arm与嵌入式技术培训课件第1章

<<ARM与嵌入式技术>>这门课是同学们学习嵌入式技术的”引子”课,是入门的一门课,”登堂入室”,则要待同学们付出更进一步的努力!

预备课程

C语言汇编语言计算机组成原理计算机操作系统数电,模电

参考书嵌入式系统开发与应用田泽北航出版社ARMSOC体系结构[英]FurburARM嵌入式系统基础教程北航周立功ARM嵌入式处理器结构与应用基础北航马宏梅嵌入式系统设计与实例开发----基于ARM微处理器与uc/os-Ⅱ实时操作系统清华大学王田苗嵌入式实时操作系统uc/os-Ⅱ原理及应用北航任哲

考证内容

考芯片:飞利浦LPC2294—ARM7TDMI

考汇编指令

考EmbestIDE集成开发环境参考教材：

ARM与嵌入式技术孙红波等编著电子工业出版社2006年3月

学习的基本方法

书,参考书等书后习题----前十章

试验及试验习题第1章嵌入式系统概述1.1嵌入式计算机在电子计算机发展的初期，计算机一直是“供养”在特殊的机房中的大型、昂贵的专用设备，主要是实现一些特殊的数值计算。直到20世纪70年代微处理器的出现，计算机应用才出现了历史性的变化。这也使计算机摘掉神圣的光环走下了神坛，步入平民化的时代。同时微处理器表现出的智能化水平引起了设备制造、机电控制等专业人士的兴趣，要求将微型机嵌入到一个控制对象的体系中，实现对象体系的智能化控制。1.1嵌入式计算机微处理器的问世极大的促进了控制领域的发展，复杂的控制系统最初只是由简单的设备组成，以微处理器这样的部件作为主要的控制和反馈器件，极大的提高了系统的可控性和智能化。例如，汽车排放物在过去的20%年间减少90%，这主要归功于在发动机管理系统中成功地应用了微处理器。以前的开环燃油控制系统的特性由汽化器决定，现在的闭环燃油喷射系统使用了多个传感器，能在相当宽的操作范围内控制排放物。如果没有微处理器作为控制部件，如此大的性能改变是不可能的。微控制器在控制领域的应用，不仅引发了控制领域的一场革命，而且引起了微处理器功能和存在形式的显著变化。为了满足控制领域对微处理器的需求，在1976年初便出现了与微处理器类似的产品，即微控制器，或称为微计算机，也是国内俗称的“单片机”。1.1嵌入式计算机

经过发展，到80年代初微处理器及微控制器各自已发展为一个庞大的家族，以Intel公司x86为主流的应用于个人计算机PC的微处理器格局已形成。为了区别于原有使用在PC的通用计算机，把嵌入到对象体系中、实现对象体系智能化控制的微控制器的计算机，称作嵌入式计算机。因此，嵌入式计算机是诞生于微处理器发展时代;

