嵌入式系统体系结构
嵌入式系统体系结构：
嵌入式系统的组成包含了硬件层、中间层、系统软件层和应用软件层。
1、硬件层：嵌入式微处理器、存储器、通用设备接口和I/O接口。
嵌入式核心模块=微处理器+电源电路+时钟电路+存储器
Cache：位于主存和嵌入式微处理器内核之间，存放的是最近一段时间微处理器使用最多的程序代码和数据。它的主要目标是减小存储器给微处理器内核造成的存储器访问瓶颈，使处理速度更快。
2、中间层(也称为硬件抽象层HAL或者板级支持包BSP).
它将系统上层软件和底层硬件分离开来，使系统上层软件开发人员无需关系底层硬件的具体情况，根据BSP层提供的接口开发即可。BSP有两个特点：硬件相关性和操作系统相关性。
设计一个完整的BSP需要完成两部分工作：
A、嵌入式系统的硬件初始化和BSP功能。
片级初始化：纯硬件的初始化过程，把嵌入式微处理器从上电的默认状态逐步设置成系统所要求的工作状态。
板级初始化：包含软硬件两部分在内的初始化过程，为随后的系统初始化和应用程序建立硬件和软件的运行环境。
系统级初始化：以软件为主的初始化过程，进行操作系统的初始化。
B、设计硬件相关的设备驱动。
3、系统软件层：由RTOS、文件系统、GUI、网络系统及通用组件模块组成。
RTOS是嵌入式应用软件的基础和开发平台。
4、应用软件：由基于实时系统开发的应用程序组成。
嵌入式芯片体系结构介绍
1.嵌入式微处理器(Micro Processor Unit，MPU)
嵌入式微处理器是由通用计算机中的CPU演变而来的。它的特征是具有32位以上的处理器，具有较高的性能，当然其价格也相应较高。但与计算机处理器不同的是，在实际嵌入式应用中，只保留和嵌入式应用紧密相关的功能硬件，去除其他的冗余功能部分，这样就以最低的功耗和资源实现嵌入式应用的特殊要求。和工业控制计算机相比，嵌入式微处理器具有体积小、重量轻、成本低、可靠性高的优点。目前主要的嵌入式处理器类型有Am186/88、386EX、SC-400、Power PC、68000、MIPS、ARM/ StrongARM系列等。其中Arm/StrongArm是专为手持设备开发的嵌入式微处理器，属于中档的价位。
Power PC：
由IBM、Apple和Motorola联合开发，并制造出基于PowerPC的多处理器计算机。PowerPC架构具有可伸缩性好、方便灵活的特点。主要有以下产品使用Power PC微处理器
苹果公司：Power Macintosh系列、PowerBook系列(1995年以后的产品)、iBook系列、iMac系列(2005年以前的产品)、eMac系列产品。
任天堂：GameCube 和 Wii。
Sony：PlayStation 3。
MIPS：
MIPS是世界上很流行的一种RISC处理器。MIPS的意思“无内部互锁流水级的微处理器”(Microprocessor wi thout interlocked piped stages)，其机制是尽量利用软件办法避免流水线中的数据相关问题。它最早是在80年代初期由斯坦福(Stanford)大学Hennessy教授领导的研究小组研制出来的。MIPS公司的R系列就是在此基础上开发的RISC工业产品的微处理器。这些系列产品为很多计算机公司采用构成各种工作站和计算机系统。MIPS技术公司是美国著名的芯片设计公司，它采用精简指令系统计算结构(RISC)来设计芯片。和英特尔采用的复杂指令系统计算结构(CISC)相比，RISC具有设计更简单、设计周期更短等优点，并可以应用更多先进的技术，开发更快的下一代处理器。MIPS是出现最早的商业RISC架构芯片之一，新的.架构集成了所有原来MIPS指令集，并增加了许多更强大的功能。MIPS处理器是八十年代中期RISC CPU设计的一大热点。MIPS是卖的最好的RISC CPU，可以从任何地方，如Sony， Nintendo的游戏机，Cisco的路由器和SGI超级计算机，看见MIPS产品在销售。目前随着RISC体系结构遭到x86芯片的竞争，MIPS有可能是起初RISC CPU设计中唯一的一个在本世纪盈利的。和英特尔相比，MIPS的授权费用比较低，也就为除英特尔外的大多数芯片厂商所采用。
2.嵌入式微控制器(Microcontroller Unit, MCU)
嵌入式微控制器的典型代表是单片机，从70年代末单片机出现到今天，虽然已经经过了20多年的历史，但这种8位的电子器件目前在嵌入式设备中仍然有着极其广泛的应用。单片机芯片内部集成ROM/EPROM、RAM、总线、总线逻辑、定时/计数器、看门狗、I/O、串行口、脉宽调制输出、A/D、D/A、Flash RAM、EEPROM等各种必要功能和外设。和嵌入式微处理器相比，微控制器的最大特点是单片化，体积大大减小，从而使功耗和成本下降、可靠性提高。微控制器是目前嵌入式系统工业的主流。微控制器的片上外设资源一般比较丰富，适合于控制，因此称微控制器。由于MCU低廉的价格，优良的功能，所以拥有的品种和数量最多，比较有代表性的包括8051、MCS-251、MCS-96/196/296、P51XA、C166/167、68K系列以及 MCU 8XC930/931、C540、C541，并且有支持I2C、CAN-Bus、LCD及众多专用MCU和兼容系列。目前MCU占嵌入式系统约70%的市场份额。近来Atmel出产的Avr单片机由于其集成了FPGA等器件，所以具有很高的性价比，势必将推动单片机获得更高的发展。
3.嵌入式DSP处理器(Embedded Digital Signal Processor, EDSP)
DSP处理器是专门用于信号处理方面的处理器，其在系统结构和指令算法方面进行了特殊设计，具有很高的编译效率和指令的执行速度。在数字滤波、FFT、谱分析等各种仪器上DSP获得了大规模的应用。DSP的理论算法在70年代就已经出现，但是由于专门的DSP处理器还未出现，所以这种理论算法只能通过MPU 等由分立元件实现。MPU较低的处理速度无法满足DSP的算法要求，其应用领域仅仅局限于一些尖端的高科技领域。随着大规模集成电路技术发展，1982年世界上诞生了首枚DSP芯片。其运算速度比MPU快了几十倍，在语音合成和编码解码器中得到了广泛应用。至80年代中期，随着CMOS技术的进步与发展，第二代基于CMOS工艺的DSP芯片应运而生，其存储容量和运算速度都得到成倍提高，成为语音处理、图像硬件处理技术的基础。到80年代后期，DSP的运算速度进一步提高，应用领域也从上述范围扩大到了通信和计算机方面。90年代后，DSP发展到了第五代产品，集成度更高，使用范围也更加广阔。目前最为广泛应用的是TI的TMS320C2000/C5000系列，另外如Intel的MCS-296和Siemens的TriCore也有各自的应用范围。根据芯片厂商采用不同的IP核，可以分为以下几类：
