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嵌入式实时操作系统第一点：嵌入式实时操作系统的定义与特点嵌入式实时操作系统（Embedded Real-Time Operating System，简称ERTOS）是一种专门为嵌入式系统设计的操作系统，它具有实时性、可靠性和高效性等特点。
嵌入式实时操作系统主要用于控制和管理嵌入式系统中的硬件资源和软件任务，以实现对系统的实时控制和高效运行。
嵌入式实时操作系统的定义可以从以下几个方面来理解：1.嵌入式系统：嵌入式系统是指将计算机技术应用于特定领域，以完成特定任务的计算机系统。
它通常包括嵌入式处理器、存储器、输入输出接口等硬件部分，以及运行在处理器上的软件部分。
嵌入式系统具有体积小、功耗低、成本低、性能高等特点。
2.实时性：实时性是嵌入式实时操作系统最核心的特点之一。
它要求系统在规定的时间内完成任务，并对任务的响应时间有严格的要求。
实时性可以分为硬实时和软实时。
硬实时要求任务在规定的时间范围内完成，不允许有任何的延迟；软实时则允许任务在规定的时间范围内完成，但延迟尽量最小。
3.可靠性：嵌入式实时操作系统需要具备很高的可靠性，因为它们通常应用于对安全性和稳定性要求较高的领域，如航空航天、汽车电子、工业控制等。
可靠性主要包括系统的正确性、稳定性和抗干扰能力等方面。
4.高效性：嵌入式实时操作系统需要高效地利用硬件资源，以实现对系统的实时控制。
高效性主要包括系统资源的利用率、任务的调度算法、内存管理等方面。
第二点：嵌入式实时操作系统的应用领域与发展趋势嵌入式实时操作系统在众多领域都有广泛的应用，下面列举几个典型的应用领域：1.工业控制：嵌入式实时操作系统在工业控制领域具有广泛的应用，如PLC（可编程逻辑控制器）、机器人控制器、工业现场仪表等。
实时操作系统可以实现对工业过程的实时监控和控制，提高生产效率和产品质量。
2.汽车电子：汽车电子领域是嵌入式实时操作系统的另一个重要应用领域。
现代汽车中的电子控制系统，如发动机控制、底盘控制、车身控制等，都需要实时操作系统来保证系统的实时性和稳定性。
嵌入式实时操作系统简介嵌入式实时操作系统简介一：引言嵌入式实时操作系统（RTOS）是一类特殊的操作系统，用于控制和管理嵌入式系统中的实时任务。
本文将介绍嵌入式实时操作系统的基本概念、特点和应用领域。
二：嵌入式实时操作系统的定义1. 实时操作系统的概念实时操作系统是一种能够处理实时任务的操作系统。
实时任务是指必须在严格的时间约束内完成的任务，例如航空航天、工业自动化和医疗设备等领域的应用。
2. 嵌入式实时操作系统的特点嵌入式实时操作系统相比于通用操作系统具有以下特点：- 实时性：能够满足严格的时间要求，保证实时任务的及时响应。
- 可靠性：具备高可用性和容错能力，能够保证系统的稳定运行。
- 精简性：占用资源少，适应嵌入式系统的有限硬件资源。
- 可定制性：能够根据具体应用需求进行定制和优化。
三：嵌入式实时操作系统的体系结构1. 内核嵌入式实时操作系统的核心部分，负责任务和资源管理、中断处理和调度算法等。
- 任务管理：包括任务的创建、删除、挂起和恢复等。
- 资源管理：包括内存、文件系统、网络资源等的管理。
- 中断处理：负责中断的响应和处理。
- 调度算法：根据任务的优先级和调度策略进行任务的调度。
2. 设备管理嵌入式实时操作系统需要与各种外设进行通信和交互，设备管理模块负责管理设备驱动、中断处理和设备的抽象接口等。
3. 系统服务提供一系列系统服务，例如时钟管理、内存管理和文件系统等，以支持应用程序的运行。
四：嵌入式实时操作系统的应用领域嵌入式实时操作系统广泛应用于以下领域：1. 工业自动化：用于控制和监控工业设备和生产过程。
2. 航空航天：用于飞行控制、导航和通信系统。
3. 交通运输：用于车辆控制和交通管理。
4. 医疗设备：用于医疗仪器和设备控制和数据处理。
附件：本文档附带示例代码和案例分析供参考。
注释：1. 实时任务：Real-Time Task，简称RTT。
2. 嵌入式系统：Embedded System，简称ES。
嵌入式系统中实时操作系统的设计与实现嵌入式系统是一种特殊的计算机系统，其主要特点在于所涉及的硬件资源非常有限，并且需要保证系统的稳定性和实时性。
因此，在嵌入式系统中，操作系统的设计和实现显得尤为重要。
实时操作系统（Real-time Operating System，RTOS）是一种特殊的操作系统，它被广泛用于嵌入式系统中。
本文将探讨嵌入式系统中实时操作系统的设计与实现。
一、嵌入式系统中实时操作系统的概念嵌入式系统是一种计算机系统，其主要应用领域在于对特定功能进行控制。