早期嵌入式计算机是将一个计算机嵌入到一个具体应用的控制对象的体系中去，这些是嵌入式系统发展的起点。这也标志着计算机进入了通用计算机与嵌入式计算机两大分支、并行发展时代，从而导致20世纪末，计算机应用的高速发展并由此引发了计算机分类方式的变化。1.1嵌入式计算机传统的计算机分类是按照计算机的处理字长、体系结构、运算速度、结构规模、适用领域进行的，如通常所说的大型计算机、中型机、小型机和微型计算机，并以此标准来组织学科和产业分工，这种分类方法也沿袭了多年。随着近20年来微电子技术、计算机技术和移动通信技术的迅速发展以及网络技术的广泛应用，实际情况已经产生了根本性的变化。例如在70年代末定义的微型计算机演变出来的个人计算机PC，其处理速度已远远超过了当年对大、中、小型计算机的定义。1.1嵌入式计算机随着计算机技术对其它行业的广泛渗透和与其它行业应用技术的相互结合，以应用为中心的分类方法变得似乎更加切合实际发展。按计算机的嵌入式应用和非嵌入式应用将其分为通用计算机和嵌入式计算机。而通用计算机具有一般计算机的基本标准形态，通过装配不同的应用软件，以基本雷同的面目出现并应用在社会的各个方面，其典型产品为PC。而非通用计算机的计算机－嵌入式计算机，则是非通用计算机形态的计算机应用，它是以作为嵌入式系统的核心部件的形式隐藏在各种装置、设备、产品和系统中。因此嵌入式计算机是计算机技术发展中的一种计算机存在的形式，是从计算机技术的发展中分离出来的。1.2嵌入式系统嵌入式系统是嵌入到对象体系中的专用计算机系统。以嵌入式计算机为核心的嵌入式系统是继IT网络技术之后，又一个新的技术发展方向。国内普遍认同的嵌入式系统定义为：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。1.2嵌入式系统嵌入式系统的特点是专用的计算机系统运行环境差异大比通用PC系统资源少功耗低，体积小，集成度高，成本低具有系统测试和可靠性评估体系具有固化在非易失性存储器中的代码使用实时操作系统RTOS需要专用开发工具和方法进行设计包含专用调试电路是知识集成系统1.2嵌入式系统—分类嵌入式系统按表现形式及使用硬件种类分为：系统中使用含程序或算法的处理器的嵌入式系统为芯片级嵌入；系统中使用某个核心模块的嵌入式系统为模块级嵌入；嵌入式系统按软件实时性需求分：非实时系统（如PDA）；软实时系统（如消费类产品）；硬实时系统（工业实时控制系统）。1.2嵌入式系统--应用范围由于嵌入式系统具有体积小没，性能好，功耗低，可靠性高以及面向行业应用的突出特征，目前已经广泛地应用于军事国防，消费电子，信息家电，网络通信，工业控制等领域。嵌入式系统可以说是无所不在，无处不在，就周围的日常生活用品而言，各种电子手表，电话，PDA，洗衣机，电视机，电饭锅，微波炉，空调器都有嵌入式系统的存在，如果说我们生活在一个到处是嵌入式的世界，是毫不夸张的。1.2嵌入式系统--应用范围

1.2嵌入式系统--应用范围消费电子嵌入式应用信息家电智能玩具军事电子通信设备移动存贮工控设备智能仪表汽车电子网络设备工业军事国防电子商务网络1.2嵌入式系统--应用范围

无线电的发展BTH矿石收音机

单二极管Bush收音机

7个晶体管

单二极管EvokeDAB收音机

1亿个晶体管

2-3个嵌入式处理器1.2嵌入式系统--应用范围

电话的发展电话

无晶体管BTDECT1千万个晶体管

3个处理器诺基亚手机

超过7亿个晶体管

(多数用于存储器)

