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嵌入式操作系统的功能

时间:2022-09-15 10:09:15 嵌入式培训 我要投稿

嵌入式操作系统的功能

  根据英国电气工程师协会的定义,嵌入式系统为控制、监视或辅助设备、机器或用于工厂运作的设备。小编下面为你整理了关于嵌入式操作系统的功能,希望对你有所帮助。

  嵌入式操作系统的功能

  嵌入式操作系统是相对于一般操作系统而方的,它除具备了一般操作系统(嵌入式linux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,嵌入式操作系统的功能还有以下两个方面:

  1.构成一个易于编程的虚拟机平台

  嵌入式操作系统构成一个虚拟机平台,EOS把底层的硬件细节封装起来,为运行在它上面的软件(如中间件软件和各种应用软件)提供了一个抽象的编程接口。软件开发在这个编程接口的上进行,而不直接与机器硬件层打交道。EOS所提供的编程接口实际上就是操作系统对外提供的系统调用函数。

  2.系统资源的管理者

  嵌入式操作系统是一个系统资源的管理者,负责管理系统当中的各种软硬件资源,如处理器、内存、各种I/O设备、文件和数据等,使得整个系统能够高效、可靠地运转。

  运行在嵌入式环境中的EOS其目标是为了完成某一项或有限项功能,而非通用型的操作系统,因此在性能和实时性方面有严格的限制,能耗、成本和可靠性通常是影响设计的重要因素,要求占用资源少,适合在有限存储空间运行,要求系统功能可以根据产品的设计要求进行剪裁、调整。

  所有的EOS都有一个内核(kernel),内核是系统当中的一个组件,它包含了任务管理、存储管理、输入/输出(I/O)设备管理和文件系统管理四个功能模块。其中:

  任务管理:对嵌入式系统中的运行软件进行描述和管理,并完成处理机资源的分配与调度;

  存储管理:用来提高内存的利用率,方便用户的使用,并提供足够的存储空间;

  I/O设备管理:方便设备的使用,提高CPU和输入/输出设备的利用率;

  文件管理:解决文件资源的存储、共享、保密和保护等问题。

  不同的嵌入式系统的EOS所包含的组件可能各不相同,内核设计也可能各不相同的,完全取决于系统的设计以及实际的应用需求。

  嵌入式操作系统的特点:

  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。

  ④操作方便、简单、提供友好的图形GUI,图形界面,追求易学易用。

  ⑤提供强大的网络功能,支持TCP/IP协议及其它协议,提供TCP/UDP/IP/PPP协议支持及统一的MAC访问层接口,为各种移动计算设备预留接口。

  ⑥强稳定性,弱交互性。嵌入式系统一旦开始运行就不需要用户过多的干预,这就要负责系统管理的EOS具有较强的稳定性。嵌入式操作系统的用户接口一般不提供操作命令,它通过系统的调用命令向用户程序提供服务。

  ⑦固化代码。在嵌入式系统中,嵌入式操作系统和应用软件被固化在嵌入式系统计算机的ROM中。辅助存储器在嵌入式系统中很少使用,因此,嵌入式操作系统的文件管理功能应该能够很容易地拆卸,而用各种内存文件系统。

  ⑧更好的硬件适应性,也就是良好的移植性。

  拓展:有哪些常见的嵌入式操作系统

  常见的嵌入式系统有这么多:

  Linux、uClinux、WinCE、PalmOS、Symbian、eCos、uCOS-II、VxWorks、pSOS、Nucleus、ThreadX 、Rtems 、QNX、INTEGRITY、OSE、C Executive、autosar......

  什么是嵌入式操作系统?

  嵌入式操作系统是一种支持嵌入式系统应用的操作系统软件,它是嵌入式系统的重要组成部分。嵌入时操作系统具有通用操作系统的基本特点,能够有效管理复杂的系统资源,并且把硬件虚拟化。

  从应用角度可分为通用型嵌入式操作系统和专用型嵌入式操作系统。常见的通用型嵌入式操作系统有Linux、VxWorks、Windows CE.net等。常用的专用型嵌入式操作系统有Smart Phone、Pocket PC、Symbian等。

  按实时性可分为两类:

  实时嵌入式操作系统主要面向控制、通信等领域。如WindRiver公司的VxWorks、ISI的pSOS、QNX系统软件公司的QNX、ATI的Nucleus,很多汽车电子行业都是利用实时性很强的操作系统等。

