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1、嵌入式系统设计与实例开发 ARM与C/OS- 第一讲 嵌入式系统概述 周 亦 敏,嵌入式系统课程开设的背景 在当今 后PC时代，无论通讯、工控、机械冶金、信息家电、仪器仪表、航空航天、军工、船舶等领域都需要大量的嵌入式开发人员。为了为国家培养兼具软硬件开发能力的人才，增加学生就业竞争力。 嵌入式系统人才需求分析 学校教育中存在偏向极硬 (hardware design)，或偏向超软(software development)，硬件设计人员作风通常非常保守，比较缺乏系统整合设计能力，而软件设计人员只要遇到硬件问题就无能为力，对硬件知识缺少了解。因此，目前国内非常缺乏嵌入式系统所需要的软硬件系统整

2、合人才，大部分都还是靠硬件设计人员兼职。,嵌入式系统工程师既要精通一定的硬件技术、同时还要掌握嵌入式操作系统以及特定软硬件平台上的开发技术；另外，还需要有专门的开发调试设备、软件和资料等特殊条件才能系统学习。 企业大都不愿投入人力和财力去培养自己企业的嵌入式系统工程师，而是愿意招聘现成的嵌入式系统工程师。 嵌入式系统人才短缺！据估计，中国目前软件人才缺口为42万人，其中嵌入式软件的人才缺口更大。 国内外大量需求嵌入式系统工程师 Motorola、Ericsson、Lucent、Huawei、Intel、Legend等著名IT企业高薪聘请的技术人员，绝大多数都是嵌入式系统工程师。从最近的由中华英

3、才网提供的行业薪酬调查报告显示，通信、医疗设备、金融名列三甲。而通信、医疗设备就是嵌入式系统的典型应用领域。从国内求职类权威网站 51job、中华英才网的近期的工作搜索分类来看，嵌入式系统工程师的需求已成为热门职业。 结论：嵌入式系统的教学是大势所趋且刻不容缓!,嵌入式系统课程开设的目的 从传统的51、X86等低级的8、16位处理器平台，向目前实用的32位高级RISC处理器平台转移； 从纯粹的CPU单任务控制向实时多任务转移； 从传统CPU教育的汇编语言、机器指令教学方式，上升到使用规范的C语言来进行条理的模块化嵌入式开发； 彻底解决传统操作系统课程，理论与实践严重脱节的情况； 学生更深入地理

4、解硬件和底层软件间的配合问题； 弥补学生动手能力差的问题，避免学生只会纯粹在Windows平台做一些简单劳动的软件编写工作，真正去深入理解嵌入式系统。,关于课程 目前国内高校及我校现状 内容的选择与组织 微处理器ARM内核 实时操作系统UCOS-II 意义: 社会对嵌入式系统设计开发人才与日俱增的需求 由技术发展趋势的必然所决定 特点 综合性: 涉及多门专业基础课 汇编语言 C语言 微机原理 系统结构 操作系统 接口与通信 是软硬件设计的完美结合 基础性: 作为计算机 电子电气 自动控制等专业的基础平台课 实践性: 实验是嵌入式系统教学的重要环节 关于教材 课程安排,本节提纲,嵌入式系统的定义

5、与特点 嵌入式微处理器的相关基本知识 嵌入式实时操作系统的相关基本知识 嵌入式系统的设计方法概述,典型嵌入式系统基本组成硬件,典型嵌入式系统基本组成软件,处理器,存储器,输入,输出,操作系统,应用程序,软件结构,硬件结构,嵌入式系统的发展,嵌入式系统本身是一个相对模糊的定义。一个手持的MP3和一个PC104的微型工业控制计算机都可以认为是嵌入式系统。 嵌入式系统已经有了近30年的发展历史，它是硬件和软件交替发展的双螺旋式发展。 最早的单片机是Intel公司的4044，它出现在1971年 Motorola同时推出了68HC05，Zilog公司推出了Z80系列，这些早期的单片机均含有256字节的R

