且具有简明易懂地用户接口，在核心方面甚至町以微缩到8 KB. (2) μC／OS-II μC／OS-II是在μC-OS地基础上发展起来地，是美国嵌入式系统专家Jean J．Labrosse用C语言编写地一个结构小巧、抢占式地多任务实时内核.μC／OS-II能管理64个任务，并提供任务调度与管理、内存管理、任务间同步与通信、时间管理和中断服务等功能，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. (3)μClinux μClinux是一种优秀地嵌入式Linux版本，其全称为micro-control Linux，从字面意思看是指微控制Linux.同标准地Linux相比，μClinux地内核非常小，但是它仍然继承了Linux操作系统地主要特性，包括良好地稳定性和移植性、强大地网络功能、出色地文件系统支持、标准丰富地API，以及TCP／IP网络协议等.因为没有MMU内存管理单元，所以其多任务地实现需要一定技巧. (4)eCos eCos(embedded Configurable operating system)，即嵌入式可配置操作系统.它是一个源代码开放地可配置、可移植、面向深度嵌入式应用地实时操作系统.最大特点是配置灵活，采用模块化设计，核心部分由小同地组件构成，包括内核、C语言库和底层运行包等.每个组件可提供大量地配置选项(实时内核也可作为可选配置)，使用eCos提供地配置工具可以很方便地配置，并通过不同地配置使得eCos能够满足不同地嵌入式应用要求. 2. 性能分析与比较 任务管理、任务及中断间地同步与通信机制、内存管理、中断管理、文件系统、对硬件地支持和系统移植这几方面是实时操作系统地主要性能.下面就从这几个方面着手对上述4种操作系统进行分析与比较. 2.1 任务管理 任务管理是嵌入式实时操作系统地核心和灵魂，决定了操作系统地实时性
填空 1、嵌入式系统是以应用为中心、以计算机技术为基础、软硬件可裁剪、适用于应用系统，对(功能)、(可靠性)、(成本)、(体积)、(功耗)严格要求的专用计算机系统。 2、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。 3、挂载设备到文件系统的命令是(mount)，从文件系统中卸载设备命令是(umounts)。 4、在系统提示符号输入vi及文件名称后，就进入vi全屏幕编辑画面，进入vi之后，是处于 (命令)模式，要切换到(编辑)模式才能够输入文字。 5、GCC的编译流程分为4个步骤，分别为：(预处理)，编译，(汇编)，链接。 6、Linux系统的设备分为三类：(字符设备)、(块设备)和网络设备。 7、操作系统的功能包(处理机管理)、(存储管理)、(设备管理)、(信息管理)、(作业管理)。 选择 1、下面哪点不是嵌入式操作系统的特点。(C) (A)内核精简(B)专用性强(C)功能强大(D)高实时性 2、嵌入式Linux下常用的文件系统不包括以下哪一项(A) (A)nfs(B)romfs(C)yaffs(D)jffs 3、下面关于Shell的说法，不正确的是：(D) (A)操作系统的外壳(B)用户与Linux内核之间的接口程序(C)一个命令语言解释器(D)一种和C语言类似的程序语言 4、在Bootloader（）模式下，目标机可以通过通信手段从主机更新系统。(B) (A)启动加载模式(B)下载模式(C)实时模式(D)保护模式 5、文件exer1的访问权限为rw-r--r--，现要增加所有用户的执行权限和同组用户的写权限，下列命令正确的是: (A) (A)chmoda+xg+wexer1(B)chmod765exer1(C)chmodo+xexer1(D)chmodg+wexer1 6、在vi编辑环境中，下面（）选项不是从命令行模式切换到插入模式。(C) (A)i(B)o(C)ESC(D)a 7、shell变量名命名中不包括()。(D) (A)字母(B)数字(C)下划线(D)括号 8、下列关于字符设备说法不正确的是()。(C) (A)以字节为单位逐个进行I/O操作(B)字符设备中的缓存是可有可无的 (C)支持随机访问(D)字符设备可以通过设备文件节点访问 9、以下哪一项是是硬盘设备文件（）。(B) (A)fd0(B)hda(C)eth1(D)ht0 10、共享内存通信机制的缺点是（）。(B) (A)需要花费额外的内存空间(B)需要使用额为的同步机制 (C)需要额外硬件支持(D)通信过程中需要反复读取内存，时间开销大 简答题 1.嵌入式操作系统在哪些方面较为突出的特点并请列举出4种目前较常用的手机嵌入 式操作系统。 四个方面：系统实时高效性硬件的相关依赖性软件固态化应用的专用性 四种手机操作系统：Window Mobile SymbianOSAndriod OSE