  非实时嵌入式操作系统主要面向消费类电子产品。这类产品包括PDA、移动电话、机顶盒、电子书、WebPhone等。如微软面向手机应用的Smart Phone操作系统。

  嵌入式系统的设计和实现而言,基本上需要四种不同的工作:系统设计工作,硬件设计工作,驱动程序和操作系统移植工作和应用程序设计开发工作。

  1、系统设计工作

  在系统的设计阶段,系统分析师将根据需求确定系统的硬件的基本构成,根据系统的需求选择使用那种处理器,使用哪种操作系统,使用那些软件开发工具。系统分析师往往是较为完整的参与过嵌入式系统设计的全过程,对于系统应用的行业较为了解,对于嵌入式系统本身的开发流程十分清楚的人。

  2、硬件设计工作

  系统硬件设计人员需要根据系统分析师的设计结果,进行硬件原理图的设计。通常需要硬件设计人员熟悉嵌入式系统的硬件构成。硬件设计人员需要了解常用的嵌入式系统处理器,存储器(Flash,SDRAM),以太网MAC芯片,音频/视频编解码芯片,电源管理芯片,总线接口电路 (USB,PCI),液晶显示模块,可编程逻辑器件(FPGA/CPLD),无线网络通信模块(Bluetooth,WLAN,GPRS)等硬件电路构成元素的基本工作原理,连接使用方法,使用注意事项,基本调试方法等内容。在网络上能找到很多公司的评估板的原理图,对于这些原理图要仔细研究,摸清处理器同存储器,网卡,液晶模块等器件的连接方法和原因。通过对这些电路的研究,能够较快地了解整个嵌入式系统的构成,这些电路同实际产品中的电路虽有一定差别的,特别是对于手持设备,但这些差别不影响初学者学习嵌入式系统的硬件设计基本构成。

  1)学习 Linux系统安装、 常用命令、应用程序安装。

  2) 学习 Linux 下的 C 编程、这本书必学《UNIX 环境高级编程》、《UNIX 网络编程》,Rechard Stevens 写的.,C 高手大都学习过 《C 和指针》、《C 缺陷与陷阱》、《高质量C/C++编程指南》、《C 专家编程》、《The C programming Language》

  3)程序员大都要学:数据结构,嵌入式程序员数据结构必学!

  4)底层开发人员大都要学:微机原理、计算机体系结构,嵌入式开发人员必学!

  5)单片机可以让一个从事软件开发的人了解和如何操作硬件,有必要学,因为一开始就从 ARM 入手,不太现实!

  6)ARM 体系结构,其中有汇编。

  7)数字电路有必要学习,不然你在做底层开发时真的会不知道怎么看原理图,起码也得懂与或门吧。

  8)ARM + Linux 应用程序开发。(前提是要有开发板)

  9)要做底层开发,就必须知道软硬件之间是如何衔接和配合工作的,那么电子技术应该要好好学习了,很多时候会用到模拟电路知识,这是区别好手与菜鸟的不同之处之一。

  10)Linux 下的汇编要学,这样你才能真正了解你写的程序是如何在一个特定的硬件上跑的。这是区别好手与菜鸟的不同之处之二。

  11)TCP/IP 协议栈要学,所有的嵌入式高手都得掌握的东西,这是区别好手与菜鸟的不同之处之三。

  12)有了这些东西,拿下 Linux 驱动 已经不再话下,需要你去学习 Linux 内核源代码和Linux驱动程序设计,这是一个技术升华。

  13)音频、视频的解码译码技术你得学。

  14)各种 IC ,各种 bootloader 你能够参与其开发设计。

  15)自行设计开发新产品,新技术。

  学到这个地步差不多要花个3年的时间吧。但是后面的路该怎么走呢?嵌入式系统性的东西搞了一个产品之后,基本上一些套路都摸清楚了。

  不同的行业,对于系统的要求是不一样的,比如汽车行业,航空航天行业等一些高精度,高安全的需要对实时性要求非常之高,对于安全性和可靠性的要求非常严格。而有些行业比如消费类产品,娱乐类的,生活用具方面的对于用户体验是不一样的,数码产品对于一些图像声音的处理,要求更高,需要高清,高品质的。而对于一些通信设备类对于网络的应答数据传输要求就非常严格,等等。这些根据不同的要求,选择符合自己的操作系统,能对开发工作有更大的帮助。