6、AM、4K的ROM、4个8位并口、1个全双工串行口、两个16位定时器。 之后在80年代初，Intel又进一步完善了8048，在它的基础上研制成功了8051。,1981年Ready System发展了世界上第1个商业嵌入式实时内核（VTRX32）包含了许多传统操作系统的特征，包括任务管理、任务间通讯、同步与相互排斥、中断支持、内存管理等功能。 随后，出现了如Integrated System Incorporation (ISI)的PSOS、IMG的VxWorks、QNX公司的QNX等，Palm OS，WinCE，嵌入式Linux，Lynx，uCOS、Nucleux，以及国内的Hopen、Del

7、ta OS等嵌入式操作系统。 今天RTOS已经在全球形成了1个产业，根据美国EMF（电子市场分析）报告，1999年全球RTOS市场产值达3.6亿美元，而相关的整个嵌入式开发工具（包括仿真器、逻辑分析仪、软件编译器和调试器）则高达9亿美元。,IEEE定义,根据IEEE（国际电气和电子工程师协会）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”（原文为devices used to control, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or plants）。 可以看出此定义是从应用上考虑的，嵌入式系统

8、是软件和硬件的综合体，还可以涵盖机电等附属装置。,一般定义,“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。”,嵌入式系统定义要素,专用计算机系统(非PC智能电子设备) 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 等的严格要求 知识集成应用系统（CSEA） 技术密集 资金密集 高度分散 不可垄断 面向应用 不断创新,嵌入式系统的分类,按表现形式分：（硬件范畴） 芯片级嵌入（含程序或算法的处理器） 模块级嵌入（系统中的某个核心模块） 系统级嵌入 按实时性要求分：（软件范畴） 非实时系统

9、（PDA） 软实时系统（电子消费类产品） 硬实时系统（数控、航空航天等工业和军工系统）,嵌入式系统的几个重要特征,（1）系统内核小 由于嵌入式系统一般是应用于小型电子装置的，系统资源相对有限，所以内核较之传统的操作系统要小得多。 比如ENEA公司的OSE分布式系统，内核只有5K，而Windows的内核则要大得多。,（）专用性强 嵌入式系统的个性化很强，其中的软件系统和硬件的结合非常紧密，一般要针对硬件进行系统的移植。 即使在同一品牌、同一系列的产品中也需要根据系统硬件的变化和增减不断进行修改。 同时针对不同的任务，往往需要对系统进行较大更改，程序的编译下载要和系统相结合，这种修改和通用软件的“

10、升级”是完全不同的概念。,（）系统精简 嵌入式系统一般没有系统软件和应用软件的明显区分，不要求其功能设计及实现上过于复杂，这样一方面利于控制系统成本，同时也利于实现系统安全。 （）高实时性OS 这是嵌入式软件的基本要求，而且软件要求固态存储，以提高速度。软件代码要求高质量和高可靠性、实时性。,（5）嵌入式软件开发走向标准化 嵌入式系统的应用程序可以没有操作系统直接在芯片上运行。 为了合理地调度多任务、利用系统资源、系统函数以及和专家库函数接口，用户必须自行选配RTOS（RealTime Operating System）开发平台，这样才能保证程序执行的实时性、可靠性，并减少开发时间，保障软件质

11、量。,（6）嵌入式系统开发需要开发工具和环境 由于其本身不具备自主开发能力，即使设计完成以后，用户通常也是不能对其中的程序功能进行修改，必须有一套开发工具和环境才能进行开发。 这些工具和环境一般是基于通用计算机上的软硬件设备以及各种逻辑分析仪、混合信号示波器等。 开发时往往有主机和目标机的概念，主机用于程序的开发，目标机作为最后的执行机，开发时需要交替结合进行。,嵌入式处理器系统 嵌入式处理器 各种类型存储器 模拟电路及电源 接口控制器及接插件 嵌入式软件系统 实时操作系统（RTOS） 板级支持包（BSP） 设备驱动（Device Driver） 协议栈（Protocol Stack） 应用程

