1、单片机与嵌入式系统单片机与嵌入式系统中国海洋大学计算机系中国海洋大学计算机系什么是嵌入式系统什么是嵌入式系统嵌入式系统是嵌入式系统是“用于控制、监视或者辅助操作机器和设用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置备的装置”（原文为（原文为devices used to control,monitor,or devices used to control,monitor,or assist the operation of equipment,machinery or plantsassist the operation of equipment,machinery or plants）。）。IE
2、EEIEEE定义定义可以看出此定义是从应用上考虑的，嵌入式系统是软件可以看出此定义是从应用上考虑的，嵌入式系统是软件和硬件的综合体，还可以涵盖机电等附属装置。和硬件的综合体，还可以涵盖机电等附属装置。嵌入式系统是以嵌入式应用为目的的计算机系统。可嵌入式系统是以嵌入式应用为目的的计算机系统。可分为系统级、板级、片级分为系统级、板级、片级 系统级：各种类型的工控器、系统级：各种类型的工控器、PC104PC104模块模块 板级：各种类型的带板级：各种类型的带CPUCPU的主板及的主板及OEMOEM产品产品 片级：各种以单片机、片级：各种以单片机、DSPDSP、微处理器为核心的产品、微处理器为核心的产
3、品微机学会的定义微机学会的定义什么是嵌入式系统什么是嵌入式系统以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪，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功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。它一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式系统。它一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统及用户的应用程序操作系统及用户的应用程序4 4个部分组成，用于实现对其个部分组成，用于实现对其他设备的控制、监视或者管理等功能。他设备的控制、监视或者管理等功能。一般定义一般定义什么是嵌入式系统什么是嵌入式系统知识集成系统知识集成
4、系统 技术密集资金密集技术密集资金密集 高度分散不可垄断高度分散不可垄断 面向应用不断创新面向应用不断创新专用计算机系统专用计算机系统(非非PCPC的智能电子设备的智能电子设备)以应用为中心以应用为中心 以计算机技术为基础以计算机技术为基础 软件硬件可裁剪软件硬件可裁剪 适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严严 格要求格要求什么是嵌入式系统什么是嵌入式系统（1 1）执行特定功能，专用性强）执行特定功能，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
5、。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。统硬件的变化和增减不断进行修改。针对不同的任务，往往需要对系统进行较大更改，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，这种修改和通用程序的编译下载要和系统相结合，这种修改和通用软件的软件的“升级升级”是完全不同的概念。是完全不同的概念。嵌入式系统的特征嵌入式系统的特征系统精简：嵌入式系统一般没有系统软件和应用软件的明系统精简：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
6、过于复杂，这样一方显区分，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。面利于控制系统成本，同时也利于实现系统安全。高实时性高实时性OSOS：这是嵌入式软件的基本要求，而且软件要求：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、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。实时性。（2 2）以微处理器与外围构成核心，其规模可在大范围内）以微处理器与外围构成核心，其规模可在大范围内变化，如从变化，如从80518051芯片到芯片到x86x86芯片。芯片。（3 3）要求严格的时序和稳定性，这是因为在机器