这些系统通常集成了传感器、执行器、微处理器等硬件设备，用于控制各种工业、军事、医疗等领域的硬件设施。
在这些系统中，实时性是一项非常重要的特征，它要求系统在规定时间内完成任务，对于延时等情况需要做出相应的反应。
实时操作系统是为实时应用而设计的操作系统，它具有一定的抢占性、优先级调度、任务管理等特性。
实时操作系统可以分为硬实时操作系统和软实时操作系统。
硬实时操作系统是一种在规定时间内完成任务的操作系统，它具有非常高的实时性和可靠性。
软实时操作系统则注重于任务的完成效率，对于实时特性要求不高。
二、实时操作系统的优点和应用场景实时操作系统在嵌入式系统中具有很多优点，如下所示：1. 实时性强：实时操作系统可以保证任务在规定时间内完成，对于对延迟有一定要求的嵌入式系统非常有用。
2. 可靠性高：实时操作系统具有一定的错误处理能力，可以保证在硬件出现故障的时候系统能够继续正常运行。
3. 稳定性好：实时操作系统具有系统监控、任务管理等功能，可以保证系统的稳定性和可靠性。
实时操作系统在工业、军事、医疗等领域广泛应用。
例如在工业控制领域中，实时操作系统被用于控制温度、流量、压力等变量，以保证生产过程的稳定性。
在医疗领域中，实时操作系统被用于控制医疗设备、监控患者状态等方面。
三、实时操作系统的设计原则实时操作系统的设计需要满足一定的原则，以保证系统的稳定性和实时性。
嵌入式操作系统μC/OS-II班级：通信0901学号：3091109011姓名：张晶晶嵌入式实时操作系统的定义一般定义就是以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。
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。
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。
我们常常说的嵌入式操作系统都是嵌入式实时操作系统。
比如μC/OS-II、eCOS和Linux。
故对嵌入式实时操作系统的理解应该建立在对嵌入式系统的理解之上加入对响应时间的要求。
μC/OS-II是在μC-OS的基础上发展起来的，是美国嵌入式系统专家Jean J．Labrosse用C语言编写的一个结构小巧、抢占式的多任务实时内核。
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。
对于复杂的应用,直接在裸机上开发运行的前后台系统开发、维护和扩展都很困难,嵌入式操作系统应运而生,其最大的特点就是处理多任务,而且在工控领域大多实时性要求较强,而μC /OS-II迎合了这些特点。
μC /OS-II支持64个任务,每个任务的优先级必须是不同的,调度算法总是让处于就绪状态的最高优先级任务先执行, 并提供了信号量( Semaphore) 、邮箱(Mailbox)和消息队列(Message Queue)等多种通讯同步原语。
每个任务都处在以下5种状态之一的状态下,这5种状态是休眠态(Dormant) ,就绪态(Ready) 、运行态(Running) 、挂起态(Waiting)和被中断态( Interrup ted)。
嵌入式系统中的实时操作系统及应用嵌入式系统是现代科技的重要一环，几乎可见于任何电子设备中，包括个人电脑、智能手机、家用电器、车载设备、工业控制设备等等。
它们的特点是体积小、功耗低、成本低、稳定性高，因此在真实世界的应用方面占据了巨大的优势。
而嵌入式系统离不开一个好的操作系统，这里我们聚焦于嵌入式系统中的实时操作系统及应用。
一、实时操作系统的定义和特点实时操作系统，英文名Real-Time Operating System (RTOS)，是一种专门为实时应用而设计的操作系统，其主要特点是拥有高可靠性、高效性、实时性和稳定性等特征。
实时操作系统主要分为两类，即确定性实时操作系统和非确定性实时操作系统。
确定性实时操作系统是指在规定的时限范围内完成指定的任务，即具有可预测性和可控性；而非确定性实时操作系统则不具备可预测和可控的特点，例如工作负荷过大时可能会出现任务延迟现象。
二、典型的实时操作系统1. VxWorksVxWorks是一款由美国Wind River公司开发的实时操作系统，其主要应用范围包括工业控制、医疗设备、航空航天、汽车等领域。
它的特点是高度可定制性、可扩展性和高度优化的架构，使得VxWorks成为嵌入式系统中最受欢迎的实时操作系统之一。
2. uC/OSuC/OS是一款由美国嵌入式系统开发领域的权威人物Jean brosse开发的实时操作系统。
其主要应用范围包括医疗设备、汽车、工业控制等领域。
由于其极小的内存占用空间和少量的编译器依赖，能够运行在更为简单的处理器中，成为嵌入式系统中的实时操作系统的首选。