12、序（Application）,嵌入式系统的分类,本节提纲,嵌入式系统的定义与特点 嵌入式微处理器的相关基本知识 嵌入式实时操作系统的相关基本知识 嵌入式系统的设计方法概述,冯诺依曼体系结构和哈佛体系结构 CISC与RICS 影响CPU性能的因素 存储器系统,硬件基础,冯诺依曼体系结构模型,指令寄存器,控制器,数据通道,输入,输出,中央处理器,存储器,程序,指令0,指令1,指令2,指令3,指令4,数据,数据0,数据1,数据2,指令的执行周期T,1）取指令（Instruction Fetch)：TF 2）指令译码（Instruction Decode）：TD 3）执行指令（Instruction

13、Execute）：TE 4）存储（Storage）：TS 每条指令的执行周期：T= TF+TD+TE+TS,冯诺依曼体系的特点,1）数据与指令都存储在存储器中 2）被大多数计算机所采用 3）ARM7冯诺依曼体系,哈佛体系结构,指令寄存器,控制器,数据通道,输入,输出,中央处理器,程序存储器,指令0,指令1,指令2,数据存储器,数据0,数据1,数据2,地址,指令,地址,数据,哈佛体系结构的特点,1）程序存储器与数据存储器分开 2）提供了较大的数据存储器带宽 3）适合于数字信号处理 4）大多数DSP都是哈佛结构 5）ARM9是哈佛结构,CISC和RISC,CISC：复杂指令集（Complex In

14、struction Set Computer） 具有大量的指令和寻址方式 大多数程序只使用少量的指令就能够运行。,RISC：精简指令集（Reduced Instruction Set Computer) 8/2原则：80%的程序只使用20%的指令 在通道中只包含最有用的指令 确保数据通道快速执行每一条指令 使CPU硬件结构设计变得更为简单,CISC与RISC的数据通道,IF,ID,REG,ALU,MEM,开始,退出,IF,ID,ALU,MEM,REG,微操作通道,开始,退出,单通数据通道,影响CPU性能的因素：流水线、超标量和缓存,RISC流水线技术：几个指令可以并行执行 提高了CPU的运行效

15、率 内部信息流要求通畅流动,译码,取指,执行add,译码,取指,执行sub,译码,取指,执行cmp,时间,Add,Sub,Cmp,超标量执行,超标量执行：超标量CPU采用多条流水线结构,执行1,预取,指令CACHE,译码2,译码1,执行2,执行1,预取,译码2,译码1,执行2,流水线1,流水线2,数据,高速缓存（CACHE）,1、为什么采用高速缓存 微处理器的时钟频率比内存速度提高快得多，高速缓存可以提高内存的平均性能。 2、高速缓存的工作原理 高速缓存是一种小型、快速的存储器，它保存部分主存内容的拷贝。,CPU,高速缓存控制器,CACHE,主存,数据,数据,地址,总线和总线桥,存储器系统,R

16、AM：随机存取存储器 SRAM：静态随机存储器 DRAM：动态随机存储器 1）SRAM比DRAM快 2）SRAM比DRAM耗电多 3）DRAM存储密度比SRAM高得多（容积） 4）DRAM需要周期性刷新 ROM：只读存储器 FLASH：闪存,SRAM和DRAM,1）SRAM 2）DRAM,CS,R/W,Addr,Data,CS（片选）,R/W,CAS（列刷新）,Data,RAS（行刷新）,Addr,输入输出接口,1）I/O 2）A/D、D/A 3）键盘 4）LCD 5）存储器接口 6）设备接口,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就具备以下4个特点 对实时多任务有很强的支持能力