StarCore
Freescale
飞思卡尔数字信号处理器采用StarCore技术，是业内最高性能的可编程器件，可满足基带、航空航天、国防、医疗和测试与测量市场的需求。我们设计的StarCore DSP系列产品提供全面灵活扩展的解决方案，帮助客户加快产品上市。StarCore DSP具有低功耗、低成本的显著特点，是下一代设计的理想解决方案。通过新一代创新实现更加智能的世界。多核芯片主要包括：MSC8122: 带有以太网的四核16位DSP，MSC8126: 带有以太网、TCOP和VCOP的四核16位DSP，
MSC8144: 四核DSP，MSC8152: 高性能双核DSP，MSC8154: 高性能四核DSP，
MSC8154E: 带有安全功能的高性能四核DSP，MSC8156: 高性能六核DSP，MSC8156E: 带有安全功能的高性能六核DSP，MSC8157: MSC8157宽带无线接入DSP，MSC8158: MSC8158宽带无线接入DSP，MSC8252: 高性能双核DSP，MSC8254: 高性能四核DSP，MSC8256: 高性能六核DSP 。单核芯片主要包括： MSC8151: 高性能单核DSP，MSC8251: 高性能单核DSP。
4.嵌入式片上系统(System On Chip)
SoC追求产品系统最大包容的集成器件，是目前嵌入式应用领域的热门话
题之一。SOC最大的特点是成功实现了软硬件无缝结合，直接在处理器片内嵌入操
作系统的代码模块。而且SOC具有极高的综合性，在一个硅片内部运用VHDL等硬
件描述语言，实现一个复杂的系统。用户不需要再像传统的系统设计一样，绘制庞大复杂的电路板，一点点的连接焊制，只需要使用精确的语言，综合时序设计直接在器件库中调用各种通用处理器的标准，然后通过仿真之后就可以直接交付芯片厂商进行生产。由于绝大部分系统构件都是在系统内部，整个系统就特别简洁，不仅减小了系统的体积和功耗，而且提高了系统的可靠性，提高了设计生产效率。由于SOC往往是专用的，所以大部分都不为用户所知，比较典型的SOC产品是Philips
的Smart XA。少数通用系列如Siemens的TriCore，Motorola的M-Core，某些ARM系列器件，Echelon和Motorola联合研制的Neuron芯片等。预计不久的将
来，一些大的芯片公司将通过推出成熟的、能占领多数市场的SOC芯片，一举击退竞争者。SOC芯片也将在声音、图像、影视、网络及系统逻辑等应用领域中发挥重
要作用。
课程作业 成绩：
前言 嵌入式系统是基于单片机的一种升级版,它是以应用为中心、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。 我们可从几方面来理解嵌入式系统： 1.嵌入式系统是面向用户、面向产品、面向应用的，它必须与具体应用相结合才会具有生命力、才更具有优势。因此可以这样理解上述三个面向的含义，即嵌入式系统是与应用紧密结合的，它具有很强的专用性，必须结合实际系统需求进行合理的裁减利用。 2.嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术和各个行业的具体应用相结合后的产物，这一点就决定了它必然是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。所以，介入嵌入式系统行业，必须有一个正确的定位。例如Palm之所以在PDA领域占有70%以上的市场，就是因为其立足于个人电子消费品，着重发展图形界面和多任务管理；而风河的Vxworks之所以在火星车上得以应用，则是因为其高实时性和高可靠性。 3.嵌入式系统必须根据应用需求对软硬件进行裁剪，满足应用系统的功能、可靠性、成本、体积等要求。所以，如果能建立相对通用的软硬件基础，然后在其上开发出适应各种需要的系统，是一个比较好的发展模式。目前的嵌入式系统的核心往往是一个只有几K到几十K微内核，需要根据实际的使用进行功能扩展或者裁减，但是由于微内核的存在，使得这种扩展能够非常顺利的进行。
目录 第一章嵌入式系统的定义组成和体系结构 1.1 嵌入式系统的定义 (1) 1.2 嵌入式系统的体系结构 (2) 1.3嵌入式系统的组成 (4) 第二章嵌入式操作系统和嵌入式软件的编写 2.1 嵌入式操作系统 (5) 2.2嵌入式Linux的开发流程的步骤 (6) 2.3 嵌入式系统的调试 (7) 第三章总结 (9)
嵌入式系统介绍 一什么是嵌入式系统 嵌入式系统一般指非PC系统，有计算机功能但又不称之为计算机的设备或器材。它是以应用为中心，软硬件可裁减的，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性严格要求的专用计算机系统。简单地说，嵌入式系统集系统的应用软件与硬件于一体，类似于PC中BIOS的工作方式，具有软件代码小、高度自动化、响应速度快等特点，特别适合于要求实时和多任务的体系。嵌入式系统主要由嵌入式处理器、相关支撑硬件、嵌入式操作系统及应用软件系统等组成，它是可独立工作的“器件”。 嵌入式系统几乎包括了生活中的所有电器设备，如掌上PDA、移动计算设备、电视机顶盒、手机上网、数字电视、多媒体、汽车、微波炉、数字相机、家庭自动化系统、电梯、空调、安全系统、自动售货机、蜂窝式电话、消费电子设备、工业自动化仪表与医疗仪器等。 嵌入式系统的硬件部分，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。嵌入式系统有别于一般的计算机处理系统，它不具备像硬盘那样大容量的存储介质，而大多使用EPROM、EEPROM或闪存(Flash Memory)作为存储介质。软件部分包括操作系统软件(要求实时和多任务操作)和应用程序编程。应用程序控制着系统的运作和行为；而操作系统控制着应用程序编程与硬件的交互作用。 二嵌入式处理器 嵌入式系统的核心是嵌入式微处理器。