3. Linux RTLinux RT是一款基于Linux内核开发的实时操作系统。
它囊括了Linux操作系统的所有优点，同时使用实时内核模块使得其具备了良好的实时性。
由于Linux RT在很大程度上借鉴了Linux内核，因此拥有庞大的生态和强劲的支持，是未来实时操作系统中的重要一员。
三、实时操作系统的应用1. 工业控制实时操作系统在工业控制领域中拥有着广泛的应用。
操作系统的嵌入式实时操作系统设计嵌入式实时操作系统（Embedded Real-Time Operating System, RTOS）是一种专门用于嵌入式系统的操作系统，具有实时性和可靠性的特点。
嵌入式实时操作系统广泛应用于航天航空、交通运输、医疗设备、工业控制等领域。
在设计嵌入式实时操作系统时，需要考虑系统的实时性、稳定性、可靠性以及资源管理等方面的因素。
本文将深入探讨嵌入式实时操作系统的设计要点和方法。
一、实时性需求分析实时性是嵌入式实时操作系统最重要的特征之一。
在嵌入式系统中，实时性通常分为硬实时和软实时两种类型。
硬实时要求系统在特定的时间范围内必须完成任务，否则会产生严重后果；而软实时则是对任务完成时间的宽容度要求较高，迟滞一定时间不会导致系统故障。
在进行实时性需求分析时，首先需要明确系统中任务的优先级和紧急程度。
通过分析任务的执行时间、调度方式以及可能的中断源，确定各个任务的截止时间和启动条件。
然后根据任务的截止时间和启动条件，设计相应的任务调度算法，以保证任务按照指定的优先级和紧急程度有序执行。
二、任务调度算法设计任务调度算法是嵌入式实时操作系统设计中的重要环节。
常见的任务调度算法有优先级调度、循环调度、最短剩余时间优先调度等。
1. 优先级调度优先级调度是指根据任务的优先级来进行任务调度。
具有较高优先级的任务将会优先执行，直到完成或被抢占。
该调度算法简单高效，适用于对任务响应时间要求较高的场景。
2. 循环调度循环调度采用轮流执行的方式，每个任务在指定的时间片内完成执行。
当时间片耗尽后，任务的状态和数据将会保存，并切换到下一个任务。
该调度算法适用于多任务并发执行的场景。
3. 最短剩余时间优先调度最短剩余时间优先调度是指选择剩余执行时间最短的任务来执行。
该调度算法可以最大程度地提高系统的响应速度，但需要准确估计任务的执行时间。
根据实际需求选择合适的任务调度算法，并根据系统资源及任务的优先级进行任务调度和切换。
嵌入式系统中的实时操作系统嵌入式系统是当今社会中广泛应用的一种计算机系统，它不同于个人电脑和服务器，而是嵌入在各类设备和机械中以控制和管理其功能。
而在嵌入式系统中，实时操作系统（RTOS）是必不可少的组成部分之一。
实时操作系统在嵌入式系统中起着重要作用，它为系统提供了实时性能和可靠性，保证了系统能够准确、及时地响应各种任务和事件。
本文将介绍嵌入式系统中实时操作系统的特点、应用领域以及对系统性能的影响。
一、实时操作系统的特点实时操作系统是指一种能在给定时间限制内完成特定任务的操作系统。
相较于其他操作系统，实时操作系统具有以下几个特点：1. 实时性：实时操作系统需要根据任务的优先级和时间限制来确保任务能够在规定的时间内被完成。
它关注任务的响应时间，以及任务间的相对顺序和时序关系。
2. 可靠性：实时操作系统需要保证任务的可靠性，即在系统运行过程中不会发生故障导致任务无法正常执行。
它采用了各种故障处理和错误检测技术，以提高系统的可靠性。
3. 事件驱动：实时操作系统通过监听和响应各类事件来进行任务调度和管理。
这些事件可以是外部输入的信号、定时器中断、任务状态变化等。
4. 约束处理：实时操作系统需要处理各种约束条件，如时间限制、资源限制等。
它会为每个任务分配适当的资源，并确保任务能够在规定的时间内完成。
二、实时操作系统的应用领域实时操作系统广泛应用于各种嵌入式系统中，包括但不限于以下领域：1. 汽车电子：实时操作系统在汽车中被广泛使用，用于控制和管理车载电子设备，如发动机控制单元(ECU)、车载娱乐系统和车载通信系统等。
2. 工业自动化：实时操作系统在工业控制和自动化领域扮演重要角色。
它能够实时监控和控制各类生产设备、传感器和执行器，提高生产效率和质量。
3. 医疗设备：实时操作系统被广泛应用于医疗设备中，如心脏起搏器、呼吸机和血压监测仪等。
它能够确保设备对患者的监测和治疗是准确和实时的。
4. 航空航天：实时操作系统在航空航天领域中发挥着关键作用，用于飞机、卫星和导弹等系统的控制和导航。
一．实验原理：掌握在基于嵌入式实时操作系统μC/OS-II的应用中，任务使用信号量的一般原理。
通过哲学家问题实验，了解如何利用信号量来对共享资源进行互斥访问。
二．实验平台：PC、XP操作系统、ADS集成开发环境三．实验目的复习对进程同步的机制，并加强学生动手能力，不仅让学生从原理上懂得操作系统，而且让学生实践，让学生自己动手写操作系统部分代码。