17、，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内核心的执行时间减少到最低限度。 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。 可扩展的处理器结构，以能最迅速地开展出满足应用的最高性能的嵌入式微处理器。 嵌入式微处理器必须功耗很低，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，如需要功耗只有mW甚至W级。,嵌入式处理器,嵌入式处理器,嵌入式处理器的发展趋势 经济性（成本） 微型化（封装、功耗） 智能化（功能、速度） 嵌入式处理器的

18、分类和现状 微控制器（MCU） 微处理器（MPU） 数字信号处理器（DSP） 混合处理器和片上系统（SOC） 可编程片上系统（SOPC）,硬件设计工具（EDA工具）,系统级设计工具 Cadence的SPW System View 模拟电路系统仿真工具 Pspice EWB PCB设计工具 Protel PADs 的Power PCB if(condition_2) action_2(); if(condition_n) acition_n(); ,按软件结构分类,（2）事件驱动系统：（Event-Driven system） 事件驱动系统是能对外部事件直接响应的系统。它包括前后台、实时多任务、

19、多处理器等，是嵌入式实时系统的主要形式。 应用程序是一个无限的循环，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（background）。中断服务程序处理异步事件，这部分可以看成前台行为（foreground)。 后台也可以叫做任务级，前台也叫中断级。 例如，很多基于微处理器的产品采用前后台系统设计，如微波炉、电话机、玩具等。从省电的角度出发，平时微处理器处在停机状态，所有的事都靠中断服务来完成。,实时操作系统（RTOS）,RTOS的基本特征： 高效的任务管理 1.支持多任务 2.优先级管理 3.任务调度：基于优先级的抢占式调度、时间片轮转调度的算法 4.支持快速而确定的上下文切

20、换 快速灵活的任务间通信 1.信号量：二进制、互斥、计数器 2.通信机制：消息队列、管道等 高度的可剪裁性 动态链接与部件增量加载 快速有效的中断和异常事件处理 优化的浮点支持 动态内存管理 系统时钟和定时器,几种最常见的RTOS,软实时RTOS 嵌入式Linux Win CE 硬实时RTOS VxWorks OSE Nuclear 著名的open RTOS ucOS/II RTEMS 自主知识产权的RTOS HOPEN Delta OS,嵌入式软件开发工具,开发工具 编译器（Compiler） 调试器（In Circuit Emulator） 软仿真（Simulator） 集成开发环境（ID

21、E） 典型的商业开发工具及供应商 Windriver公司的Tornado for VxWorks MontVisa公司的HardHat Linux 开发工具包 AMC公司的SuperTAP调试器 免费开发工具 GNU系列开发工具 Wiggler调试器,实时嵌入式操作系统的种类繁多，大体上可分为两种，商用型和免费型。 商用型的实肘操作系统功能稳定、可靠，有完善的技术支持和售后服务，但往往价格昂贵。 免费型的实时操作系统在价格方面具有优势，目前主要有Linux和C/OS，稳定性与服务性存在挑战。,RTOS与通用计算机OS的区别,实时性。响应速度快，几微秒，执行时间确定、可预测 代码尺寸小。10KB

22、到100KB，节省内存空间，降低成本 应用程序开发较难 需要专用开发工具：仿真器、编译器、调试器等,VxWorks,VxWorks操作系统是美国WindRiver公司于1983年设计开发的一种嵌入式实时操作系统（RTOS），具有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牢牢占据着一席之地。 VxWorks所具有的显著特点是： 可靠性、实时性和可裁减性。 它支持多种处理器，如x86、i960、Sun Sparc、Motorola MC68xxx、MIPS 、POWER PC等等。 大多数的VxWorks API是专有的，火星机器人。,Windows Embe