嵌入式微处理器一般具备4个特点：(1)对实时和多任务有很强的支持能力，能完成多任务并且有较短的中断响应时间，从而使内部的代码和实时操作系统的执行时间减少到最低限度；(2)具有功能很强的存储区保护功能，这是由于嵌入式系统的软件结构已模块化，而为了避免在软件模块之间出现错误的交叉作用，需要设计强大的存储区保护功能，同时也有利于软件诊断；(3)可扩展的处理器结构，以能迅速地扩展出满足应用的高性能的嵌入式微处理器；(4)嵌入式微处理器的功耗必须很低，尤其是用于便携式的无线及移动的计算和通信设备中靠电池供电的嵌入式系统更是如此，功耗只能为mW甚至μW级。 据不完全统计，目前全世界嵌入式处理器的品种总量已经超过1000种，流行的体系结构有30多个系列。其中8051体系占多半，生产这种单片机的半导体厂家有20多个，共350多种衍生产品，仅Philips就有近100种。现在几乎每个半导体制造商都生产嵌入式处理器，越来越多的公司有自己的处理器设计部门。嵌入式处理器的寻址空间一般从64kB到16MB，处理速度为0.1~2000MIPS，常用封装8~144个引脚。
嵌入式系统体系结构 嵌入式系统体系结构： 嵌入式系统的组成包含了硬件层、中间层、系统软件层和应用软件层。 1、硬件层：嵌入式微处理器、存储器、通用设备接口和I/O接口。 嵌入式核心模块=微处理器+电源电路+时钟电路+存储器 Cache：位于主存和嵌入式微处理器内核之间，存放的是最近一段时间微处理器使用最多的程序代码和数据。它的主要目标是减小存储器给微处理器内核造成的存储器访问瓶颈，使处理速度更快。 2、中间层(也称为硬件抽象层HAL或者板级支持包BSP). 它将系统上层软件和底层硬件分离开来，使系统上层软件开发人员无需关系底层硬件的具体情况，根据BSP层提供的接口开发即可。BSP有两个特点：硬件相关性和操作系统相关性。 设计一个完整的BSP需要完成两部分工作： A、嵌入式系统的硬件初始化和BSP功能。 片级初始化：纯硬件的初始化过程，把嵌入式微处理器从上电的默认状态逐步设置成系统所要求的工作状态。 板级初始化：包含软硬件两部分在内的初始化过程，为随后的系统初始化和应用程序建立硬件和软件的运行环境。 系统级初始化：以软件为主的初始化过程，进行操作系统的初始化。 B、设计硬件相关的设备驱动。 3、系统软件层：由RTOS、文件系统、GUI、网络系统及通用组件模块组成。 RTOS是嵌入式应用软件的基础和开发平台。 4、应用软件：由基于实时系统开发的应用程序组成。 嵌入式芯片体系结构介绍 1.嵌入式微处理器(Micro Processor Unit，MPU)
嵌入式微处理器是由通用计算机中的CPU演变而来的。它的特征是具有32位以上的处理器，具有较高的性能，当然其价格也相应较高。但与计算机处理器不同的是，在实际嵌入式应用中，只保留和嵌入式应用紧密相关的功能硬件，去除其他的冗余功能部分，这样就以最低的功耗和资源实现嵌入式应用的特殊要求。和工业控制计算机相比，嵌入式微处理器具有体积小、重量轻、成本低、可靠性高的优点。目前主要的嵌入式处理器类型有Am186/88、386EX、SC-400、Power PC、68000、MIPS、ARM/ StrongARM系列等。其中Arm/StrongArm是专为手持设备开发的嵌入式微处理器，属于中档的价位。 Power PC： 由IBM、Apple和Motorola联合开发，并制造出基于PowerPC的多处理器计算机。PowerPC架构具有可伸缩性好、方便灵活的特点。主要有以下产品使用Power PC微处理器 苹果公司：Power Macintosh系列、PowerBook系列(1995年以后的产品)、iBook系列、iMac系列(2005年以前的产品)、eMac系列产品。 任天堂：GameCube 和 Wii。 Sony：PlayStation 3。 MIPS： MIPS是世界上很流行的一种RISC处理器。MIPS的意思“无内部互锁流水级的微处理器”(Microprocessor wi thout interlocked piped stages)，其机制是尽量利用软件办法避免流水线中的数据相关问题。它最早是在80年代初期由斯坦福(Stanford)大学Hennessy教授领导的研究小组研制出来的。MIPS公司的R系列就是在此基础上开发的RISC工业产品的微处理器。这些系列产品为很多计算机公司采用构成各种工作站和计算机系统。MIPS技术公司是美国著名的芯片设计公司，它采用精简指令系统计算结构(RISC)来设计芯片。和英特尔采用的复杂指令系统计算结构(CISC)相比，RISC具有设计更简单、设计周期更短等优点，并可以应用更多先进的技术，开发更快的下一代处理器。MIPS是出现最早的商业RISC架构芯片之一，新的.架构集成了所有原来MIPS指令集，并增加了许多更强大的功能。MIPS处理器是八十年代中期RISC CPU设计的一大热点。MIPS是卖的最好的RISC CPU，可以从任何地方，如Sony， Nintendo的游戏机，Cisco的路由器和SGI超级计算机，看见MIPS产品在销售。目前随着RISC体系结构遭到x86芯片的竞争，MIPS有可能是起初RISC CPU设计中唯一的一个在本世纪盈利的。和英特尔相比，MIPS的授权费用比较低，也就为除英特尔外的大多数芯片厂商所采用。 2.嵌入式微控制器(Microcontroller Unit, MCU)
问答题 1．什么是嵌入式系统，它由哪几部分组成？嵌入式系统是指操作系统和功能软件集成于计算机硬件系统之中。简单的说就是系统的应用软件与系统的硬件一体化，类似与BIOS的工作方式。具有软件代码小，高度自动化，响应速度快等特点。特别适合于要求实时的和多任务的体系。根据IEEE的定义：嵌入式系统是“用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置”。简单地讲就是嵌入到对象体中的专用计算机系统。嵌入式系统一般有3个主要的组成部分：硬件、实时操作系统以及应用软件。硬件：包括处理器、存储器、输入输出设备、其他部分辅助系统等。实时操作系统：用于管理应用软件，并提供一种机制，使得处理器分时地执行各个任务并完成一定的时限要求.应用软件：实现具体业务逻辑功能。 2．嵌入式系统的三要素是什么？嵌入式系统的三要素是嵌入、专用、计算机；其中嵌入性指的是嵌入到对象体系中，有对象环境要求；专用性是指软、硬件按对象要求裁减；计算机指实现对象的智能化功能。