5-6个处理器1.2嵌入式系统--应用范围

计算机的发展+=AppleMacintosh

黑白显示器

1MIPs

处理器AcornArchimedes

彩色显示器

10MIPs

处理器

…RISC集惠普－康柏掌上电脑

彩色显示

200MIPs

处理器64MB内存

…袖珍型1.2嵌入式系统--应用范围

航海仪器的发展地图、时钟、指南针

印刷及磁技术

无晶体管Raytheon

船用航海仪器GarminGPS定位器

约1亿个晶体管

2-3个处理器

…+4个人造卫星!1.2嵌入式系统--应用范围

日用电器的发展AppleIPOD

100张CDs

袖珍型四处理器HP1315

照片质量彩色打印机双处理器GameBoyAdvance

手持式彩色联网型双处理器1.2嵌入式系统--应用范围

其他产品发展SeagateCheetahX15DisconKeySagemMorphoSmart我们正步入一个崭新的“数字世界”无线连接是“数字胶水”嵌入式应用嵌入式无线Internet的逐渐成熟和广泛应用化，无线Internet的应用可能会发展到无处不在1.2嵌入式系统--嵌入式技术是中国IT发展的难得机遇嵌入式系统工业基础是以具体应用为中心，以片上系统SoC设计为核心和面向实际应用的软硬件产品开发，为远远落后的我们提供了技术上发展和存在的可能空间。利用嵌入十系统带来的良好机遇，采取特色产品战略，瞄准SoC，在发展系统产品的同时，大力发展各种具有自主知识产权的IP核，形成技术积累和IC产品特色，满足国内嵌入式产品市场需求，缩短技术差距，进而参与国际分工并进入国际市场，这也可能是我国电子产业走出的一条新的成功道路。1.3嵌入式处理器分类嵌入式处理器可以分为以下几大类：嵌入式微处理器嵌入式微控制器嵌入式DSP处理器1.3嵌入式处理器--嵌入式微处理器嵌入式微处理器就是和通用计算机的微处理器对应的CPU。在应用中，早期的嵌入式系统是将微处理器装配在专门设计的电路板上，在电路板上设计了和嵌入式系统相关的功能模块，这样可以满足嵌入式系统体积小和功耗低的要求。目前的嵌入式处理器主要包括：Am186/88、386EX、PowerPC、Motorola68000、ARM、MIPS系列等等。现在嵌入式微处理器在汽车和飞机上已得到了广泛应用，一辆豪华汽车可能装配了70个以上的微处理器，它们控制着从发动机火花塞，传动轴一直到避免由于关门时产生的压力而使司机耳朵胀痛的控制系统等众多部件。一架现代喷气式客机装配有200个以上的机载专用微处理器。1.3嵌入式处理器--嵌入式微控制器(单片机)嵌入式微控制器又称为单片机，它将CPU、存储器（少量的RAM、ROM或两者都有）和其它外设封装在同一片集成电路里。常见的有8051。嵌入式微控制器又称单片机，顾名思义，就是将整个计算机系统集成到一块芯片中。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。目前嵌入式微控制器的品种个数量很多，比较有代表性的通用系统包括8051，P51XA，MCS-96/196/296等。1.3嵌入式处理器--嵌入式DSP嵌入式DSP专门用来对离散时间信号进行极快的处理计算，提高了编译效率和执行速度。DSP处理器对系统结构和指令进行了特殊设计，使其适合于执行DSP算法，编译效率较高，指令执行速度也较高。在数字滤波，FFT，谱分析等方面，DSP算法正在大量进入嵌入式领域。DSP应用正在从通用微处理器中以普通指令实现DSP功能，过渡到采用嵌入式DSP处理器实现DSP功能。嵌入式DSP处理器有两个发展方向：是嵌入式DSP处理器和嵌入式处理器经过单片化设计，片上增加丰富的外设成为具有高性能DSP功能的SoC；是在通用微处理器、微控制器或SoC中增加DSP协处理器，例如Intel的MCS-296和Siemens的TriCore。1.3嵌入式处理器--嵌入式DSP

推动嵌入式DSP处理器发展的是嵌入式系统的智能化，例如各种带有智能逻辑的消费类产品，生物信息识别终端，带有加解密算法的键盘，ADSL接入和实时语音压解系统等。这些应用的智能化算法的运算量一般都较大，特别是矢量运算，指针线性寻址等较多，而这些正是DSP处理器的长处所在。而随着嵌入式处理器技术的发展，许多嵌入式微处理器核已设计，集成了DSP的主要功能，也留有特殊算法的协处理器接口，这样很容易设计具有DSP功能的高性能嵌入式SoC.1.3嵌入式处理器--嵌入式SoC

20世纪90年代后，嵌入式系统设计从以嵌入式微处理器/DSP为核心的“集成电路”级设计不断转向“集成系统”级设计，提出了SoC的基本概念。目前嵌入式系统已进入单片系统SoC的设计阶段，并开始逐步进入实用化，规范化阶段了，集成电路已进入SoC的设计流程。

SoC技术的出现，表明了微电子设计由以往的IC（电路集成）向IS（系统集成）发展，因此，以功能设计为基础的传统IC设计流程必须转变到以功能整合为基础的SoC设计全新流程，而面向嵌入式系统的SoC设计将是未来推动集成电路设计业发展至关重要的因素，下面以HMS30C720为例介绍一个实际的SoC。1.4嵌入式外围接口电路和设备接口