7、控制的）要求严格的时序和稳定性，这是因为在机器控制的大型系统中，程序运行稍有差错则可能使得整个系大型系统中，程序运行稍有差错则可能使得整个系统失去控制，甚至酿成灾害。统失去控制，甚至酿成灾害。嵌入式系统的特征嵌入式系统的特征嵌入式系统的应用程序可以没有操作系统直接在芯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。片上运行。为了合理地调度多任务、利用系统资源、系统函数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，用户必须自行选配以及和专家库函数接口，用户必须自行选配RTOSRTOS（RealRealTime Operating SystemTime Operating
8、 System）开发平台，这样）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，保障软件质量。时间，保障软件质量。（4 4）全自动操作循环）全自动操作循环。（5 5）嵌入式软件开发走向标准）嵌入式软件开发走向标准嵌入式系统的特征嵌入式系统的特征由于其本身不具备自主开发能力，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改，必须有一套开发工具和环境才能进行开发。才能进行开发。（6 6）嵌入式系统需要开发工具和环境）
9、嵌入式系统需要开发工具和环境这些工具和环境一般是基于通用计算机上的软硬件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。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。替结合进行。嵌入式系统的特征嵌入式系统的特征嵌入式系统与嵌入式系统与PCPC的不同的不同 嵌入式系统一般是专用系统，而嵌入式系统一般是专用系统，而PCPC是通用计算平台是通用计算平台 使用多种类型的处理器和处理器
10、体使用多种类型的处理器和处理器体系结构系结构 极其关注成本极其关注成本 嵌入式系统的资源比嵌入式系统的资源比PCPC少得多少得多 大多有实时和功耗的约束大多有实时和功耗的约束 大多使用实时多任务操作系统大多使用实时多任务操作系统嵌入式系统与嵌入式系统与PCPC的不同的不同 大多使用实时多任务操作系统大多使用实时多任务操作系统 软件故障造成的后果比软件故障造成的后果比PCPC系统更严重系统更严重 经常在极端的环境下运行经常在极端的环境下运行 通常所有目标代码存放在通常所有目标代码存放在ROMROM中中 需要专用工具和方法进行开发设计需要专用工具和方法进行开发设计 嵌入式系统的数量远远超过嵌入式系
11、统的数量远远超过PCPC 嵌入式系统的架构嵌入式系统的架构 硬件：硬件：CPUCPU及其外围设计、网络功能、无线通及其外围设计、网络功能、无线通讯及其接口设计；讯及其接口设计；软件：专司产品驱动、控制处理或基本接口，软件：专司产品驱动、控制处理或基本接口，以提升产品价值；以信息、友好界面或消费性以提升产品价值；以信息、友好界面或消费性电子产品中的必备部分。电子产品中的必备部分。嵌入式处理器嵌入式处理器各种类型存储器各种类型存储器模拟电路及电源模拟电路及电源接口控制器及接插件接口控制器及接插件实时操作系统（实时操作系统（RTOSRTOS）板级支持包（板级支持包（BSPBSP）设备驱动（设备驱动（
12、Device DriverDevice Driver协议栈（协议栈（Protocol StackProtocol Stack应用程序（应用程序（ApplicationApplication）硬件系统硬件系统嵌入式软件系统嵌入式软件系统嵌入式系统的架构嵌入式系统的架构嵌入式系统的发展趋势在市场和技术进步的双重推动下，嵌入式系统技术未来在市场和技术进步的双重推动下，嵌入式系统技术未来的发展，将呈现出以下几点趋势的发展，将呈现出以下几点趋势：联网成为必然趋势联网成为必然趋势 为适应嵌入式分布处理结构和应用上网需求，面向为适应嵌入式分布处理结构和应用上网需求，面向2121世纪世纪的嵌入式系统要求配备标