广义地说一个嵌入式系统就是一个具有特定功能或用途的计算机软硬件集合体。即以应用为中心、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．列举五种以上的嵌入式实时操作系统？嵌入式实时操作系统是指操作系统本身要能在一个固定时限内对程序调用（或外部事件）做出正确的反应，亦即对时序与稳定性的要求十分严格。目前国际较为知名的有：VxWorks、NeutrinoRTOS、Nucleus Plus、OS/9、VRTX、LynuxOS，RTLinux、BlueCat RT等。 4．嵌入式系统一般由几层组成？简单介绍其作用？嵌入式系统一般由硬件层、中间层、软件层和功能层组成。其作用分别如下：（1）硬件层：由嵌入式微处理器、外围电路和外设组成。外围电路有：电源电路、复位电路、调试接口和存储器电路，就构成一个嵌入式核心控制模块。操作系统和应用程序都可以固化在ROM或者Flash中。为方便使用，有的模块在此基础上增加了LCD、键盘、USB接口，以及其他一些功能的扩展电路。（2）中间层：硬件层与软件层之间为中间层，也称为BSP（Board Support Package，板级支持包）。作用：将系统软件与底层硬件部分隔离，使得系统的底层设备驱动程序与硬件无关；功能：一般应具有相关硬件的初始化、数据的输入/输出操作和硬件设备的配置等功能。BSP是主板硬件环境和操作系统的中间接口，是软件平台中具有硬件依赖性的那一部分，主要目的是为了支持操作系统，使之能够更好地运行于硬件主板上。（3）软件层：主要是操作系统，有的还包括文件系统、图形用户接口和网络系统等。操作系统是一个标准的内核，将中断、I/O、定时器等资源都封装起来，以方便用户使用。（4）功能层：由基于操作系统开发的应用程序组成，用来完成对被控对象的控制功能。功能层是面向被控对象和用户的，为了方便用户操作，往往需要具有友好的人机界面。 5．简述嵌入式系统中非占先式与占先式调度算法的区别？非占先式调度法也称作合作型多任务，各个任务彼此合作共享一个CPU。中断服务可以使一个高优先级的任务由挂起状态变为就绪状态。但中断服务以后控制权还是回到原来被中断了的那个任务，直到该任务主动放弃CPU的使用权时，那个高优先级的任务才能获得CPU的使用权。当系统响应时间很重要时，要使用占先式内核。最高优先级的任务一旦就绪，总能得到CPU的控制权。当一个运行着的任务使一个比它优先级高的任务进入了就绪态，当前任务的CPU使用权就被剥夺了，或者说被挂起了，那个高优先级的任务立刻得到了CPU的控制权。 6．硬实时操作系统，软实时操作系统以及两者的区别？在实时系统中，如果系统在指定的时间内未能实现某个确定的任务，会导致系统的全面失败，这样的系统被称为强实时系统或硬实时系统。强实时系统响应时间一般在毫秒或微秒级。在弱实时系统中，虽然响应时间同样重要，但是超时却不会发生致命的错误。其系统响应时间在毫秒至秒的数量级上，其实时性的要求比强实时系统要差一些。
第一章嵌入式系统概述 1.嵌入式系统的概念 从技术的角度概念：以应用为中心、以运算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、靠得住性、本钱、体积、功耗严格要求的专用运算机系统。 从系统的角度概念：嵌入式系统是设计完成复杂功能的硬件和软件，并使其紧密耦合在一路的运算机系统。术语嵌入式反映了这些系统一般是更大系统中的一个完整的部份，称为嵌入的系统。嵌入的系统中能够共存多个嵌入式系统。 2.嵌入式处置器的分类 ①嵌入式微处置器； ②嵌入式微控制器； ③嵌入式DSP处置器； ④嵌入式片上系统（SOC） 3.嵌入式操作系统的大体概念及特点 一般实时操作系统应用于实时处置系统的上位机和实时查询系统等实时性较弱的实时系统，而且提供了开发、调试、运用一致的环境。 嵌入式实时操作系统应用于实时性要求高的实时控制系统，而且应用程序的开发进程是通过交叉开发来完成的，即开发环境与运行环境是不一致。嵌入式实时操作系统具有规模小(一般在几K～几十K 内)、可固化利用实时性强(在毫秒或微秒数量级上)的特点 4.实时操作系统的大体概念及特点 总的来讲实时操作系统是事件驱动的，能对来自外界的作用和信号在限定的时刻范围内作出响应。它强调的是实时性、靠得住性和灵活性, 与实时应用软件相结合成为有机的整体起着核心作用, 由它来管理和协调各项工作,为应用软件提供良好的运行软件环境及开发环境。从实时系统的应用特点来看实时操作系统能够分为两种：一般实时操作系统和嵌入式实时操作系统 IEEE 的实时UNIX分委会以为实时操作系统应具有以下的几点: 异步的事件响应；切换时刻和中断延迟时刻肯定；优先级中断和调度；抢占式调度；内存锁定；持续文件；同步； 5.操作系统的内核有哪两种，各自的特点 ①非占先式内核：非占先式内核要求每一个任务自我舍弃CPU 的所有权。非占先式调度法也称作合作型多任务，各个任务彼此合作共享一个CPU。异步事件仍是由中断服务来处置。中断服务能够使一个高优先级的任务由挂起状态变成就绪状态。但中断服务以后控制权仍是回到原来被中断了的那个任务，直到该任务主动舍弃CPU的利用权时，那个高优先级的任务才能取得CPU的利用权。 ②占先式内核：最高优先级的任务一旦就绪，总能取得CPU的控制权。当一个运行着的任务使一个比它优先级高的任务进入了就绪状态，当前任务的CPU利用权就被剥夺了，或说被挂起了，那个高优先级的任务立刻取得了CPU的控制权。若是是中断服务子程序使一个高优先级的任务进入就绪态，中断完成时，中断了的任务被挂起，优先级高的那个任务开始运行。 6.任务优先级的概念 任务的优先级是表示任务被调度的优先程度。 7.常见的嵌入式操作系统举例 ①嵌入式Linux ②Win CE ③VxWorks ④μC/OS-II