嵌入式外围设备，是指在一个嵌入式系统硬件构成中，除了核心控制部件—嵌入式微处理器/DSP（或以嵌入式微处理器/DSP为核心的微控制器，SoC）以外的各种存储器，输入/输出接口，人机接口的显示器，串行通信接口等。根据外围设备的功能可分为存储器类型，通信接口，输入/输出设备，设备扩展接口，电源及辅助设备这5类。1.4嵌入式外围接口电路和设备接口①存储器类型：存储器是嵌入式系统中存储数据和程序的功能部件。目前常见的存储设备按使用的存储器类型分为：●静态易失性存储器（RAM，SRAM）●动态存储器（DRAM）●非易失性存储器ROM（MASK，ROM，EPROM，EEPROM，Flash）●硬盘，软盘，CD-ROM等。嵌入式系统的存储器按存储器所处的位置分为内部存储器和外部存储器。内部存储器位于嵌入式处理器所在的同一个芯片中，位于嵌入式处理器内部，这样处理器就不需要多余的访问电路即可快速地访问内部存储器。外部存储器与嵌入式处理器分别处于不同的芯片中，位于嵌入式处理器外部。1.4嵌入式外围接口电路和设备接口②通信接口：目前存在的所有计算机通信接口在嵌入式领域中都有其广泛的应用。应用最为广泛的接口设备包括RS-232（串口UART），USB接口（通用串行总线接口），IrDA(InfraRedDataAssociation,红外线接口)，SPI（串行外围设备接口），蓝牙接口，以太网接口，IEEE1394接口和通用可编程接口GPIO。一般在嵌入式系统软件开发调试时，常常通过UART来进行各种输入/输出操作。目前以太网接口已成为嵌入式应用中最普遍的网络接口，用于嵌入式系统中的远程数据传输。USB接口和IEEE1394接口普遍使用在连接各种数字设备，如数码摄像机，数码照相机，移动U盘等。在无线数据传输中，常见的有IEEE802.11系列无线网络传输接口，蓝牙接口以及红外线接口。1.4嵌入式外围接口电路和设备接口③输入/输出设备

CRT，LCD和触摸屏等，构成了嵌入式系统中重要的信息输入/输出设备，其应用十分广泛。触摸屏可方便地实现鼠标和键盘功能。1.4嵌入式外围接口电路和设备接口④设备扩展接口由于目前的嵌入式系统功能越来越复杂，需要大容量内存大的内存使得系统成本提高和体积加大，因此目前一些高端的嵌入式系统都会预留可扩展存储设备接口，为日后用户有特别需求时，可购买符合扩展接口规格的装置，直接接入系统使用⑤电源及辅助设备嵌入式系统力求外观小型化，质量轻以及电源使用寿命长，例如移动电话或PDA，体积较大或者过重的机型已被淘汰。目前发展的目标是体积小，易携带和外观设计新颖等，在便携嵌入式系统的应用中，必须特别关注电源装置等辅助设备。1.5嵌入式操作系统概述

计算机由硬件和软件两部分组成，操作系统OS是配置在计算机硬件上的第一层软件。操作系统可解释或理解为补平硬件差异的界面或者说隐藏硬件，让应用程序可以在上面运行。通过由操作系统统一提供出来的系统界面来写应用程序，无须考虑不同硬件所造成的差异，让程序设计人员能够专注于所擅长领域的开发。从用户的观点看，OS是用户与计算机硬件系统之间的接口，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；从资源管理的观点看，可以把OS视为计算机系统资源的管理者。1.5嵌入式操作系统概述