23、dded,Windows CE 3.0：一种针对小容量、移动式、智能化、32位、连接设备的模块化实时嵌入式操作系统。 针对掌上设备、无线设备的动态应用程序和服务提供了一种功能丰富的操作系统平台， WindowsCE嵌入但不够实时，属于软实时操作系统，目前也开始中文手机的研究开发。 由于其Windows背景，界面比较统一认可。 操作系统的基本内核需要至少200K的ROM。,pSOS,pSOS原属ISI公司的产品，但ISI已经被WinRiver公司兼并，现在pSOS属于WindRiver公司的产品。 该系统是一个模块化、高性能的实时操作系统，开发者可以利用它来实现从简单的单个独立设备到复杂的、网络

24、化的多处理器系统功能。,Palm OS,Palm OS是著名的网络设备制造商3COM旗下的Palm Computing掌上电脑公司的产品。 3COM、CISCO竞争 Palm OS在PDA市场上占有很大的市场份额， Palm OS的市场份额占到将近90%，最近下降70，目前主要与WIN CE进行激烈竞争。,OS-9,Microwave的OS-9是为微处理器的关键实时任务而设计的操作系统。 广泛应用于包括消费电子产品、工业自动化、无线通讯产品、医疗仪器、数字电视/多媒体设备等领域。,LynxOS,Lynx Real-time Systems的Lynx OS是一个分布式、嵌入式、可规模扩展的实时操

25、作系统。 LynxOS支持线程概念，提供256个全局用户线程优先级。 提供一些传统的、非实时系统的服务特征；包括基于调用需求的虚拟内存，一个基于Motif的用户图形界面，与工业标准兼容的网络系统以及应用开发工具。,QNX,加拿大QNX公司的产品。 QNX是在X86体系上面开发出来的，这和别的RTOS不一样，别的好多RTOS都是从68K的CPU上面开发成熟，然后再移植到X86体系上面来的。 QNX是一个实时的、可扩充的操作系统，它部分遵循POSIX相关标准。 由于QNX具有强大的图形界面功能，因此很适合作为机顶盒、手持设备（手掌电脑、手机）、GPS设备的实时操作系统使用。,嵌入式Linux,嵌入

26、式系统越来越追求数字化、网络化和智能化。因此原来在某些设备或领域中占主导地位的软件系统越来越难以为继，整个系统必须是开放的、提供标准的API，并且能够方便地与众多第三方的软硬件沟通。 Linux是开放源码的，不存在黑箱技术，遍布全球的众多Linux爱好者又是Linux开发的强大技术后盾。 Linux的内核小、功能强大、运行稳定、系统健壮、效率高，易于定制剪裁，在价格上极具竞争力。 Linux不仅支持x86 CPU，还可以支持其他数十种CPU芯片。,Linux还不过是个10岁的小孩子，它源于一位芬兰大学生Linus Torvalds的课余作品。 当时，Linus Torvalds正在学习计算机科

27、学家Andrew S.Tanenbaum开发的Minix操作系统，但发现Minix的功能很不完善，于是就编写了一个保护模式下的操作系统，这就是Linux的原型。 最开始，Linux被定位于黑客用的操作系统，并被放至FTP服务器上供人们自由下载。,嵌入式实时内核C/OS,C/OS与Linux一样，是一款公开源代码的免费实时内核； C/OS已在各个领域得到了广泛的应用 C/OS的特点： 具有RTOS的具有的基本性能； 代码尺寸小，结构简明； 易学、易移植；,COS不但提供了一个完整的嵌入式实时内核的源代码，而且对这些代码的细节作了详尽的解释，它不仅告诉读者这个实时内核是怎么写的，还解释了为什么要这

28、样写。而商业上的实时操作系统软件不但价格昂贵（一般都在5千到2万美元的价位上），而且其中很多都是所谓黑盒子，即不提供源代码。 源代码的绝大部分是用C语言写的，经过简单的编译，读者就能在PC机上运行，边读书、边实践。由于用汇编语言写的部分只有200行左右，该实时内核可以方便地移植到几乎所有的嵌入式应用类CPU上。移植范例的源代码可以从因特网上下载。 从最老版本的实时内核COS，以及后来的C/OS，到新版本的C/OS-II，已经有10余年的历史。这些年来，许多行业上都有成功应用该实时源代码.实时内核移植.内核实时内核的实例，这些应用的实践是该内核实用性、无误性的最好证据。,80年代末，我设计了一个