嵌入式系统硬件体系结构设计 一、嵌入式计算机系统体系结构 体系主要组成包括： 硬件层中涵盖嵌入式微处理器、存储器（sdram、rom、flash等）、通用设备USB和 i/oUSB（a/d、d/a、i/o等） 。在一片嵌入式处理器基础上添加电源电路、时钟电路和存储器电路，就构成了一个 嵌入式核心控制模块。其中操作系统和应用程序都可以固化在rom中。 硬件层与软件层之间为中间层，也称作硬件抽象化层（hardwareabstractlayer，hal）或板级积极支持纸盒（boardsupportpackage，bsp），它将系统上层软件与底层硬件拆分 开去，并使系统的底层驱动程序与硬件毫无关系，上层软件开发人员无须关心底层硬件的 具体情况，根据bsp层提供更多的USB即可展开研发。该层通常涵盖有关底层硬件的初始化、数据的输出/输入操作方式和硬件设备的布局功能。 3.系统软件层 系统软件层由实时多任务操作系统（real-timeoperationsystem，rtos）、文件系统、图形用户USB（graphicuserinterface，gui）、网络系统及通用型组件模块共同组成。 rtos就是嵌入式应用软件的基础和研发平台。 功能层主要由实现某种或某几项任务而被开发运行于操作系统上的程序组成。 一个嵌入式系统装置通常都由嵌入式计算机系统和继续执行装置共同组成，而嵌入式 计算机系统就是整个嵌入式系统的核心，由硬件层、中间层、系统软件层和应用软件层共 同组成。继续执行装置也称作被控对象，它可以拒绝接受嵌入式计算机系统收到的掌控命令，继续执行所规定的操作方式或任务。 本网关硬件环境以单片机s3c2440芯片和dm9000以太网控制芯片为主，实现rj45接 口和rs232接口的数据传输。内容包括硬件环境的初始化，数据的收发控制，封包解包设计，操作系统的移植等。 硬件框图就是直观的将每个功能模块列举，也就是一个基本的模块女团，可以简约的 每个模块的功能彰显出。 其中包括了电源模块，处理模块，串口模块以及网口模块。 电源模块主要的用途就是负责管理给整块开发板展开供电，确保每个模块都可以正常 工作。 处理模块主要的用途是负责协议的转换，数据的处理等，以保障通信的畅通。
目录 第1章嵌入式系统概述 (2) 1.1 嵌入式系统概述 (2) .嵌入式系统的定义 (2) .嵌入式系统应用领域 (2) .嵌入式系统特点 (3) .嵌入式处理器——概述 (3) 1.2 嵌入式处理器 (3) .分类 (3) .嵌入式处理器——嵌入式微处理器 (4) .嵌入式处理器——嵌入式微控制器 (4) .嵌入式处理器——嵌入式DSP处理器 (5) .嵌入式处理器——嵌入式片上系统(SOC) (5) 1.3 嵌入式操作系统 (5) .概述 (5) .嵌入式实时操作系统 (6) .使用实时操作系统的必要性 (6) .常见的嵌入式操作系统——嵌入式Linux (7)
嵌入式系统概述 嵌入式系统概述 嵌入式系统的定义 嵌入式系统是以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可剪裁、适应于对系统功能、可靠性、成本、体积、功耗等有严格要求的专用计算机系统。 这个定义主要包含两个信息，一是嵌入式系统是专用计算机系统，因此必须要有处理器，具备计算机系统的基本特征。二是嵌入式系统的功能是有严格要求并按照指定的应用而设计的。 嵌入式系统应用领域 根据嵌入式系统的应用领域有交通管理、工控设备、智能仪器、汽车电子、环境监测、电子商务、医疗仪器、移动计算、网络设备、通信设备、军事电子、机器人、智能玩具、信息家电等等。主要的产品：网络设备：交换机、路由器、MODEM等。 ·消费电子：手机、MP3、PDA 、可视电话、电视机顶盒、数字电视、数码照相机、数码摄像机、信息家电等。 ·办公设备：打印机、传真机、扫描仪等。 ·汽车电子：ABS防死锁刹车系统、车载GPS等。 ·工业控制：各种自动控制设备。 ·嵌入式系统的组成 嵌入式系统一般由硬件层、中间层和软件层组成。 ·硬件层 硬件层包括嵌入式微处理器、存储器、通用设备接口和I/O接口。在一片嵌入式处理器基础上添加电源电路、时钟电路和存储器电路，就构成了一个嵌入式核心控制模块。其中操作系统和应用程序都可以固化在ROM中 ·中间层 硬件层与软件层之间为中间层，也称为硬件抽象层（Hardware Abstract Layer，HAL）或板级支持包（Board Support Package，BSP），它将系统上层软件与底层硬件分离开来，使系统的底层驱动程序与硬件无关，上层软件开发人员无需关心底层硬件的具体情况，根据BSP 层提供的接口即可进行开发。该层一般包含相关底层硬件的初始化、数据的输入/输出操作和硬件设备的配置功能。
体系结构: RISC, CISC, x86, ARM, MIPS 硬件体系结构（Architecture） 软件操作系统（Operating System） 一、RISC与CISC 1.CISC（Complex Instruction SetComputer,复杂指令集计算机）复杂指令集（CISC，Complex Instruction Set Computer）是一种微处理器指令集架构（ISA），每个指令可执行若干低阶操作，诸如从内存读取、储存、和计算操作，全部集于单一指令之中。 CISC特点： 1.指令系统庞大，指令功能复杂，指令格式、寻址方式多； 2.绝大多数指令需多个机器周期完成； 3.各种指令都可访问存储器； 4.采用微程序控制； 5.有专用寄存器，少量； 6.难以用优化编译技术生成高效的目标代码程序； 在CISC指令集的各种指令中，大约有20%的指令会被反复使用，占整个程序代码的80%。而余下的80%的指令却不经常使用，在程序设计中只占20%。
2.RISC（reduced instruction setcomputer，精简指令集计算机）精简指令集这种设计思路对指令数目和寻址方式都做了精简，使其实现更容易，指令并行执行程度更好，编译器的效率更高。它能够以更快的速度执行操作。 这种设计思路最早的产生缘自于有人发现，尽管传统处理器设计了许多特性让代码编写更加便捷，但这些复杂特性需要几个指令周期才能实现，并且常常不被运行程序所采用。此外，处理器和主内存之间运行速度的差别也变得越来越大。在这些因素促使下，出现了一系列新技术，使处理器的指令得以流水执行，同时降低处理器访问内存的次数。 实际上在后来的发展中，RISC与CISC在竞争的过程中相互学习，现在的RISC指令集也达到数百条，运行周期也不再固定。虽然如此，RISC设计的根本原则——针对流水线化的处理器优化—0—没有改变，而且还在遵循这种原则的基础上发展出RISC的一个并行化变种VLIW（包括Intel EPIC），就是将简短而长度统一的精简指令组合出超长指令，每次执行一条超长指令，等于并行执行多条短指令。 RISC特点： 1.统一指令编码（例如，所有指令中的op-code永远位于同样的位元位置、等长指令），可快速解译； 2.泛用的暂存器，所有暂存器可用于所有内容，以及编译器设计的单纯化（不过暂存器中区分了整数和浮点数）； 3.单纯的寻址模式（复杂寻址模式以简单计算指令序列取代）；