但是在计算机技术发展的初期，计算机系统中没有“操作系统”这个概念。为了给用户提供一个与计算机的接口，同时提高计算机的资源利用率，便出现了计算机监控程序，使用户能通过监控程序来使用计算机。随着计算机技术的发展，计算机系统的硬件，软件资源也又进一步发展形成了操作系统，发展到现在，广泛使用的有三种操作系统，即多道批处理操作系统，分时操作系统以及实时操作系统。1.5嵌入式操作系统发展监控程序操作系统实时操作系统分时操作系统多道批处理操作系统时间先后适用于多个用户共享系统资源适用于计算中心等较大的计算机系统适用于嵌入式设备和有实时性要求的系统中1.5嵌入式操作系统发展监控程序操作系统实时操作系统分时操作系统多道批处理操作系统时间先后适用于多个用户共享系统资源适用于计算中心等较大的计算机系统适用于嵌入式设备和有实时性要求的系统中实时操作系统是我们介绍的重点1.5嵌入式操作系统实时操作系统所谓实时操作系统，是指一个优先级高的任务能够获得立即的，没有延迟的服务，它不需要等候任何其他任务，而且在得到CPU的使用权后，可一直执行到工作结束或者有更高级的进程出现为止。从实时操作系统的应用特点来看，实时操作系统可以分为一般实时操作系统和嵌入式实时操作系统两种：●一般实时操作系统应用于实时处理系统的上位机和实时查询系统等实时性较弱的实时系统，并且提供了开发、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过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)、可固化使用实时性强(在毫秒或微秒数量级上)的特点。1.5嵌入式操作系统嵌入式操作系统大多数嵌入式系统应用在实时环境中，因此嵌入式操作系统跟实时操作系统密切联系在一起。嵌入式操作系统大部分是实时操作系统RTOS。RTOS嵌入在系统的目标代码中，系统复位并执行完BootLoader后执行，用户的其他应用程序都建立在RTOS之上。RTOS是一个标准的内核，将CPU时间，中断，I/O，定时器等资源都包装起来，留给用户一个标准的API接口。嵌入式操作系统的体系结构图应用程序文件系统/图形用户接口应用层OS层驱动层驱动程序、硬件抽象层、板级支持包硬件基本模块内存管理文件管理OS核进程调度扩展模块网络模块图形驱动数据库模块1.5嵌入式操作系统基本概念

对基于芯片的开发来说，应用程序一般是一个无限的循环，可称为前后台系统或超循环系统。循环中调用相应的函数完成相应的操作，这部分可以看成后台行为。中断服务程序处理异步事件，这部分可以看成前台行为。很多基于微处理器的产品采用前后台系统设计，例如微波炉、电话机、玩具等。在另外一些基于微处理器应用中，从省电的角度出发，平时微处理器处在停机状态，所有事都靠中断服务来完成。——前后台系统基本概念

中断服务程序处理异步事件，这部分可以看成前台行为，前台也叫中断级。时间相关性很强的关键操作一定是靠中断服务程序来保证的。循环中调用相应的函数完成相应的操作，这部分可以看成后台行为，后台也可以叫做任务级。这种系统在处理的及时性上比实际可以做到的要差。ISRISRISRISR后台前台中断服务程序时间——前后台系统1.5嵌入式操作系统基本概念

代码的临界区也称为临界区，指处理时不可分割的代码，运行这些代码不允许被打断。一旦这部分代码开始执行，则不允许任何中断打入（这不是绝对的，如果中断不调用任何包含临界区的代码，也不访问任何临界区使用的共享资源，这个中断可能可以执行）。为确保临界区代码的执行，在进入临界区之前要关中断，而临界区代码执行完成以后要立即开中断。

——代码的临界区1.5嵌入式操作系统基本概念

程序运行时可使用的软、硬件环境统称为资源。资源可以是输入输出设备，例如打印机、键盘、显示器。资源也可以是一个变量、一个结构或一个数组等。——资源任务A共享资源任务B任务C信号量1.5嵌入式操作系统基本概念

可以被一个以上任务使用的资源叫做共享资源。为了防止数据被破坏，每个任务在与共享资源打交道时，必须独占该资源，这叫做互斥。——共享资源访问共享资源之前申请信号量其它任务访问受阻而不能使用共享资源得到允许后，才能使用共享资源1.5嵌入式操作系统基本概念

