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嵌入系统开发指南 （2002/5）,从PC程序员到RTOS程序员,一个产品软件包括,软件系统 软件可执行文件 BOOTROM：烧在BOOTROM里的小软件，管理软件加载等功能。在系统正常运行前使用，类似PC CMOS。 特殊芯片的专用软件（逻辑/微码），用于FPGA可编程芯片、网络处理器。不在CPU运行。 硬件系统：板、卡、芯片等等 文档,嵌入式系统与通用操作系统的区别,通用操作系统： 运行在标准化的硬件平台上，目的是向用户提供多种多样的应用软件运行平台，应用软件与操作系统是两个独立的软件，可以分别单独提供。 嵌入式系统 运行在用户自己开发的硬件平台上，仅提供特殊的，固定的应用。应用软件与操作系统属于一个整体，无法分割，操作系统嵌入到整个软件中。,通用操作系统软件类型,应用软件 客户端软件 服务（Demon)软件 操作系统内核 设备驱动程序,嵌入式系统软件,基本与通用系统作相同的划分，但缺乏通用系统在实现上强制执行的规则 应用软件基本上都属于服务（Demon)程序 大量的特殊硬件的驱动程序。,操作系统内核的内容,进程（任务、线程）管理 进程，任务，线程的区别 进程（任务、线程）间的通信 消息，信号，信号量，管道 内存管理 设备管理 文件系统,进程（任务、线程）,任务在运行时的内存分布。 如何实现多任务，任务调度 抢占式多任务系统与非抢占式多任务系统 任务间通信 临界区（数据临界区，可重入代码与代码临界区） 同步与互斥,操作系统的外延,将已经成为标准的开发函数库集成进操作系统，如：ANSI C标准库，POSIX标准库。 将已经成为标准的服务程序集成进操作系统，并提供系统调用使用户使用这些服务程序 Shell(命令行, Windows界面） TCP/IP协议栈 日志 ,嵌入式系统的软件开发（一）,商业操作系统包含的内容 DEMO板的操作系统二进制文件，包括内核和一些其他库（ANSI C，TCP/IP，Driver, BSP，shell, File System) 部分源代码（Driver，BSP) 集成开发环境IDE（编辑器，工程管理，编译器，调试器，其他辅助工具） 嵌入式系统调试，HOST与TARGET。,嵌入式系统的软件开发（二）,起始点：Demo板的软件。 BSP & BootRom 特殊硬件的驱动程序； 应用软件；,编译过程 编译BSP 编译应用软件 链接操作系统内核、函数库、BSP和应用软件 得到可加载文件（.bin或.hex等）,嵌入式系统的软件开发（三）,目标机加载过程 加载程序 将计算机上编译得到的可加载文件传送到目标设备。（FTP，或串口XMODEM） 设备上的BOOTROM程序接收，保存到FLASH。 设备启动时，将执行文件加载到内存。 程序指针跳转到执行文件的入口。,嵌入式系统的软件开发（四）,调试过程 启动HOST与TARGET的通信程序 启动调试器（host与target) 指定要调试的任务或直接指定调试整个系统 进行调试,嵌入式系统的软件开发（五）,要求 详细学习操作系统的说明文档，除非特殊原因，应充分利用系统提供的调用完成任务。 详细了解自己涉及的所有系统调用。（功能，参数，返回值，是否会阻塞，是否可以在中断中被调用，出错类型） 对所有的系统调用错误进行检查并至少输出出错信息作为出错处理。 对操作系统附加的其他开发库调用函数有同样的要求,嵌入式系统的软件开发（六）,基础软件 人机界面（命令行，snmp, http） 配置数据文件 日志 业务模块：完成设备的业务功能，如TCP/IP的各种协议，实现中应包括配置管理，热插拔，主备倒换功能。 设备管理：管理硬件设备和逻辑设备，实现中应包括配置管理，热插拔，主备倒换功能。,嵌入式系统的应用软件分类,电信设备软件系统的要求,结构合理，便于组合、剪裁、扩展，及时提供新功能特性，提高产品竞争力。 由于设备要长年连续运行，不希望发生停机，对稳定性的要求非常高! 设备一旦在用户（尤其是电信运营商）处发生问题，后果会比较严重，要尽快恢复。但是，网上情况复杂，发生问题的原因不容易定位，软件要提供尽可能好的调试维护手段。 提供热备份，告警，日志，跟踪，远程维护等辅助功能。,实时系统,多用于电子设备，功能比较单一，要求对外界事件（中断）响应快 采用多任务机制，任务调度比进程调度开销小，可以保证响应速度 用户界面和应用软件扩展能力比较差，是可以接受的。,任务模型,任务的main函数： 初始化（申请资源，初始化数据） 主循环（死循环） 等候事件（挂起点，只能有一个！） 处理事件 ,任务的使用,系统初始化或某个条件下创建任务 创建任务要给出入口函数指针、名称、优先级等。 任务一般是死循环，主函数永不退出。,任务的切换,挂起点应该在主循环里设置一个。比如读事件时挂起，同时指定一个适当的超时时间。有把握时也可以用无限等待。 也可以用轮询方法： 有事做事，无事就睡眠50ms之类； 不理想：任务循环反应慢，无事时又空转。 当前任务挂起或睡眠时，低优先级任务可以执行,vxWorks任务,任务资源：PC指针、寄存器、调用栈、I/O指针等。注意内存是共享资源。 任务的状态： Ready：正在运行或等候运行 Pend：等候资源，如被信号量挂起 Delay：主动进入了睡眠 taskDelay() Suspend：被阻塞，通常是为调试而中断,vxWorks任务,任务优先级：0-255，0最高。 任务调度： 我们目前是可抢占 一个任务释放CPU时，系统选取当前Ready状态的任务中优先级最高的任务投入运行。 任务优先级要适当选择。较高优先级任务要避免长期占据CPU。,vxWorks任务间通讯,共享内存：最简单，但要考虑冲突。