一、嵌入式系统

嵌入式系统- -般指非pc系统，有计算机功能但又不称之为计算机的设备或器材。它是以应用为中心,软硬件可裁减的，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性严格要求的专用计算机系统。简单地说，嵌入式系统集系统的应用软件与硬件于一体,类似于pc中bios的工作方式，具有软件代码小、高度自动化、响应速度快等特点,特别适合于要求实时和多任务的体系。

嵌入式系统主要由嵌入式处理器、相关支撑硬件、嵌入式操作系统及应用软件系统等组成，它是可独立工作的“器件”。嵌入式系统几乎包括了生活中的所有电器设备,如掌上pda、移动计算设备、电视机顶盒、手机上网、数字电视、多媒体、汽车、微波炉、数字相机、家庭自动化系统、电梯、空调、安全系统、自动售货机、蜂窝式电话、消费电子设备、工业自动化仪表与医疗仪器等。

嵌入式系统的硬件部分，包括处理器/微处理器、存储器及外设器件和i/o端口、图形控制器等。嵌入式系统有别于- -般的计算机处理系统，它不具备像硬盘那样大容量的存储介质，而大多使用eprom、 eeprom或闪存 (flash memory)作为存储介质。软件部分包括操作系

统软件(要求实时和多任务操作)和应用程序编程。应用程序控制着系统的运作和行为;而操作系统控制着应用程序编程与硬件的交互作用。

二、嵌入式操作系统

嵌入式操作系统是一种支持嵌入式系统应 用的操作系统软件,它是嵌入式系统(包括硬、软件系统)极为重要的组成部分，通常包括与硬件相关的底层驱动软件、系统内核、设备驱动接口、通信协议、图形界面、标准化浏览器等browser. 嵌入式操作系统具有通用操作系统的基本特点，如能够有效管理越来越复杂的系统资源;能够把硬件虚拟化，使得开发人员从繁忙的驱动程序移植和维护中解脱出来;能够提供库函数、驱动程序、I具集以及应用程序。与通用操作系统相比较,嵌入式操作系统在系统实时高效性、硬件的相关依赖性、软件固态化以及应用的专用性等方面具有较为突出的特点。

1.嵌入式操作系统的种类

一般情况下，嵌入式操作系统可以分为两类，一类 是面向控制、通信等领域的实时操作系统，如windriver公司的vxworks、isi的psos、qnx系统软件公司的qnx、 ati的nucleus等; 另-类是面向消费电子产品的非实时操作系统，这类产品包括个人数字助理(pda)、移动电话、机顶盒、电子书webphone等。

2.非实时操作系统

早期的嵌入式系统中没有操作系统的概念,程序员编写嵌入式程序通常直接面对裸机及裸设备。在这种情况下，通常把嵌入式程序分成两部分,即前台程序和后台程序。前台程序通过中段来处理事件,其结构一般为无限循环;后台程序则掌管整个嵌入式系统软、硬件资源的分配、管理以及任务的调度，是一个系统管 理调度程序。这就是通常所说的前后台系统。-般情况下，后台程序也叫任务级程序,前台程序也叫事件处理级程序。在程序运行时，后台程序检查每个任务是否具备运行条件,通过一定的调度算法来完成相应的操作。对于实时性要求特别严格的操作通常由中断来完成，仅在中断服务程序中标记事件的发生，不再做任何工作就退出中断，经过后台程序的调度，转由前台程序完成事件的处理，这样就不会造成在中断服务程序中处理费时的事件而影响后续和其他中断。

实际上，前后台系统的实时性比预计的要差。这是因为前后台系统认为所有的任务具有相同的优先级别，即是平等的,而且任务的执行又是通过ffo队列排队,因而对那些实时性要求高的任务不可能立刻得到处理。另外，由于前台程序是一个无限循环的结构，一旦在这个循环体中正在处理的任务崩溃，使得整个任务队列中的其他任务得不到机会被处理，从而造成整个系统的崩溃。由于这类系统结构简单,几乎不需要ram/rom的额外开销,因而在简单的嵌入式应用被广泛使用。

3.实时操作系统

实时系统是指能在确定的时间内执行其功能并对外部的异步事件做出响应的计算机系统。其操作的正确性不仅依赖于逻辑设计的正确程度，且与这些操作进行的时间有关。“在确定的时间内”是该定 义的核心。也就是说，实时系统是对响应时间有严格要求的。

实时系统对逻辑和时序的要求非常严格，如果逻辑和时序出现偏差将会引起严重后果。实时系统有两种类型:软实时系统和硬实时系统。软实时系统仅要求事件响应是实时的,并不要求限定某一 任务必须在多长时间内完成;而在硬实时系统中，不仅要求任务响应要实时，而且要求在规定的时间内完成事件的处理。通常,大多数实时系统是两者的结合。实时应用软件的设计一般比非实时应用软件的设计困难。实时系统的技术关键是如何保证系统的实时性。实时多任务操作系统是指具有实时性、能支持实时控制系统工作的操作系统。其首要任务是调度一切可利用的资源完成实时控制任务,其次才着眼于提高计算机系统的使用效率,要特点是要满足对时间的限制和要求。实时操作系统具有如下功能:任务管理(多任务和基于优先级的任务调度)、任务间同步和通信(信号量和邮箱等)存储器优化管理(含rom的管理)、实时时钟服务、中断管理服务。

实时操作系统具有如下特点:规模小，中断被屏蔽的时间很短，中断处理时间短，任务切换很快。实时操作系统可分为可抢占型和不可抢占型两类。对于基于优先级的系统而言，可抢占型实时操作系统是指内核可以抢占正在运行任务的cpu使用权并将使用权交给进入就绪态的优先级更高的任务,是内核抢了cpu让别的任务运行。可抢占型实时操作系统使用某种算法并决定让某个任务运行后，就把cpu的控制权完全交给了该任务，直到它主动将cpu控制权还回来。中断由中断服务程序来处理，可以激活一个休 眠态的任务,使之进入就绪态;而这个进入就绪态的任务还不能运行，一直要等到当前运行的任务主动交出cpu的控制权。使用这种实时操作系统的实时性比不使用实时操作系统的系统性能好，其实时性取决于最长任务的执行时间。可抢占型实时操作系统的缺点也恰恰是这一点, 如果最长任务的执行时间不能确定，系统的实时性就不能确定。