习题1 1. 嵌入式系统的概念的是什么？答：嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技 术为基础，软、硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统。（嵌入式系统是嵌入式到对象体系中的，用于执行独立功能的专用计算机系统。） 2. 嵌入式系统的特点是什么？ 答：系统内核小；专用性强；运行环境差异大；可靠性要求高；系统精简和高实时性操作系统；具有固化在非易失性存储器中的代码嵌入式系统开发和工作环境 4. 嵌入式系统的功能是什么？答：提供强大的网络服务小型化，低成本，低 功能；人性化的人机界面；完善的开发平台 5. 嵌入式系统的硬件平台由哪些部分组成？答：嵌入式系统的硬件是以嵌入式处理器为核心，由存储器I/O 单元电路，通信模块，外部设备必要的辅助接口组成的。 7. 嵌入式操作系统的主要特点是什么？答：体积小；实时性；特殊的开发调试环境。 8. 叙述嵌入式系统的分类。答：按嵌入式微处理器的位数分类可以分为4 位、 8 位、16 位、32 位和64 位等；按软件实时性需求分类可以分为非实时系统（如PDA）， 软实时系统（如消费类产品）和硬实时系统（如工业实时控制系统）按嵌入式系统的复杂程度分类可以分为小型嵌入式系统，中型嵌入式系统和复杂嵌入式系统。 习题2 处理器和工作状态有哪些？
答：ARM犬态：此时处理器执行32位的的字对齐的ARS旨令。 Thumb犬态：此时处理器执行16位的，半字对齐的Thumb旨令 2.叙述ARM9内部寄存器结构，并分别说明R13 R14 R15寄存器的 作用。 答：共有37个内部寄存器，被分为若干个组（BANK，这些寄存器包括31个通用寄存器，包括程序计数器（PC指针）6个状态寄存器。R13用作堆栈指针，R14称为子程序链接寄存器，R15用作程序计数器。处理器的工作模式有哪些？ 答：用户模式：ARM处理器正常的程序执行状态。 快速中断模式：用于高速数据传输或通道处理 外部中断模式：用于通用中断处理管理模式：操作系统使用的保护模式数据访问终止模式：当数据或指令预期终止时进入该模式，可用于虚拟存储器及存储保护 系统模式：运行具有特权的操作系统任务 未定义指令终止模式：当未定义的指令执行时进入该模式，可用 于支持硬件协处理器的软件仿真。 微处理器支持的数据类型有哪些？ 答：ARM微处理器中支持字节（8位）、半字（16位），字（32 位）
一下是网络收集的几种适合stm32的嵌入式操作系统，打算最近都移植一下，先做个记录。 基于STM平台且满足实时控制要求操作系统，有以下4种可供移植选择。分别为μClinux、μC／OS-II、eCos、FreeRTOS和都江堰操作系统(djyos)。下面分别介绍这四种嵌入式操作系统的特点及不足。 1、μClinux μClinux是一种优秀的嵌入式Linux版本，其全称为micro-control Linux，从字面意思看是指微控制Linux。同标准的Linux相比，μClinux的内核非常小，但是它仍然继承了Linux操作系统的主要特性，包括良好的稳定性和移植性、强大的网络功能、出色的文件系统支持、标准丰富的API，以及TCP／IP网络协议等。因为没有MMU内存管理单元，所以其多任务的实现需要一定技巧。 μClinux在结构上继承了标准Linux的多任务实现方式，分为实时进程和普通进程，分别采用先来先服务和时间片轮转调度，仅针对中低档嵌入式CPU 特点进行改良，且不支持内核抢占，实时性一般。 在内存管理上由于μClinux是针对没有MMU的处理器设计的，不能使用处理器的虚拟内存管理技术，只能采用实存储器管理策略。系统使用分页内存分配方式，在启动时对实际存储器进行分页。系统对内存的访问是直接的，操作系统对内存空间没有保护，多个进程可共享一个运行空间，所以，即使是一个无特权进程调用一个无效指针也会触发一个地址错误，并有可能引起程序崩溃甚至系统崩溃。 μClinux操作系统的中断管理是将中断处理分为两部分：顶半处理和底半处理。在顶半处理中，必须关中断运行，且仅进行必要的、非常少、速度快的处理，其他处理交给底半处理；底半处理执行那些复杂、耗时的处理，而且接受中断。因为系统中存在有许多中断的底半处理，所以会引起系统中断处理的延时。 μClinux对文件系统支持良好，由于μClinux继承了Linux完善的文件系统性能，它支持ROMFS、NFS、ext2、MS-DOS、JFFS等文件系统。但一般采用ROMFS 文件系统，这种文件系统相对于一般的文件系统(如ext2)占用更少的空间。但是ROMFS文件系统不支持动态擦写保存，对于系统需要动态保存的数据须采用虚拟RAM盘／JFFS的方法进行处理。