29、基于Intel 80C188的产品，需要一个实时内核。 使用一个知名的内核太贵了，廉价的内核B（当时大约1000美元以下)让我总给该厂商打电话求援。该厂商声称内核B是用C语言写的，可我还得用汇编语言初始化程序的每个对象，实在是烦透了，产品的开发也耽误了。 后来我得知我是该厂商的第一个客户 ,Jean J. Labrosse的故事,至今， C/OS的书已售出了15，000多册。 C/OS已被移植到以下一些CPU上。 Analog 设备公司 AD21xx ARM公司 ARM 6, ARM7 日立公司 64180，H8/3xx，SH系列 Intel公司 80 x86（Real and PM),Pen

30、tium, Pentium II, 8051,8052, MCS-251,80196,8096 三菱公司 M16和M32 摩托罗拉公司 PowerPC， 68K, CPU32,CPU32,68H11，68HC16 飞利浦公司 XA 西门子公司 80C166和TriCore TI公司 TMS320 Zilog公司 Z80 和Z180,C/OS-II读做“micro COS2”，意为“微控制器操作系统版本2”。世界上已有数千人在各个领域使用C/OS，例如，照相机行业、医疗器械、音响设施、发动机控制、网络设备、高速公路电话系统、自动提款机、工业机器人等等。很多高等院校将C/OS用于实时系统教学。,C

31、/OS 的几个典型应用,1）. NSA2010便携式电话，在日本大约有15000台投入市场。使用C/OS实时操作系统。,2）. CYCLONE移动电话，Hitachi H8S/2318k微程序控制器，256K闪存和8K Ram， C/OS 实时操作系统。,选择C/OS的原因： INFEA R Void swap (int *x,int*y) Temp=*x; *X=*Y; *y=Temp; ,可重入型函数,一个可重入型函数的例子 Void swap (int *x,int*y) int Temp; Temp=*x; *X=*Y; *y=Temp; ,代码的临界区也称为临界区，指处理时不可分割的

32、代码。一旦这部分代码开始执行，则不允许任何中断打入。 在进入临界区之前要关中断，而临界区代码执行完以后要立即开中断（在任务切换时，地址、指令、数据等寄存器堆栈保护）。,代码的临界区,任务的事件驱动,中断与中断优先级,一系列时间相关事件称为同步事件，驱动的任务为同步任务 随机发生的事件称为异步事件，驱动的任务为异步任务，如中断,同步与异步,程序进行时可使用的软硬件环境称为资源，2个以上任务可同时访问的共享资源称为临界资源。 任何任务所占用的实体都可称为资源。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。,资源与临界资源,容错：当系统软、硬件发生故障

33、时，系统仍能正常运转，完成预定的任务或某些重要的不允许间断的任务。包括系统自诊断、自恢复、自动切换等功能。 安全性：是指系统对自身文件和用户文件的存取合法性的控制。如口令、加密。,容错与安全,实时系统是面向具体应用，对外来事件在限定时间内能做出反应的系统。限定时间的范围很广可以从微秒级（如信号处理）到分级（如联机查询系统）。 在实时系统中主要有三个指标来衡量系统的实时性，即响应时间（Response Time）、生存时间（Survival Time）、吞吐量（Throughput）。 响应时间（Response Time）：是计算机识别一个外部事件到作出响应的时间，在控制应用中它是最重要的指标