ARM嵌入式系统结构与编程习题答案（全）《arm嵌入式系统结构与编程》习题答案 第一章绪论 1.国内嵌入式系统行业对“嵌入式系统”的定义就是什么？如何认知？ 答：国内嵌入式行业一个普遍认同的定义是：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，功耗严格要求的专业计算机 系统。从这个定义可以看出嵌入式系统是与应用紧密结合的，它具有很强的专用性，必须 结合实际系统需求进行合理的剪裁利用。因此有人把嵌入式系统比作是一个针对特定的应 用而“量身定做”的专业计算机系统。 2．嵌入式系统从何时产生的，详述其发展历程。 答：从20世纪70年代单片机的出现到目前各式各样的嵌入式微处理器，微控制器的 大规模应用，嵌入式系统已经有了30多年的发展历史。 嵌入式系统的发生最初就是基于单片机的。intel公司1971年研发出来第一片具备4 十一位总线结构的微处理器4004，可以说道就是嵌入式系统的原始社会阶段。80年代初 的8051就是单片机历史上难忘的一页。20世纪80年代早期，发生了商业级的“实时操作系统内核”，在实时内核下撰写应用软件可以并使新产品的沿着更慢，更节省资金。20世纪90年代实时内核发展为实时多任务操作系统。步入21世纪以来，嵌入式系统获得了很 大的发展。在硬件上，mcu的性能获得了很大的提高，特别就是arm技术的发生与健全， 为嵌入式操作系统提供更多了功能强大的硬件载体，将嵌入式系统推至了一个崭新的阶段。 3．当前最常用的源码开放的嵌入式操作系统有哪些，请举出两例，并分析其特点。答：主要有嵌入式linux和嵌入式实时操作内核uc/os-ii 嵌入式linux操作系统就是针对嵌入式微控制器的特点而量身定做的一种linux操作 系统，包含常用的嵌入式通信协议和常用驱动，积极支持多种文件系统。主要存有以下特点：源码对外开放，不易移殖，内核大，功能强大，运转平衡，效率高等。 uc/os是源码工卡的实时嵌入式系统内核，主要有以下特点：源码公开，可移植性强，可固化，可剪裁，占先式，多任务，可确定性，提供系统服务等。 4．举例说明嵌入式设备在工控设备中的应用领域。请问：由于工业控制系统特别强 调可靠性和实时性，“量身定做”的嵌入式控制系统恰能满足用户工业掌控的市场需求。 比如：工业过程控制，数字控制机床，电网设备监测，电力自动控制系统，石油化工监控等。 5．嵌入式技术的发展趋势有哪些？
嵌入式系统定义_简述嵌入式系统的定义和组成 嵌入式系统定义_简述嵌入式系统的定义和组成 1.嵌入式系统定义：以应用为中心，计算机为基础，软硬件可剪裁，适应应用系统对功能，成本，体积，可靠性，功耗严格要求的计算机系统。 2.嵌入式系统的三个基本要素:嵌入性，专用性，计算机系统 3.嵌入式系统包括：硬件层，中间层，系统软件层，应用软件层 4.RISC精简指令系统CISC复杂指令及系统EOS嵌入式操作系统 5.RTOS主要分为强势系统和弱实系统两类 6.哈佛结构的主要特点事将程序和数据存储在不同的存储空间中，即程序存储器和数据存储器是两个相互独立的存储器，每个存储器独立编址、独立访问。 7.流水线的基本概念：讲一个重复的时序分解成若干个子过程，而每一个子过程都可以有效地在其专用功能段上与其他子过程同时执行 8.一个32位的微处理器，可以访问的虚拟地址空间为2*32,即4GB 9.小端字节顺序存储法：低字节数据存放在内存低地址处，高字节数据存放在内存高地址处 10.ARM微处理器体系结构目前被公认为是嵌入式应用领域领先的32位嵌入式RISC微处理器结构 11.ARM内含37个寄存器，包括31个通用32位寄存器和6个状态寄存器 12.ARM9系列微处理器采用5级整数流水线 13.ARM微处理器支持7种运行模式 14.寻址方式：寄存器寻址，立即寻址，寄存器移位寻址，寄存器
间接寻址，变址寻址 15.寻址方式是指令中给出的地址码字段来实现寻找真实操作数地址的方式 16.DMA方式是指存储器与外设在DMA控制器的控制下，直接传送数据而不通过CPU 17. S1 S2 S3 S4 S5 远程二级存储 18.存储管理单元在CPU和物理内存之间进行地址转换，将地址从逻辑空间映射到物理空间，这个转换过程一般称为内存映射 19.MMU主要完成以下①虚拟存储到物理存储空间的映射②存储器访问权限的控制③设置虚拟存储空间的缓冲的特性 20.SDRAM可读可写，不具有掉电保持数据的特性，但其存取速度大大高于FLASH存储器。在嵌入式系统中，SDRAM主要用做程序的运行空间，数据及堆栈区。当系统启动时，CPU首先从复位地址0X0处读取启动代码，在完成系统的初始化后，程序代码一般应调入SDRAM中运行，以提高系统的运行速度。同时，系统及用户堆栈、运行数据也都放在SDRAM中。 21 Target Init(); 进行硬件初始化，包括对I/O口的初始化操作For(;;){ for(i=0;i rGPDCON=r*****xfff0ffff|0x***-*****; 配置第8、第9位为输出引脚rGPDDAT=r*****xeff|0x200 第8位输出为低电平第9位输出为高电平For(i=0;i For(i=0;i