《嵌入式操作系统及编程》考试试卷（B卷）参考答案 一、填空题（每空1分，共10分） 1、嵌入式硬件系统，嵌入式软件系统。 2、Windows CE; uClinux（或Linux）。VxWorks，uC/OSII。 3、C++ 4、tar -zcf mydir.tar.bz2 mydir，tar -zxvf mydir.tar.bz2 5、make 二、选择题（每题2分，共20分） 1、C 2、C 3、B 4、A 5、B 6、A 7、B 8、D 9、B 10、A 三、简答题（每题7分，共49分） 1、以应用为中心，以计算机技术为基础，软件硬件可剪裁，（3分）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计算机系统。（4分） 2、 （7分） 3、 （7分） 4、（1）解压：tar –zxvf Linux-2.4.18.tar.gz。 （2）修改Makefile文件，其中：SUBARCH :=arm CROSS_COMPILE = arm-linux- （3分）（3）运行make menuconfig; （4）make; （4分）5、（1）tar –jxvf vivi-2410.tar.bz2 （2）cd vivi-2410; （3分）
（3）make menuconfig; （4）make （4分）6、（1）tar -jxvf busybox-1.12.1.tar.bz2 （2）make menuconfig （3）make install （3分）（4）构建根文件系统：创建顶层目录，创建设备节点，创建inittab,创建sysinit脚本。 （5）创建根文件系统映像文件（4分）7、 （7分） 四、应用题（1题10分，2题11分，共21分） 1、（1）运行source x86QT/export.sh建立LCD和设置开发环境变量； （2）运行x86QT/qt-2.3.2/bin/desinger 建立QT的form窗口； （3）保存form窗口到磁盘,如：rbz/win.ui。 （4） vi main.cpp文件到保存的路径rbz下 （5） cd arm2410QT；运行source export.sh （6）创建win.pro工程文件：/root/arm2410QT/tmake-1.13/bin/progen -t app.t -o win.pro （7）创建Makefile文件：/root/arm2410QT/tmake-1.13/bin/tmake -o Makefile win.pro （8）创建bi文件win: make （5分）（9）挂接/usr/lib库到目标机上：mount –t nfs 192.168.0.21:/usr /mnt/yaffs/nfs （10）设置目标机上运行QT程序的环境变量： export QTDIR=/mnt/yaffs/nfs export LD_LIBRARY_PATH=$QTDIR/lib:$LD_LIBRARY_PATH （11）在目标机上运行：./win –qws （5分）2、（1）main.c程序： int main() { int x=1; int y=2; Printf(“%d”,x*y); } （5分）（2） 1）：gcc -E main.c -o outfile1 2）：gcc -S main.c 3）：gcc -c main.c （6分）
常见的四种嵌入式操作系统 嵌入式操作系统EOS(Embedded Operating System)又称实时操作系统RTOS（Real Time Operation System）是一种支持嵌入式系统应用的操作系统软件，它是嵌入式系统(包括硬、软件系统)极为重要的组成部分，通常包括与硬件相关的底层驱动软件、系统核、设备驱动接口、通信协议、图形界面、标准化浏览器Browser 等。嵌入式操作系统具有通用操作系统的基本特点，如能够有效管理越来越复杂的系统资源；能够把硬件虚拟化，使得开发人员从繁忙的驱动程序移植和维护中解脱出来；能够提供库函数、驱动程序、工具集以及应用程序。嵌入式操作系统负责嵌入式系统的全部软、硬件资源的分配、调度、控制、协调并发活动；它必须体现其所在系统的特征，能够通过装卸某些模块来达到系统所要求的功能。 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。 到目前为止，商业化嵌入式操作系统的发展主要受到用户嵌入式系统的功能需求、硬件资源以及嵌入式操作系统自身灵活性的制约。