13、准的一种或多种网络通信接口。的嵌入式系统要求配备标准的一种或多种网络通信接口。针对外部联网要求，嵌入式设备必须配有通信接口，相应针对外部联网要求，嵌入式设备必须配有通信接口，相应需要需要TCP/IPTCP/IP协议簇软件支持；由于家用电器相互关联（如协议簇软件支持；由于家用电器相互关联（如防盗报警、灯光能源控制、影视设备和信息终端交换信息）防盗报警、灯光能源控制、影视设备和信息终端交换信息）及实验现场仪器的协调工作等要求，新一代嵌入式设备还及实验现场仪器的协调工作等要求，新一代嵌入式设备还需具备需具备IEEE1394IEEE1394、USBUSB、CANCAN、BluetoothBluetoo
14、th或或IrDAIrDA通信接口，通信接口，同时也需要提供相应的通信组网协议软件和物理层驱动软同时也需要提供相应的通信组网协议软件和物理层驱动软件。件。嵌入式系统的发展趋势 小尺寸、微功耗和低成本小尺寸、微功耗和低成本 提供精巧的多媒体人机界面提供精巧的多媒体人机界面 为满足这种特性，要求嵌入式产品设计者相应降低处理为满足这种特性，要求嵌入式产品设计者相应降低处理器的性能，限制内存容量和复用接口芯片。这就相应提器的性能，限制内存容量和复用接口芯片。这就相应提高了对嵌入式软件设计技术要求。如：选用最佳的编程高了对嵌入式软件设计技术要求。如：选用最佳的编程模型和不断改进算法，采用模型和不断改进算法
15、，采用JavaJava编程模式，优化编译器编程模式，优化编译器性能。因此，既要软件人员有丰富经验，更需要发展先性能。因此，既要软件人员有丰富经验，更需要发展先进嵌入式软件技术，如进嵌入式软件技术，如JavaJava、WebWeb和和WAPWAP等。等。嵌入式设备之所以为亿万用户乐于接受，重要因素之一是嵌入式设备之所以为亿万用户乐于接受，重要因素之一是它们与使用者之间的亲和力，自然的人机交互界面，如司它们与使用者之间的亲和力，自然的人机交互界面，如司机操纵高度自动化的汽车主要还是通过习惯的方向盘、脚机操纵高度自动化的汽车主要还是通过习惯的方向盘、脚踏板和操纵杆。踏板和操纵杆。嵌入式系统的发展趋势
16、“无所不在的智能无所不在的智能”（Ambient IntelligenceAmbient Intelligence，AmIAmI）无所不在的无所不在的“智能智能”是嵌入式系统应用的高级境界，它是指是嵌入式系统应用的高级境界，它是指一种嵌入了多种感知和计算设备，并根据上下文识别人的身一种嵌入了多种感知和计算设备，并根据上下文识别人的身体姿态、手势、语音等，进而判断出人的意图，并做出相应体姿态、手势、语音等，进而判断出人的意图，并做出相应反映的具有适应性的数字环境，它通过智能的、用户定制的反映的具有适应性的数字环境，它通过智能的、用户定制的内部互联系统和服务制造理想的氛围，完成理想的功能，从内部互
17、联系统和服务制造理想的氛围，完成理想的功能，从而有效提高人们的工作和生活质量。而有效提高人们的工作和生活质量。AmIAmI的关键技术基础是的关键技术基础是“无所不在的计算（无所不在的计算（Ubiquitous ComputingUbiquitous Computing）”，“无所不在无所不在的计算的计算”指的就是，指的就是，“无论何时何地，任何人需要，就可以无论何时何地，任何人需要，就可以通过某种设备访问到所需的信息通过某种设备访问到所需的信息”。从计算技术的角度来看，。从计算技术的角度来看，可以认为存在一个巨大的分布式网络，这个网络由围绕在用可以认为存在一个巨大的分布式网络，这个网络由围绕在
18、用户周围的成千上万个嵌入式系统互连而成，用来满足其在信户周围的成千上万个嵌入式系统互连而成，用来满足其在信息、通讯、出行和娱乐等方面的需求。息、通讯、出行和娱乐等方面的需求。嵌入式系统的发展趋势 软件设计比重日益突出软件设计比重日益突出 组件设计技术组件设计技术 SOCSOC 硬件软件化硬件软件化嵌入式处理器嵌入式系统的核心是嵌入式微处理器。嵌入式处理器无处嵌入式系统的核心是嵌入式微处理器。嵌入式处理器无处不在，一台计算机外设中包含不在，一台计算机外设中包含5 51010个，个，S S一级的梅塞得一级的梅塞得斯轿车，平均有斯轿车，平均有6565个，一架波音飞机上有更多的嵌入式处个，一架波音飞机