四：实验内容：哲学家动作：thinkinghungryeatingph 1 thinking! ph 2 thinking! ……….ph 1 hungry! ph 2 hungry! ……….ph 1 eating! ph 2 eating! ………..实现：while( 1 ) {显示ph x thinking；OSTimeDly()随机延时；显示ph x hungry；OSTimeDly()随机延时；显示ph x eating；OSTimeDly()随机延时；}五：实验要求：能在屏幕上输出5个哲学家的动作，分别是thinking，hungry，eating，如下所示：哲学家1 thinking, 哲学家2 thinking, ...哲学家1 hungry, 哲学家2 hungry, ...哲学家1 eating, 哲学家2 eating, ...六：实验代码：在ADS1.2中先后导入一下文件最后编写主函数main的程序，代码如下：#include "../ucos-ii/includes.h" /* uC/OS interface */#include "string.h"#include "gui.h"//task stack size#ifdef SEMIHOSTED#define TASK_STACK_SIZE (64+SEMIHOSTED_STACK_NEEDS) #else#define TASK_STACK_SIZE 10*1024#endif///***********define task************************/#define TASK_PRIO 2#define TASK_STK_SIZE 512INT8U *err; //用于退出的键OS_EVENT *SEM[5]; //定义对应的信号量指针数组extern char keyflag;OS_STK MyTaskStk1[TASK_STK_SIZE]; //定义任务堆栈区OS_STK MyTaskStk2[TASK_STK_SIZE];OS_STK MyTaskStk3[TASK_STK_SIZE];OS_STK MyTaskStk4[TASK_STK_SIZE];OS_STK MyTaskStk5[TASK_STK_SIZE];void Mytask1(void *pd){char buf[128];while(1){sprintf(buf,"ph%d is thinking\n",(unsigned int )pd+1);armulPrintf(buf);OSSemPend(SEM[0],0,err); //请求一个信号量，没有时间限制sprintf(buf,"ph%d is hungry\n",(unsigned int )pd+1);armulPrintf(buf);OSSemPost(SEM[1]); //发送一个信号量OSSemPend(SEM[0],0,err); //请求一个信号量，没有时间限制sprintf(buf,"ph%d is eating\n",(unsigned int )pd+1);armulPrintf(buf);OSSemPost(SEM[1]); //发送一个信号量OSTimeDlyHMSM(0,0,0,200); //等待200ms}}void Mytask2(void *pd){char buf[128];while(1){sprintf(buf,"ph%d is thinking\n",(unsigned int )pd+1);armulPrintf(buf);OSSemPend(SEM[1],0,err); //请求一个信号量，没有时间限制sprintf(buf,"ph%d is hungry\n",(unsigned int )pd+1);armulPrintf(buf);OSSemPost(SEM[2]); //发送一个信号量OSSemPend(SEM[1],0,err); //请求一个信号量，没有时间限制sprintf(buf,"ph%d is eating\n",(unsigned int )pd+1);armulPrintf(buf);OSSemPost(SEM[2]); //发送一个信号量OSTimeDlyHMSM(0,0,0,200); //等待200ms}}void Mytask3(void *pd){char buf[128];while(1){sprintf(buf,"ph%d is thinking\n",(unsigned int )pd+1);armulPrintf(buf);OSSemPend(SEM[2],0,err); //请求一个信号量，没有时间限制sprintf(buf,"ph%d