控制系统-嵌入式系统的组成 嵌入式系统最核心的层次是中央处理单元部分，它包含运算器和控制器模块，在cpu 的基础上进一步配上存储器模块、电源模块、复位模块等就构成了通常所说的最小系统。由于技术的进步，集成电路生产商通常会把许多外设做进同一个集成电路中，这样在使用上更加方便，这样一个芯片通常称之为微控制器。在微控制器的基础上进一步扩展电源传感与检测、执行器模块以及配套软件并构成一个具有特定功能的完整单元，就称之为一个嵌入式系统或嵌入式应用。硬件结构尽管各种具体的嵌入式系统的功能、外观界面、操作等各不相同，甚至千差万别，但是基本的硬件结构却是大同小异的，而且和通用计算机的硬件系统有着高度的相似性。嵌入式系统的硬件部分看起来与通用计算机系统的没有什么区别，也由处理器、存储器、外部设备、I/O接口、图形控制器等部分组成。但是嵌入式系统应用上的特点致使嵌入式系统在软硬件的组成和实现形式上与通用计算机系统有较大区别。为满足嵌入式系统在速度、体积和功耗上的要求，操作系统、应用软件、特殊数据等需要长期保存的数据，通常不使用磁盘这类具有大容量且速度较慢的存储介质，而大多使用EPROM、E2PROM或闪存(Flash Memory)。在嵌入式系统中，A/D或D/A模块主要用于测控方面，这在通用计算机中用得很少。根据实际应用和规模的不同，有些嵌入式系统要采用外部总线。随着嵌入式系统应用领域的迅速扩张，嵌入式系统越来越趋于个性化，根据自身特点采用总线的种类也越来越多。另外，为了对嵌入式处理器内部电路进行测试，处理器芯片普遍采用了边界扫描测试技术(JTAG)。软件体系嵌入式系统的软件体系是面向嵌入式系统特定的硬件体系和用户要求而设计的，是嵌入式系统的重要组成部分，是实现嵌入式系统功能的关键。嵌入式系统软件体系和通用计算机软件体系类似，分成驱动层、操作系统层、中间件层和应用层等四层，各有其特点。驱动层驱动层是直接与硬件打交道的一层，它为操作系统和应用提供硬件驱动或底层核心支持。在嵌入式系统中，驱动程序有时也称为板级支持包(BSP)。BSP具有在嵌入式系统上电后初始化系统的基本硬件环境的功能,基本硬件包括微处理器、存储器、中断控制器、DMA、定时器等。驱动层--般可以有三种类型的程序，即板级初始化程序、标准驱动程序和应用驱动程序。 操作系统层嵌入式系统中的操作系统具有一般操作系统的核心功能，负责嵌入式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。它仍具有嵌入式的特点，属于嵌入式操作系统(Embedded Operating System,EOS)。主流的嵌入式操作系统有Windows CE、Palm：OS、Linux、VxWorks.pSOS.QNX.LynxOS等。有了嵌入式操作系统，编写应用程序就更加快速、高效、稳定。中间件层中间件是用于帮助和支持应用软件开发的软件，通常包括数据库、网络协议、图形支持及相应开发工具等，例如：MySQL、TCP/IP、GU1等都属于这一类软件。 应用层嵌入式应用软件是针对特定应用领域，用来实现用户预期目标的软件。嵌入式应用软件和普通应用软件有一定的区别，它不仅要求在准确性、安全性和稳定性等方面能够满足实际应用的需要，而且还要尽可能地进行优化，以减少对系统资源的消耗，降低硬件成本。嵌入式系统中的应用软件是最活跃的力量，每种应用软件均有特定的应用背景。尽管规模较小，但专业性较强，所以嵌入式应用软件不像操作系统和支撑软件那样受制于国外产品，是我国嵌入式软件的优势领域。
第一部分： 嵌入式系统定义: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。 嵌入式系统的产生:嵌入式系统来源于单片机系统，微型机嵌入到对象体系统中实现智能控制，嵌入式系统系统应运而生。 嵌入式系统的特点：1 面向特定应用，2 可裁减，3处理器体系结构和类型多样化，4大多都有实时操作系统，5 一般有实时性要求，6资源比较少，7 软件固化在存储器芯片中，8 通常要求功耗小，9 集成度高，10嵌入式系统本身不具备自举开发能力。 嵌入式系统的组成：1，硬件平台2，板级支持包（BSP ）3，操作系统4，应用程序 嵌入式系统的应用领域：图像、网络、汽车、无线、MCU、消费电子、工业控制、火控系统、 飞行控制系统、测试仪器、医疗设备、游戏机。。。。。。 嵌入式系统的发展方向：1，对处理器要求越来越高，2，软件变得愈加复杂和重要，3，设 计复杂度急剧增加。 32位CPU的需求驱动力 ●更复杂的控制算法 ●快速复制带来矢量浮点 ●有效的编译支持 ●网络/ 因特网通讯 ●基于标准的软件（TCP/IP) ●符合市场需求的RTOS 支持 ●更成熟的人机界面 ●LCD 控制面板、触屏式界面 ●操作系统支持，如WinCE、Symbian、Linux 等 第二部分： 嵌入式系统硬件平台的组成：嵌入式处理器、存储器件、外设接口。 嵌入式系统CPU的特点：1 对实时多任务操作系统具有很强的支持能力，2具有功能很强的 存储区保护功能。3 处理器结构可扩展4 低功耗。 嵌入式系统CPU的分类：嵌入式微控制器EMCU、嵌入式微处理器EMPU、嵌入式DSP处理 器EDSP、嵌入式片上系统ESoC 各种类CPU的概念与特点：MCU芯片内集成了ROM/EEPOM、RAM、总线、总线逻辑、I/O 等必要功能和外设。与MPU比，单片化、体积小，功耗、成本低， 可靠性高，，能节省系统开支、降低出错概率和减少高频干扰适合 控制系统。 DSP(Digital Signal Processor)专用于信号处理，采用哈佛体系结构， 指令系统特殊，具有较高的编译效率和指令执行速度。例如数字 滤波、快速傅立叶变换和离散余弦变换等DSP算法。 MPU(MicroProcessor Unit )由CPU演变而来,32位以上。与通用CPU 比，MPU只保留与应用相关的功能和硬件，除去冗余的功能部分， 实现最少的功耗和资源，满足嵌入式需求。与工业控制计算机比， MPU体积小，重量轻，成本低，可靠性高。 SOC追求系统最大包容的集成器件，是目前嵌入式应用的热门话题。 SOC最大的特点，成功实现软硬件无缝结合，直接在处理器芯片 内嵌入操作系统的代码模块。优点：降低内部工作电压，减少芯
1 嵌入式系统的知识体系 嵌入式系统的应用范围可以粗略分为两大类：电子系统的智能化（工业控制、现代农业、家用电器、汽车电子、测控系统、数据采集等），计算机应用的延伸（MP3、手机、通信、网络、计算机外围设备等）。从这些应用可以看出，要完成一个以MCU为核心的嵌入式系统应用产品设计，需要硬件、软件及行业领域相关知识。硬件主要有MCU的硬件最小系统、输入/输出外围电路、人机接口设计。软件设计有固化软件的设计，也可能含PC机软件的设计。行业知识需要通过协作、交流与总结获得。 概括地说，学习以MCU为核心的嵌入式系统，需要以下软硬件基础知识与实践训练： ①硬件最小系统（电源、晶振、复位、写入调试接口）； ②通用I/O（开关量输入/输出，涉及各种二值量检测与控制）； ③模/数转换（各种传感器信号的采集与处理，如红外、温度、光敏、超声波、方向等）； ④数/模转换（对模拟量设备利用数字进行控制）； ⑤通信（串行通信接口SCI、串行外设接口SPI、集成电路互联总线I2C、CAN、USB、嵌入式以太网、ZigBee技术等）； ⑥显示（LED、LCD等）； ⑦控制（控制各种设备，包括PWM等控制技术）； ⑧数据处理（图形、图像、语音、视频等的处理或识别）； ⑨各种具体应用。 