19、上有更多的嵌入式处理器在工作。理器在工作。嵌入式处理器嵌入式处理器一般就具备以下嵌入式处理器一般就具备以下4 4个特点个特点 对实时多任务有很强的支持能力，并且对实时多任务有很强的支持能力，并且有较短的中断响应时间，从而使内部的有较短的中断响应时间，从而使内部的代码和实时内核的执行时间减少到最低代码和实时内核的执行时间减少到最低限度。限度。具有功能很强的存储区保护功能。这是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，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交叉作用，需要设计强
20、大的存储区保护功能，同时也有利于软件诊断。功能，同时也有利于软件诊断。嵌入式处理器的特点嵌入式处理器一般就具备以下嵌入式处理器一般就具备以下4 4个特点个特点 可扩展的处理器结构，能最迅可扩展的处理器结构，能最迅速地开发出满足应用的最高性速地开发出满足应用的最高性能的嵌入式微处理器。能的嵌入式微处理器。功耗很低，尤其是靠电池供电功耗很低，尤其是靠电池供电的嵌入式系统更是如此的嵌入式系统更是如此。嵌入式处理器的特点实时操作系统（实时操作系统（RTOSRTOS）实时操作系统是一段在嵌入式系统启动后首先执实时操作系统是一段在嵌入式系统启动后首先执行的背景程序，用户的应用程序是运行于行的背景程序，用户
21、的应用程序是运行于RTOSRTOS之上的之上的各个任务，各个任务，RTOSRTOS根据各个任务的要求，进行资源根据各个任务的要求，进行资源(包包括存储器、外设等括存储器、外设等)管理、消息管理、任务调度、异常管理、消息管理、任务调度、异常处理等工作。在处理等工作。在RTOSRTOS支持的系统中，支持的系统中，每个任务均有每个任务均有一个优先级，一个优先级，RTOSRTOS根据各个任务的优先级，动态地切根据各个任务的优先级，动态地切换各个任务，保证对实时性的要求。换各个任务，保证对实时性的要求。实时操作系统的特点实时操作系统的特点IEEE IEEE 的实时的实时UNIXUNIX分委会认为实时操作
22、系统应具备以分委会认为实时操作系统应具备以下的几点下的几点:异步的事件响应异步的事件响应 切换时间和中断延迟时间确定切换时间和中断延迟时间确定 优先级中断和调度优先级中断和调度 抢占式调度抢占式调度 内存锁定内存锁定 连续文件连续文件 同步同步 总的来说实时操作系统是事件驱动总的来说实时操作系统是事件驱动的，能对来自外界的作用和信号在限定的，能对来自外界的作用和信号在限定的时间范围内作出响应。它强调的是的时间范围内作出响应。它强调的是实实时性时性、可靠性可靠性和和灵活性灵活性,与实时应用软件与实时应用软件相结合成为有机的整体起着核心作用相结合成为有机的整体起着核心作用,由由它来管理和协调各项工
23、作它来管理和协调各项工作,为应用软件提为应用软件提供良好的运行软件环境及开发环境。供良好的运行软件环境及开发环境。实时操作系统的特点实时操作系统的特点实时操作系统的必要性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，只有把中显得愈来愈重要。在嵌入式应用中，只有把CPUCPU嵌入到系统中，同时又把操作系统嵌入进去，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。使用实时操作系才是真正的计算机嵌入式应用。
24、使用实时操作系统主要有以下几个因素：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。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。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嵌入式实时操作系统充分发挥了3232位位CPUCPU的多的多任务潜力。任务潜力。实时操作系统的优缺点实时操作系统的优缺点：在嵌入式实时操作系统环境下开发实时应用程：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可以增加新的功能。通过将应用程序
25、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。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。资源得到更好的利用。：但是，使用嵌入式实时操作系统还需要额外的：但是，使用嵌入式实时操作系统还需要额外的ROM/RAMROM/RAM开销，开销，25%25%的的CPUCPU额外负荷，以及内核的额外负荷，以及内核的费用。费用。实时嵌入式操作系统的种类繁多，大体上可分为两实时嵌入式操作系统