一个任务，也称作一个线程，是一个简单的程序，该程序可以认为CPU完全属于该程序自己。实时应用程序的设计过程，包括如何把问题分割成多个任务，每个任务都是整个应用的某一部分，每个任务被赋予一定的优先级，有它自己的一套CPU寄存器和自己的栈空间。——任务1.5嵌入式操作系统基本概念

当多任务内核决定运行另外的任务时，它保存正在运行任务的当前状态，即CPU寄存器中的全部内容。这些内容保存在任务的当前状态保存区，也就是任务自已的栈区之中。入栈工作完成以后，就把下一个将要运行的任务的当前状态从任务的栈中重新装入CPU的寄予存器，并开始下一个任务的运行。这个过程就称为任务切换。这个过程增加了应用程序的额外负荷。CPU的内部寄存器越多，额外负荷就越重。做任务切换所需要的时间取决于CPU有多少寄存器要入栈。——任务切换1.5嵌入式操作系统基本概念

多任务系统中，内核负责管理各个任务，或者说为每个任务分配CPU时间，并且负责任务之间的通信。内核提供的基本服务是任务切换。使用实时内核可以大大简化应用系统的设计，是因为实时内核允许将应用分成若干个任务，由实时内核来管理它们。内核需要消耗一定的系统资源，比如2％～5％的CPU运行时间、RAM和ROM等。内核提供必不可少的系统服务，如信号量、消息队列、延时等。——内核1.5嵌入式操作系统基本概念

调度是内核的主要职责之一。调度就是决定该轮到哪个任务运行了。多数实时内核是基于优先级调度法的。每个任务根据其重要程序的不同被赋予一定的优先级。基于优先级的调度法指CPU总是让处在就绪态的优先级最高的任务先运行。然而究竟何时让高优先级任务掌握CPU的使用权，有两种不同的情况，这要看用的是什么类型的内核，是非占先式的还是占先式的内核。——调度1.5嵌入式操作系统基本概念

非占先式内核要求每个任务自我放弃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。异步事件还是由中断服务来处理。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。——非占先式内核1.5嵌入式操作系统基本概念

当系统响应时间很重要时，要使用占先式内核。因此绝大多数商业上销售的实时内核都是占先式内核。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状态，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。如果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。——占先式内核1.5嵌入式操作系统基本概念

任务的优先级是表示任务被调度的优先程度。每个任务都具有优先级。任务越重要，赋予的优先级应越高，越容易被调度而进入运行态。——任务优先级1.5嵌入式操作系统基本概念

中断是一种硬件机制，用于通知CPU有个异步事件发生了。中断一旦被识别，CPU保存部分（或全部）上下文即部分或全部寄存器的值，跳转到专门的子程序，称为中断服务子程序（ISR）。中断服务子程序做事件处理，处理完成后，程序回到：1.在前后台系统中，程序回到后台程序；2.对非占先式内核而言，程序回到被中断了的任务；3.对占先式内核而言，让进入就绪态的优先级最高的任务开始运行。——中断前后台系统1.5嵌入式操作系统基本概念——中断ISR任务ISR非占先操作系统任务A任务B任务CISR占先操作系统任务A任务B任务C1.5嵌入式操作系统基本概念

时钟节拍是特定的周期性中断。这个中断可以看作是系统心脏的脉动。中断之间的时间间隔取决于不同应用，一般在10ms到200ms之间。时钟的节拍式中断使得内核可以将任务延时若干个整数时钟节拍，以及当任务等待事件发生时，提供等待超时的依据。时钟节拍率越快，系统的额外开销就越大。——时钟节拍1.5嵌入式操作系统基本概念

所有嵌入式操作系统都是多任务的。目前所说的多任务大都是多线程方式或多进程方式。和一般的操作系统一样，嵌入式操作系统的作用也是决定在特定的某一时刻系统应该运行哪一个进程。现在许多CPU都已提供多组寄存器来辅助执行模式的切换，有比较便捷的指令来纪录每个执行程序的情况，操作系统主要是提供调度机制来控制这些执行程序的起始，执行，暂停和结束。——多任务管理1.5嵌入式操作系统基本概念