而随着嵌入式系统的功能越来越复杂，硬件所提供的条件越来越好，选择嵌入式操作系统也就越来越有必要了。到了高端产品的阶段，可以说采用商业化嵌入式操作系统是最经济可行的方案，而这个阶段的应用也为嵌入式操作系统的发展指出了方向现在主流的嵌入式操作系统包括Linux、VxWorks、Windows CE、μC/OSⅡ等。 （一）嵌入式Linux 这是嵌入式操作系统的一个新成员，其最大的特点是源代码公开并且遵循GPL协议，在近一年多以来成为研究热点，据IDG预测嵌入式Linux将占未来两年的嵌入式操作系统份额的50%。 由于其源代码公开，人们可以任意修改，以满足自己的应用，并且查错也很容易。遵从GPL，无须为每例应用交纳许可证费。有大量的应用软件可用。其中大部分都遵从GPL，是开放源代码和免费的。可以稍加修改后应用于用户自己的系统。有大量的免费的优秀的开发工具，且都遵从GPL，是开放源代码的。有庞大的开发人员群体。无需专门的人才，只要懂Unix/Linux和C语言即可。随着Linux在中国的普及，这类人才越来越多。所以软件的开发和维护成本很低。优秀的网络功能，这在Internet时代尤其重要。稳定——这是Linux本身具备的一个很大优点。核精悍，运行所需资源少，十分适合嵌入式应用。 支持的硬件数量庞大。嵌入式Linux和普通Linux并无本质区别，PC 上用到的硬件嵌入式Linux几乎都支持。而且各种硬件的驱动程序源代码都可以得到，为用户编写自己专有硬件的驱动程序带来很大方
《嵌入式系统》试题 闭卷答题时间:30分钟 一、填空题(请将答案填入题后括号中)：共10小题，每小题2分，满分20分。 1、一般而言，嵌入式系统的构架可以分为4个部分：分别是（）、存储器、输入/输出和软件，一般软件亦分为操作系统相关和（）两个主要部分。 2、根据嵌入式系统使用的微处理器，可以将嵌入式系统分为嵌入式微控制器，（），（）以及片上系统。 3、操作系统是联接硬件与应用程序的系统程序，其基本功能有（）、进程间通信、（）、I/O资源管理。 4、从嵌入式操作系统特点可以将嵌入式操作系统分为（）和分时操作系统，其中实时系统亦可分为（）和软实时系统。 5、内核负责管理各个任务，或者为每个任务分配CPU时间，并且负责任务之间的（），内核的基本服务是（）。 6、嵌入式开发一般采用（）方式，其中宿主机一般是指（）。 7、哈佛体系结构数据空间和地址空间（），ARM7TDMI采用（）的内核架构,ARM920T采用（）的内核架构。 采用（）级流水线结构，ARM920TDMI采用（）级流水线。 9.按操作系统的分类可知，Dos操作系统属于顺序执行操作系统，Unix 操作系统属于（）操作系统，VxWorks属于（）操作系统。 10、ARM7TDMI中，T表示支持16位Thumb指令集，D表示（），M表示内嵌乘法器Multiplier，I表示（），支持在线断点和调试。 二、选择题(请将答案填入题后括号中)：共10小题，每小题2分，满分20分。 1、要使CPU能够正常工作，下列哪个条件不是处理器必须满足的。（） (A)处理器的编译器能够产生可重入代码（B）在程序中可以找开或者关闭中断(C)处理器支持中断，并且能产生定时中断（D）有大量的存储空间 2、下面哪种操作系统最方便移植到嵌入式设备中。（） (A)DOS （B）unix (C)Windowsxp （D）linux 3、下面哪个选项不是SUB设备的特点。（） (A)串行通信方式（B）不可热拨插 (C)分HOST、DEVICE和HUB （D）通信速率比RS232快 4、下面哪种嵌入式操作系统很少用于手机终端设备上。（） (A)Symbian （B）WinCE (C)uc/os （D）linux 5、以下哪项关于SRAM和DRAM的区别是不对。（） (A)SRAM比DRAM慢（B）SRAM比DRAM耗电多 (C)DRAM存储密度比SRAM高得多（D）DRM需要周期性刷新 6、uc/os操作系统不包含以下哪几种状态。（） (A)运行（B）挂起 (C)退出（D）休眠 7、0x07&0x11的运算结果是。（） (A)0x01 （B）0x11 (C)0x17 （D）0x07 8、以下哪种方式不是uc/os操作系统中任务之间通信方式。（） (A)信号量（B）消息队列 (C)邮件（D）邮箱 9、以下哪种方式不是文件系统的格式。（） (A)FAT （B）DOS (C)NTFS （D）Ext 10、在将uc/os操作系统移植到ARM处理器上时，以下哪些文件不需要修改。（） (A) （B） (C) （D）OSTaskInit 三、判断题：共5小题，每小题2分，满分10分。 1、所有的电子设备都属于嵌入式设备。（） 2、冯诺依曼体系将被哈佛总线所取代。（） 3、嵌入式linux操作系统属于免费的操作系统。（） 4、移植操作系统时需要修改操作系统中与处理器直接相关的程序。（） 5、的最大通信速率为12M/S。（） 简答题：共2小题，每小题10分，满分20分。 1、根据嵌入式系统的特点，写出嵌入式系统的定义。 2、试分析实时操作系统的工作状态特点及相互之间的转换。