26、的种类繁多，大体上可分为两种，商用型和免费型。种，商用型和免费型。商用型的实操作系统功能稳定、可靠，有完善的商用型的实操作系统功能稳定、可靠，有完善的技术支持和售后服务，但往往价格昂贵。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，目免费型的实时操作系统在价格方面具有优势，目前主要有前主要有LinuxLinux和和CC/OS/OS，稳定性与服务性存在挑，稳定性与服务性存在挑战。战。常见的嵌入式操作系统常见的嵌入式操作系统 嵌入式系统越来越追求数字化、网络化和智能化。因此原嵌入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
27、越难以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、提供标准的为继，整个系统必须是开放的、提供标准的APIAPI，并且能并且能够方便地与众多第三方的软硬件沟通。够方便地与众多第三方的软硬件沟通。LinuxLinux是开放源码的，不存在黑箱技术，遍布全球的众多是开放源码的，不存在黑箱技术，遍布全球的众多LinuxLinux爱好者又是爱好者又是LinuxLinux开发的强大技术后盾。开发的强大技术后盾。LinuxLinux的内核小、功能强大、运行稳定、系统健壮、效率高，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。易于定制剪裁，在
28、价格上极具竞争力。LinuxLinux不仅支持不仅支持x86 CPUx86 CPU，还可以支持其他数十种还可以支持其他数十种CPUCPU芯片。芯片。常见的嵌入式操作系统常见的嵌入式操作系统嵌入式嵌入式LinuxLinux常见的嵌入式操作系统常见的嵌入式操作系统 嵌入式嵌入式Linux(EmbeddedLinux(Embedded Linux)Linux)是指对是指对LinuxLinux经过小型化经过小型化裁剪后，能够固化在容量只有几百裁剪后，能够固化在容量只有几百K K字节或几兆字节字节或几兆字节的存储器芯片或单片机中，应用于特定嵌入式场合的的存储器芯片或单片机中，应用于特定嵌入式场合的专用专
29、用LinuxLinux操作系统。嵌入式操作系统。嵌入式LinuxLinux的开发和研究是目的开发和研究是目前操作系统领域的一个热点。主要有前操作系统领域的一个热点。主要有RTLinuxRTLinux和和 CLinuxCLinux LinuxLinux在嵌入式领域异军突起不过是近两年的事情，在嵌入式领域异军突起不过是近两年的事情，过去的一年中有过去的一年中有13%13%的用户已经开始使用嵌入式的用户已经开始使用嵌入式LinuxLinux系统进行开发工作；有系统进行开发工作；有52%52%的用户决定在未来的用户决定在未来2424个月个月内开始使用内开始使用LinuxLinux作为嵌入式操作系统的开
30、发原型。作为嵌入式操作系统的开发原型。常见的嵌入式操作系统常见的嵌入式操作系统嵌入式嵌入式LinuxLinux常见的嵌入式操作系统常见的嵌入式操作系统uClinuxuClinux是一个完全符合是一个完全符合GNU/GPLGNU/GPL公约的操作系统，公约的操作系统，完全开放代码。完全开放代码。uClinuxuClinux从从Linux2.0/2.4Linux2.0/2.4内核派生而来，内核派生而来，沿袭了主流沿袭了主流LinuxLinux的绝大部分特性。它是专门针对没有的绝大部分特性。它是专门针对没有MMUMMU的的CPUCPU，并且为嵌入式系统做了许多小型化的工，并且为嵌入式系统做了许多小型
31、化的工作。适用于没有虚拟内存或内存管理单元作。适用于没有虚拟内存或内存管理单元(MMU)(MMU)的处的处理器，例如理器，例如ARM7TDMIARM7TDMI。它通常用于具有很少内存或。它通常用于具有很少内存或FlashFlash的嵌入式系统。它保留了的嵌入式系统。它保留了LinuxLinux的大部分优点：的大部分优点：。常见的嵌入式操作系统常见的嵌入式操作系统嵌入式嵌入式LinuxLinux常见的嵌入式操作系统常见的嵌入式操作系统常见的嵌入式操作系统常见的嵌入式操作系统Win CEWin CE是微软开发的一个开放的、可升级的是微软开发的一个开放的、可升级的3232位位嵌入式操作系统，是基于掌
