嵌入式系统概述

ARM嵌入式

下周就要考试啦~~嵌入式，鉴于此，写个什么东东总结一下~
不然老胡大发脾气了可就不好了。

嵌入式系统的概述：

嵌入式系统已经慢慢潜入人们的生活，几乎现在所有的带有一些“智能”的家电都有嵌入式系统。
嵌入式——将计算机芯片化，集成为单片微型计算机SCMP——单片微型计算机向微控制器MCU与片上SOC发展，本质未变，内涵计算机，全如刀对象体系中

嵌入式处理器：

嵌入式处理器简介

普通 个人计算机PC中的处理器，由于他要应用于各种应用中，所以他的编程资源相当丰富，通常具有内置的内存管理单元，有现金的高速缓存逻辑，具有执行快速浮点运算的内置数学协处理器，成本高。

现代嵌入式处理器有一下几种侧重点，一类关注尺寸，能耗，价格，一类关注性能，另外是这四种全部关注。

片上SOC处理器具有CPU内核并内置外设模块，可编程通用目的计时器，可编程中断控制器，DMA控制器和以太网接口，这样的设计使嵌入式设计更加方便灵活，不需要附加外部设备。

嵌入式系统的分类

1、嵌入式微处理器

基础是通用计算机中的CPU

2、微控制器

单片化，体积大大减小，使功耗和成本下降。芯片内部集成ROM/EPROM、RAM、总线、总线逻辑、定时/计数器、看门狗、I/O、串行口、脉宽调制输出、A/D、D/A等各种必要外设。

3、DSP处理器

适合执行DSP算法，编译效率高，执行速度高。数字滤波，FFT，频谱分析等方面，DSP算法正大量进入嵌入式领域。

4、片上系统SOC

将整个嵌入式系统大部分集成到一块或几块芯片中去。SOC可分为通用和专用两类。

嵌入式操作系统

三种操作系统，分别是：多道批量处理操作系统，实时操作系统，分时操作系统
多道批量处理操作系统：十分注意CPU以及其他设备的充分利用，追求高吞吐量，不具备实时性
分时操作系统：让多个计算机能够共享系统资源，能即使的响应和服务于联机用户，很弱的实时功能，与真正的实时功能有很大的差别
实时操作系统：
1、异步事件响应，有异步I/O和中断处理能力
2、切换时间和中断延迟时间的确定
3、优先级中断和调度，允许用户定义中断优先级和被调度的任务优先级，制定如何中断
4、抢占式调度，高优先级任务一旦准备好运行，马上抢占低优先级任务执行
5、内存锁定，将程序或者部分程序锁定在内存的能力
6、连续文件
7、同步
——分为一般实时操作系统和嵌入式实时操作系统

嵌入式操作系统基本概念

1、前后台系统

前端——中断级，后台——任务级
微处理器平时处于停机状态，所有事靠中断服务来完成。

2、操作系统

计算机中基本程序，负责计算机系统中全部软件资源的分配和回收、控制、协调等并发活动

3、实时操作系统

RTOS，每个任务有一个优先级，RTOS根据各个任务的优先级，动态的切换各个任务，保证实时性要求——并非正真的实时。看上去“同时”

4、代码的临界区

处理时不可分割的代码

5、资源

运行时可使用的软、硬件资源，可以使打印机，键盘，显示器，也可以是变量，一个结构，数组等

6、共享资源

可以被一个以上任务使用的资源

7、任务

一个任务，也称作一个线程，一个简单的程序，可认为CPU完全属于该程序本身，实时应用程序的设计过程，每个任务都是整个应用的某一部分，被赋予一定的优先级，有自己的一套CPU寄存器和自己的栈空间

8、任务切换

做任务切换所需的时间取决于CPU有多少寄存器要入栈

9、内核

多任务中，负责管理各个任务，为每个任务分配CPU时间，并负责任务间的通信。代码空间增加ROM用量，内核本身数据结构增加RAM的用量。
内核本身对CPU的占用时间一般在2%~5%

10、调度

决定该轮到哪个任务执行了。

11、非占用式内核

多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，中断服务是一个高优先级的任务由挂起变为就绪状态，中断结束后，控制权回到原来执行的那个任务，知道它主动放弃CPU使用权，高优先级才能获得CPU使用权。

12、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

13、中断

中断是一个硬件机制，被触发后，CPU保存部分或者全部的上下文，跳转到专门子程序进入中断，中断完成后，
前后台系统：程序回到后台程序
非占先式内核：程序回到被中断了的任务
占先式内核：让进入就绪状态的最高优先级的任务开始运行

14、时钟节拍

内核将任务延时若干个节拍

嵌入式实时操作系统的必要性

提高了系统的可靠性，提高了开发效率，缩短了开发周期，充分发挥了32位CPU的多任务潜力
嵌入式实时操作系统还需要额外的ROM和RAM开销，2%~5%的CPU额外符合及内核的费用。

常见的嵌入式实时操作系统

uClinux, Windows CE, VxWorks, uC/OS-II