is hungry\n",(unsigned int )pd+1);armulPrintf(buf);OSSemPost(SEM[3]); //发送一个信号量OSSemPend(SEM[2],0,err); //请求一个信号量，没有时间限制sprintf(buf,"ph%d is eating\n",(unsigned int )pd+1);armulPrintf(buf);OSSemPost(SEM[3]); //发送一个信号量OSTimeDlyHMSM(0,0,0,200); //等待200ms}}void Mytask4(void *pd){char buf[128];while(1){sprintf(buf,"ph%d is thinking\n",(unsigned int )pd+1);armulPrintf(buf);OSSemPend(SEM[3],0,err); //请求一个信号量，没有时间限制sprintf(buf,"ph%d is hungry\n",(unsigned int )pd+1);armulPrintf(buf);OSSemPost(SEM[4]); //发送一个信号量OSSemPend(SEM[3],0,err); //请求一个信号量，没有时间限制sprintf(buf,"ph%d is eating\n",(unsigned int )pd+1);armulPrintf(buf);OSSemPost(SEM[4]); //发送一个信号量OSTimeDlyHMSM(0,0,0,200); //等待200ms}}void Mytask5(void *pd){char buf[128];while(1){sprintf(buf,"ph%d is thinking\n",(unsigned int )pd+1);armulPrintf(buf);OSSemPost(SEM[0]); //发送一个信号量OSSemPend(SEM[4],0,err); //请求一个信号量，没有时间限制sprintf(buf,"ph%d is hungry\n",(unsigned int )pd+1);armulPrintf(buf);OSSemPost(SEM[0]); //发送一个信号量OSSemPend(SEM[4],0,err); //请求一个信号量，没有时间限制sprintf(buf,"ph%d is eating\n",(unsigned int )pd+1);armulPrintf(buf);OSTimeDlyHMSM(0,0,0,200); //等待200ms}}///****************************************/// main function///****************************************/int Main(int argc, char **argv){int i;//Init ARM hardwareARMTargetInit();//Init uCOS-IIOSInit();for(i=0;i<5;i++)SEM[i]=OSSemCreate(0); //建立计数器初值为0的信号量//for(i=0;i<NUM;i++)//OSTaskCreate(Mytask,(void*)i,&MyTaskStk[TASK_STK_SIZE-1],TASK_PRIO+i);OSTaskCreate(Mytask1,(void*)0,&MyTaskStk1[TASK_STK_SIZE-1],TASK_PRIO);OSTaskCreate(Mytask2,(void*)1,&MyTaskStk2[TASK_STK_SIZE-1],TASK_PRIO+1);OSTaskCreate(Mytask3,(void*)2,&MyTaskStk3[TASK_STK_SIZE-1],TASK_PRIO+2);OSTaskCreate(Mytask4,(void*)3,&MyTaskStk4[TASK_STK_SIZE-1],TASK_PRIO+3);OSTaskCreate(Mytask5,(void*)4,&MyTaskStk5[TASK_STK_SIZE-1],TASK_PRIO+4);//Create TaskARMTargetStart();//Start uCOS-IIOSStart();//*/while(1){};return 0; // can't run into here}运行本程序后可以得到期望的结果五：实验结果和总结：通过本实验，我对进程间的同步更熟悉，熟悉了信号量的运用，消除了对操作系统源代码的畏惧心理，受益匪浅。