32、上型电脑类的电子设备操嵌入式操作系统，是基于掌上型电脑类的电子设备操作，它是精简的作，它是精简的Windows 95Windows 95。Windows CEWindows CE的图形用户的图形用户界面相当出色。界面相当出色。Win CEWin CE具有模块化、结构化和基于具有模块化、结构化和基于Win32Win32应用程序接口以及与处理器无关等特点。应用程序接口以及与处理器无关等特点。Win Win CECE不仅继承了传统的不仅继承了传统的WindowsWindows图形界面，并且在图形界面，并且在Win Win CECE平台上可以使用平台上可以使用Windows 95/98Windows
33、95/98上的编程工具（如上的编程工具（如Visual BasicVisual Basic、Visual C+Visual C+等）、等）、常见的嵌入式操作系统常见的嵌入式操作系统 Windows CE 3.0Windows CE 3.0：一种针对小容量、移动式、智一种针对小容量、移动式、智能化、能化、3232位、连接设备的模块化实时嵌入式操位、连接设备的模块化实时嵌入式操作系统。作系统。针对掌上设备、无线设备的动态应用程序和服针对掌上设备、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，务提供了一种功能丰富的操作系统平台，WindowsCEWindowsCE 嵌入但不够实时，属
34、于软实时操作嵌入但不够实时，属于软实时操作系统，系统，由于其由于其WindowsWindows背景，界面比较统一认可。背景，界面比较统一认可。操作系统的基本内核需要至少操作系统的基本内核需要至少200K200K的的ROMROM。常见的嵌入式操作系统常见的嵌入式操作系统Win CEWin CE常见的嵌入式操作系统常见的嵌入式操作系统常见的嵌入式操作系统常见的嵌入式操作系统OSEOSE 主要是由主要是由ENEA Data AB ENEA Data AB 下属的下属的ENEA OSE ENEA OSE Systems ABSystems AB负责开发和技术服务的，一直以来都充当负责开发和技术服务的，
35、一直以来都充当着实时操作系统以及分布式和容错性应用的先锋，并着实时操作系统以及分布式和容错性应用的先锋，并保持良好的发展态势。保持良好的发展态势。的客户深入到电信，数据，工控，航空等领的客户深入到电信，数据，工控，航空等领域，尤其在电信方面，该公司已经有了十余年的开发域，尤其在电信方面，该公司已经有了十余年的开发经验，同诸如爱立信，诺基亚，西门子等知名公司确经验，同诸如爱立信，诺基亚，西门子等知名公司确定了良好的关系。定了良好的关系。常见的嵌入式操作系统常见的嵌入式操作系统常见的嵌入式操作系统常见的嵌入式操作系统NucleusNucleus 是为实时嵌入式应用而设计的一个是为实时嵌入式应用而设
36、计的一个抢先式多任务操作系统内核，其抢先式多任务操作系统内核，其9595的代码是用的代码是用ANSICANSIC写成的，因此非常便于移植并能够支持大多数写成的，因此非常便于移植并能够支持大多数类型的处理器。类型的处理器。采用了软件组件的方法。每个组件采用了软件组件的方法。每个组件具有单一而明确的目的，通常由几个具有单一而明确的目的，通常由几个C C及汇编语言模及汇编语言模块构成，提供清晰的外部接口，对组件的引用就是通块构成，提供清晰的外部接口，对组件的引用就是通过这些接口完成的。由于采用了软件组件的方法，使过这些接口完成的。由于采用了软件组件的方法，使Nucleus PLUS Nucleus
37、PLUS 的各个组件非常易于替换和复用。的各个组件非常易于替换和复用。常见的嵌入式操作系统常见的嵌入式操作系统常见的嵌入式操作系统常见的嵌入式操作系统eCoseCos 是是RedHatRedHat公司开发的源代码开放的嵌入式公司开发的源代码开放的嵌入式RTOSRTOS产品，是一个可配置、可移植的嵌入式实时操作产品，是一个可配置、可移植的嵌入式实时操作系统，设计的运行环境为系统，设计的运行环境为RedHatRedHat的的GNUProGNUPro和和GNUGNU开开发环境。发环境。eCOSeCOS的所有部分都开放源代码，可以按照需的所有部分都开放源代码，可以按照需要自由修改和添加。要自由修改和添