34、，如果事件不能及时的处理，系统可能就会崩溃。 生存时间（Survival Time）：是数据有效等待时间，在这段时间里数据是有效的。 吞吐量（Throughput）：是在一给定时间内（秒），系统可以处理的事件总数。例如通讯控制器用每秒钟处理的字符数来表示吞吐量，吞吐量是平均响应时间的倒数。,实时系统的评价指标, 系统响应时间（System response time）： 系统发出处理要求，到系统给出应答信号的时间。 任务切换时间（Context-switching time）： 任务之间切换而使用的时间。 中断延迟（Interrupt latency）： 计算机接收到中断信号到操作系统作出响应

35、，并完成切换转入中断服务程序的时间。,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。内核本身也增加了应用程序的额外负荷，代码空间增加ROM用量，内核本身的数据结构增加了RAM的用量。内核本身对CPU的占用时间一般在2到5个百分点之间。,系统内核,这是操作系统的主要职责之一，它决定该轮到哪个任务运行了。 往往调度是基于优先级的，根据其重要不同被赋予任务不同的优先级。 CPU总是让处在就绪态的优先级最高的任务先运行。 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

36、式的内核。,调度（Dispatcher）,任务优先级(priority),每个任务都有其优先级（priority），静态优先级和动态优先级。 应用程序执行过程中诸任务优先级不变，则称之为静态优先级。在静态优先级系统中，诸任务以及它们的时间约束在程序编译时是已知的。 应用程序执行过程中，如果任务的优先级是可变的，则称之为动态优先级.,宏观方面发展趋势： 经济性（POS开发失败，几十万、几万、5千、5百） 计算机要很便宜，让更多的人能买得起； 小型化（笔记本、PDA） 人们携带方便； 可靠性（汽车VCD的挑动问题, 火星探测器） 能够在一般环境条件下或者是苛刻的环境条件下运行； 高速度（飞机刹车系

37、统） 能够迅速地完成数据计算或数据传输； 智能性（知识推理、模糊查询、识别、感知运动） 使人们用起来更习惯，对人们更有使用价值。,嵌入式技术的发展趋势,硬件芯片结构方面 以FPGA为核心的硬件可重构技术 以嵌入式软件组件为核心的通用平台 以EDA SOC为核的集成设计技术, 其中 SOC(System On Chip,嵌入式片上系统)是真正意义上的软硬件集成芯片,是人们的追求,目前研发的高端技术. 芯片技术能降低电子产品成本的速度，就连当代电子学革命之父，2000年诺贝尔物理奖得者杰克基尔比也没有想到，他在1959年发明的芯片技术，会将电子产品的成本降低到了百分之一的地步。 难怪尽管发展芯片技

38、术的耗资是惊人的巨大，发达国家还是力争在芯片技术的竞争中要永远保持领先的地位，以便能主宰世界信息技术的发展。,嵌入式软件行业的标准 目前，嵌入式操作系统没有国际标准，有些行业已经开始定义其相关的行业标准，如汽车电子OSEK等。 向微内核方向发展（PS/2 微通道，PCI、ISA） 八十年代后期，国外提供了微内核（Microkernel）的思想，即将传统操作系统中的许多共性的东西抽象出来，构成操作系统的公共基础，真正具体的操作系统功能则由构造在微内核之外的服务器实现。 实时多任务操作系统与开发工具 微小型个人数据库 高可靠性的无线信息传输 多媒体人机交互的操作界面 嵌入式操作系统的功能越来越丰富，不仅能提供一些基本的功能，如：内核、网络、GUI、文件系统等，而且还会具有很多新的功能，如支持J2ME（JAVA2Micro Edition）、嵌入式CORBA，XML等。,CPU、传感器、执行器集成芯片MEMS技术 就小型化来说，需要人们携带的电子产品，如血糖仪、心脏起博器，小型化要求就非常明显了。 MEMS技术、系统芯片技术得到发展。 日本人的研究目标是“制造出能进入管道内进行检修的微型机械”，能进入血管内进行手术的微型机器人，生产微型机器人，生产微型机械部件的超小型化工厂，确保日本在未来