嵌入式操作系统中的进程状态有3种：运行状态，就绪状态，等待状态。3种状态之间的关系如图，其中进程状态转换的条件与一般操作系统中转换条件类似。——多任务管理运行就绪等待新进程结束1.5嵌入式操作系统基本概念——存储管理与一般操作系统的存储管理相比，嵌入式操作系统的存储管理要相对简单一些。由于虚拟存储中经常要对页进行换入/换出操作，所以内存中页命中率和换入/换出所耗费的时间严重破坏了整个系统的确定性，而且虚拟系统中需要地址转换表和其他一些数据结构，这样留给程序的内存空间就减少了。总之，虚拟内存管理占用了相当一部分系统资源，因此在系统资源非常有限的嵌入式系统中，一般不采用虚拟内存管理，而采用动态内存管理方式，即当程序的某一部分需要使用内存时，利用操作系统提供的分配函数来处理，一旦使用完毕，可通过释放函数来释放所占用的内存，这样内存可以重复使用。1.5嵌入式操作系统基本概念——周边资源管理

在一个嵌入式系统里，除了系统本身的中央处理器，内存之外，还有许多不同的周边系统，例如输入/输出设备，通信端口或外接的控制器等，操作系统中必须提供周边资源的驱动程序，以方便资源管理和应用程序使用。对于应用程序来说，必须向操作系统注册一个请求机制，然后等待操作系统资源安排给应用程序。1.5嵌入式操作系统使用实时操作系统的必要性

嵌入式实时操作系统在目前的嵌入式应用中用得越来越广泛，尤其在功能复杂、系统庞大的应用中显得愈来愈重要。在嵌入式应用中，只有把CPU嵌入到系统中，同时又把操作系统嵌入进去，才是真正的计算机嵌入式应用。使用实时操作系统主要有以下几个因素：嵌入式实时操作系统提高了系统的可靠性。提高了开发效率，缩短了开发周期。嵌入式实时操作系统充分发挥了32位CPU的多任务潜力。1.5嵌入式操作系统实时操作系统的优缺点优点：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。缺点：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，以及内核的费用。

uClinux是一个完全符合GNU/GPL公约的操作系统，完全开放代码。uClinux从Linux

2.0/2.4内核派生而来，沿袭了主流Linux的绝大部分特性。它是专门针对没有MMU的CPU，并且为嵌入式系统做了许多小型化的工作。适用于没有虚拟内存或内存管理单元(MMU)的处理器，例如ARM7TDMI。它通常用于具有很少内存或Flash的嵌入式系统。它保留了Linux的大部分优点：稳定、良好的移植性、优秀的网络功能、完备的对各种文件系统的支持、以及标准丰富的API等。

1.5嵌入式操作系统常见的嵌入式操作系统——嵌入式Linux1.5嵌入式操作系统常见的嵌入式操作系统

WindowsCE是微软开发的一个开放的、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，它是精简的Windows95。WindowsCE的图形用户界面相当出色。WinCE具有模块化、结构化和基于Win32应用程序接口以及与处理器无关等特点。WinCE不仅继承了传统的Windows图形界面，并且在WinCE平台上可以使用Windows95/98上的编程工具（如VisualBasic、VisualC++等）、使绝大多数的应用软件只需简单的修改和移植就可以在WindowsCE平台上继续使用。

——WinCE1.5嵌入式操作系统常见的嵌入式操作系统——VxWorks

VxWorks操作系统是美国公司于1983年设计开发的一种嵌入式实时操作系统（RTOS），是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，在嵌入式实时操作系统领域占据一席之地。它以其良好的可靠性和卓越的实时性被广泛地应用在通信、军事、航空、航天等高精尖技术及实时性要求极高的领域中，如卫星通讯、军事演习、弹道制导、飞机导航等，甚至在1997年4月登陆火星表面的火星探测器上也使用到了VxWorks。1.5嵌入式操作系统常见的嵌入式操作系统