38、加。eCOSeCOS的关键技术是操作系统可配的关键技术是操作系统可配置性，允许用户组和自己的实时组件和函数以及实现置性，允许用户组和自己的实时组件和函数以及实现方式，特别允许方式，特别允许eCOSeCOS的开发则定制自己的面向应用的的开发则定制自己的面向应用的操作系统，使操作系统，使eCoseCos能有更广泛的应用范围。能有更广泛的应用范围。常见的嵌入式操作系统常见的嵌入式操作系统常见的嵌入式操作系统常见的嵌入式操作系统CC/OS-II/OS-II CC/OS-II/OS-II是一个源码公开、可移植、可固化、可是一个源码公开、可移植、可固化、可裁剪、占先式的实时多任务操作系统。其绝大部分源裁剪
39、、占先式的实时多任务操作系统。其绝大部分源码是用码是用ANSI CANSI C写的，使其可以方便的移植并支持大多写的，使其可以方便的移植并支持大多数类型的处理器。数类型的处理器。CC/OS-II/OS-II通过了联邦航空局（通过了联邦航空局（FAAFAA）商用航行器认证。自商用航行器认证。自19921992年问世以来，年问世以来，CC/OS-II/OS-II已经已经被应用到数以百计的产品中。被应用到数以百计的产品中。CC/OS-II/OS-II占用很少的系占用很少的系统资源，并且在高校教学使用是不需要申请许可证。统资源，并且在高校教学使用是不需要申请许可证。常见的嵌入式操作系统常见的嵌入式操作
40、系统常见的嵌入式操作系统常见的嵌入式操作系统uITRONuITRON uITRONTRON是指是指“实时操作系统内核（实时操作系统内核（The Real-time The Real-time Operating system Operating system NucleuxNucleux）”,它是在它是在19841984年由东京大学年由东京大学的的SakamuraSakamura博士提出的，目的是为了建立一个理想的博士提出的，目的是为了建立一个理想的计算机体系结构。通过工业界和大学院校的合作，计算机体系结构。通过工业界和大学院校的合作，TRONTRON方案正被逐步用到全新概念的计算机体系结构方
41、案正被逐步用到全新概念的计算机体系结构中。中。uITRONuITRON是是TRONTRON的一个子方案，它具有标准的实的一个子方案，它具有标准的实时内核，适用于任何小规模的嵌入式系统，日本国内时内核，适用于任何小规模的嵌入式系统，日本国内现有很多基于该内核的产品，其中消费电器较多。目现有很多基于该内核的产品，其中消费电器较多。目前已成为日本事实上的工业标准。前已成为日本事实上的工业标准。常见的嵌入式操作系统常见的嵌入式操作系统 uITRONTRON明确的设计目标使其甚至比明确的设计目标使其甚至比LinuxLinux更适合更适合于做嵌入式应用，内核小，启动速度快，即时性于做嵌入式应用，内核小，启
42、动速度快，即时性能好，也很适合汉字系统的开发。另外，能好，也很适合汉字系统的开发。另外，uITRONTRON的成功还来源于如下两个重要的条件：的成功还来源于如下两个重要的条件：它是免费的它是免费的它已经建立了开放的标准，形成了它已经建立了开放的标准，形成了较完善的软硬件配套开发环境，较较完善的软硬件配套开发环境，较好地形成了产业化。好地形成了产业化。常见的嵌入式操作系统常见的嵌入式操作系统uITRONuITRON常见的嵌入式操作系统常见的嵌入式操作系统 VxWorksVxWorks操作系统是美国操作系统是美国WindRiverWindRiver公司于公司于19831983年设计开发年设计开发的
43、一种嵌入式实时操作系统（的一种嵌入式实时操作系统（RTOSRTOS），），具有良好的持续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。入式实时操作系统领域牢牢占据着一席之地。VxWorksVxWorks所具有的显著特点是：所具有的显著特点是：可靠性、实时性和可裁减性。可靠性、实时性和可裁减性。它支持多种处理器，如它支持多种处理器，如x86x86、i960i960、Sun Sun SparcSparc、Motorola Motorola MC68xxxMC68xxx、MIPS MIPS、P
44、OWER PCPOWER PC等等。等等。大多数的大多数的VxWorksVxWorks API API是专有的，火星机器人。是专有的，火星机器人。常见的嵌入式操作系统常见的嵌入式操作系统VxWorksVxWorks常见的嵌入式操作系统常见的嵌入式操作系统 Palm OSPalm OS是著名的网络设备制造商是著名的网络设备制造商3COM3COM旗下的旗下的Palm Palm ComputingComputing掌上电脑公司的产品。掌上电脑公司的产品。3COM3COM、CISCOCISCO竞争竞争 Palm OSPalm OS在在PDAPDA市场上占有很大的市场份额，市场上占有很大的市场份额，Pa