万变不离其宗，任何应用都可以归入这几类。而应用中的硬件设计、软件设计、测试等都必须遵循嵌入式软件工程的方法、原理与基本原则。所以，嵌入式软件工程也是嵌入式系统知识体系的有机组成部分，只不过它融于具体项目的开发过程之中。 以上实践训练涉及硬件基础、软件基础及相关领域知识。计算机语言、操作系统、开发环境等均是达到这些目的的工具。有些初学者，容易把工具的使用与所要达到的真正目的相混淆。例如，有的学习者学了很长时间的嵌入式操作系统移植，而不进行实际嵌入式系统产品的开发，到最后也做不好一个嵌入式系统小产品，偏离了学习目标，甚至放弃嵌入式系统领域。这就是进入了嵌入式系统学习误区，下面对此作一些分析。 2 嵌入式系统的学习误区 关于嵌入式系统的学习方法，因学习经历、学习环境、学习目的、已有的知识基础等不同，可能在学习顺序、内容选择、实践方式等方面有所不同。但是，应该明确哪些是必备的基础知识，哪些应该先学，哪些应该后学；哪些必须通过实践才能获得；哪些是与具体芯片无关的通用知识，哪些是与具体芯片或开发环境相关的知识。 由于微处理器与微控制器种类繁多，也可能由于不同公司、机构出于自身的利益，给出一些误导性宣传，特别是我国嵌入式微控制器制造技术落后，使得人们对微控制器的发展，在认识与理解上存在差异，导致一些初学者进入嵌入式系统的学习误区，浪费了宝贵的学习时间。下面分析可能存在的几个误区。 2.1 操作系统的困惑 如果说，学习嵌入式系统不是为了开发其应用产品，那就没有具体目标，诸如学习方法这样的问题也就不必谈了。实际上，这正是许多人想学，又不知从何开始学习的关键问题所在，不知道自己学习的具体目标。于是，看了一些培训广告，看了书店中种类繁多的嵌入式系统书籍，或上网以“嵌入式系统”为关键词进行查询，就参加培训或看书，开始“学习起来”。对于有计算机阅历的人，往往选择一个嵌入式操作系统就开始学习了。这有点像“瞎子摸大象”，只了解其一个侧面。这样如何能对嵌入式产品的开发过程有全面了解呢？针对许多初学者选择“xxx嵌入式操作系统+xxx处理器”的嵌入式系统入门学习模式，笔者认为是不合适的。笔者的建议是：首先把嵌入式系统软件与硬件基础打好了，再根据实际需要，
《嵌入式系统原理》教学大纲 一、课程地位与课程目标 （一）课程地位 本课程是计算机科学与技术专业的学科基础课，是计算机软、硬件密切结合的课程。本课程需要培养学生理解有关嵌入式系统硬件、软件结构及其基本原理、嵌入式系统的应用和设计方法，以及嵌入式系统的领域相关行业的国际状况和最新动态。通过该课程专业知识的学习可以培养学生初步掌握嵌入式系统开发过程和常用方法。为后续的毕业设计和从事嵌入式系统的设计、开发、维护工作奠定基础。 二、课程目标达成的途径与方法
三、课程目标与相关毕业要求的对应关系 四、课程主要内容与基本要求 1.嵌入式系统基础 了解嵌入式系统的基本概念和组成，了解常见的嵌入式操作系统；了解)嵌入式系统的开发过程；通过实例学习嵌入式系统的应用方案。 通过本部分内容的学习，要求学生对嵌入式系统及其应用所了解，为后续章节奠定基础。 2.嵌入式系统硬件体系结构 理解嵌入式硬件相关基础知识，掌握嵌入式系统硬件平台；掌握ARM微处理器结构体系结构。 通过本部分内容的学习，要求学生对嵌入式系统硬件平台及结构所了解。 3.嵌入式Linux操作系统 掌握Linux文件系统的原理；熟悉Linux常用操作命令；掌握Linux的文本编辑器的使用，了解Linux启动过程。 通过本部分内容的学习，要求学生能掌握Linux文件系统的结构、常用命令及文本编辑器的使用。 4.嵌入式Linux程序开发基础 熟悉Linux操作系统，熟悉gcc编译器的使用；掌握make命令和Makefile工程管理；简单了解嵌入式Linux汇编语言程序设计；熟练掌握Linux Shell编程；了解位运算在嵌入式开发中的作用。 通过本部分内容的学习，要求学生熟悉嵌入式Linux编译器gcc的用法，掌握Makefile文件的编写和Linux Shell编程方法。 5.嵌入式系统开发环境的建立 理解交叉编译的概念，掌握宿主机开发环境的建立；掌握超级终端minicom的使用；掌握建立数据共享服务的方法；了解嵌入式系统开发板的烧写方法。 通过本部分内容的学习，要求学生能建立嵌入式系统开发环境。要求学生掌握宿主机开发环境的建立、超级终端minicom的使用；掌握建立数据共享服务及嵌入式系统开发板的烧写方法。
第 1 章嵌入式操作系统概述 1.1操作系统概述 操作系统（ OS）是一种为应用程序提供服务的系统软件，是一个完整计算机系统的有 机组成部分。从计算机系统层次结构来看，操作系统位于计算机硬件之上、应用软件之下，所以也把它称为应用软件的运行平台。 本章主要内容： 操作系统的作用和特征。 操作系统的体系结构。 嵌入式操作系统特点概述。 嵌入式操作系统μ C/OS-II 的特点。 1.1.1操作系统的作用 我们可以从不同的角度来分析OS 的作用，从一般用户的角度，可把OS 看做是用户与计算机硬件系统之间的接口；从资源管理角度，可把OS看做计算机系统资源的管理者。 1． OS 作为用户与计算机硬件系统之间的接口 OS 作为用户与计算机硬件系统之间的接口的含义是：OS 处于用户与计算机硬件系统之间，用户通过OS 来使用计算机系统。或者说，用户在OS 的帮助下能够方便、快捷、 安全可靠地操纵计算机硬件和运行自己的程序。应当注意，OS 是一个系统软件，因而这 种接口是软件接口，如图1-1 所示。 OS 在计算机应用软件与计算机硬件系统之间，它屏 蔽了计算机硬件工作的一些细节，并对系统中的资源进行 有效的管理。通过提供应用程序接口（ API ）函数，从而使应 用软件的设计人员得以在一个友好的平台上进行应用 软件的设计和开发，大大地提高了应用软件的开发效率。 2． OS 作为计算机系统资源的管理者图 1-1 OS 作为接口的示意图 一个计算机系统就是一组资源，这些资源用于对数据的移动、存储、处理，以及对这 些功能的控制，而 OS 负责管理这些资源。 OS 对计算机资源的管理有以下几个方面。 （1）处理机管理—用于分配和控制处理机。 （2）存储器管理—主要负责内存的分配与回收。 （3） I/O 设备管理—负责 I/O 设备的分配与操纵。