45、lm Palm OSOS的市场份额占到将近的市场份额占到将近90%90%，最近下降，最近下降7070，目前，目前主要与主要与WIN CEWIN CE进行激烈竞争。进行激烈竞争。常见的嵌入式操作系统常见的嵌入式操作系统Palm OSPalm OS常见的嵌入式操作系统常见的嵌入式操作系统 加拿大加拿大QNXQNX公司的产品。公司的产品。QNXQNX是在是在X86X86体系上面开发出来的，这和别的体系上面开发出来的，这和别的RTOSRTOS不一不一样，别的好多样，别的好多RTOSRTOS都是从都是从68K68K的的CPUCPU上面开发成熟，然后上面开发成熟，然后再移植到再移植到X86X86体系上面来
46、的。体系上面来的。QNXQNX是一个实时的、可扩充的操作系统，它部分遵循是一个实时的、可扩充的操作系统，它部分遵循POSIXPOSIX相关标准，由于相关标准，由于QNXQNX具有强大的图形界面功能，因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）、此很适合作为机顶盒、手持设备（手掌电脑、手机）、GPSGPS设备的实时操作系统使用。设备的实时操作系统使用。常见的嵌入式操作系统常见的嵌入式操作系统QNXQNX常见的嵌入式操作系统常见的嵌入式操作系统单片机是近代计算机技术发展的一个分支单片机是近代计算机技术发展的一个分支嵌入式计算机系统。它是将计算机的主要部嵌入式计算机系统
47、。它是将计算机的主要部件：件：CPUCPU、RAMRAM、ROMROM、定时器、定时器/计数器、计数器、输入输入/输出接口电路等集成在一块大规模的集输出接口电路等集成在一块大规模的集成电路中，形成芯片级的微型计算机称为单成电路中，形成芯片级的微型计算机称为单片微型计算机片微型计算机(Single Chip Microcomputer)(Single Chip Microcomputer)简称简称单片机单片机 。单片机的概念单片机的概念单片机的特点单片机的特点 体积小、重量轻、功耗低、功能强、性价比高。体积小、重量轻、功耗低、功能强、性价比高。控制功能强，可以直接对功能部件操作，易于实现控制功能
48、强，可以直接对功能部件操作，易于实现从简单到复杂的各类控制任务。从简单到复杂的各类控制任务。数据大都在单片机内部传送，运行速度快，抗干扰数据大都在单片机内部传送，运行速度快，抗干扰能力强，可靠性高，能在恶劣的环境下工作。能力强，可靠性高，能在恶劣的环境下工作。结构灵活，易于扩展，可组成各种应用系统。结构灵活，易于扩展，可组成各种应用系统。应用广泛，既可用于工业自动控制等场合，又可用应用广泛，既可用于工业自动控制等场合，又可用于测量仪器、医疗仪器及家用电器、玩具等领域，于测量仪器、医疗仪器及家用电器、玩具等领域，教育机器人。教育机器人。性能不断提高性能不断提高CPUCPU功能增强：速度、精度功能
49、增强：速度、精度内部资源增多：内部资源增多：A/DA/D、D/AD/A、EEPROMEEPROM多功能引脚：多功能引脚：寻址范围大寻址范围大高新技术下移，重点发展高新技术下移，重点发展8 8位机性能位机性能,32,32位机位机单片机的发展趋势单片机的发展趋势 单片机的多品种：单片机的多品种：超微型化：超微型化：MC68HC705 MC68HC705：20PIN20PIN，2KEPROM2KEPROM、112BYTE 112BYTE RAMRAM、15BIT TIMER WATCHDOG15BIT TIMER WATCHDOG低功耗，低电压：低功耗，低电压：CHMOSACHMOSA工艺、空闲等待
50、和掉工艺、空闲等待和掉电停机方式电停机方式 、电、电 压压 2.45.5 2.45.5V V 在线可编程在线可编程单片机的发展趋势单片机的发展趋势 逐步采用逐步采用16/3216/32位高性能单片机位高性能单片机 采用采用C C高级语言编程高级语言编程 采用实时多任务采用实时多任务OSOS及其平台进行开发及其平台进行开发 开发新型嵌入式应用系统（手持式信息机、开发新型嵌入式应用系统（手持式信息机、PDAPDA、信息家电等）信息家电等）单片机的发展趋势单片机的发展趋势 立即寻址立即寻址 直接寻址直接寻址 寄存器寻址寄存器寻址 寄存器间接寻址寄存器间接寻址 相对寻址相对寻址 变址寻址变址寻址 位寻
