嵌入式实时 *** 作系统的特点

一、嵌入式系统的定义是什么嵌入式系统具有哪些主要特点

嵌入式系统最通用的定义为:“以应用为中心、以计算机技术为基础,软件可剪裁、功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机。”

一般认为,嵌入式系统需要涵盖软件和硬件两个方面,这一点与以前简

单的单片机系统有着本质的区别:

1在硬件上,嵌入式系统至少拥有一个高性能处理器作为硬件平台(目前以32位处理器为主流),如ARM、MIPS等处理器。

2在软件上,嵌入式系统拥有一个多人物 *** 作系统为软件系统平台,如Linux、WindowsCE、Symbian、uc/osII、VxWorks等。

二简述对ARM的两种工作状态和7种处理器工作模式的理解。

ARM处理器状态、指令集

1。ARM微处理器的工作状态一般有两种，并可在两种状态之间切换：

第一种为ARM状态，此时处理器执行32位的字对齐的ARM指令，对应ARM指令集；

第二种为Thumb状态，此时处理器执行16位的、半字对齐的Thumb指令，对应Thumb指令集。

在程序的执行过程中，微处理器可以随时在两种工作状态之间切换，并且，处理器工作状态的转变并不影响处理器的工作模式和相应寄存器中的内容。但ARM微处理器在开始执行代码时，应该处于ARM状态。

ARM处理器工作模式

2。ARM微处理器支持7种运行工作模式，分别为：

用户模式(usr)：ARM处理器正常的程序执行状态。非特权模式。

快速中断模式(fiq)：用于高速数据传输或通道处理。

外部中断模式(irq)：用于通用的中断处理。

管理模式(svc)： *** 作系统使用的保护模式。

数据访问终止模式(abt)：当数据或指令预取终止时进入该模式，可用于虚拟存储及存储保护。

系统模式(sys)：运行具有特权的 *** 作系统任务。

定义指令中止模式(und)：当未定义的指令执行时进入该模式，可用于支持硬件协处理器的软件仿真。

三、简述在Linux环境下进行嵌入式系统开发的几个主要环节

Linux是开放源代码的。不存在黑箱技术。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不支持X86CPU,还可以支持其他数十种CPU芯片。

1了解清楚设备型号接口大小，详细阅读用户手册和硬件设计规格说明书

2了解清楚电源的输出功率

3插拔接口的顺序，是否支持热插拔和带电插拔

4遇到问题要多一点细心，沉着冷静分析问题，作好笔记,分析问题的范围扩大，把每一个新的想法都去试一试，有时就试出来了。

5善于利用网络资源

四、Linux驱动程序开发的主要内容是什么

1认识目标板各设备型号及开发中注意事项

2驱动程序（BSP）在嵌入式系统中的重要性和所处位置

3Linux驱动程序的概念、驱动结构、对中断和内存的处理、设备驱动的初始化

4Linux下设备驱动程序开发框架和流程

5Linux下模块化驱动程序设计（动态加载）设备驱动加入Linux内核中

6实验：编写驱动程序框架测试用例（字符型设备）两种初始化方式

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：

　　1）对实时多任务有很强的支持能力，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。

　　2）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。

　　3）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。

　　4）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μW级。

　　嵌入式计算机系统同通用型计算机系统相比具有以下特点：

　　1嵌入式系统通常是面向特定应用的嵌入式CPU与通用型的最大不同就是嵌入式CPU大多工作在为特定用户群设计的系统中，它通常都具有低功耗、体积小、集成度高等特点，能够把通用CPU中许多由板卡完成的任务集成在芯片内部，从而有利于嵌入式系统设计趋于小型化，移动能力大大增强，跟网络的耦合也越来越紧密。

　　2嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术与各个行业的具体应用相结合后的产物。这一点就决定了它必然是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。

　　3嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率地设计，量体裁衣、去除冗余，力争在同样的硅片面积上实现更高的性能，这样才能在具体应用中对处理器的选择更具有竞争力。

　　4嵌入式系统和具体应用有机地结合在一起，它的升级换代也是和具体产品同步进行，因此嵌入式系统产品一旦进入市场，具有较长的生命周期。

　　5为了提高执行速度和系统可靠性，嵌入式系统中的软件一般都固化在存储器芯片或单片机本身中，而不是存贮于磁盘等载体中。

　　6嵌入式系统本身不具备自举开发能力，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的，必须有一套开发工具和环境才能进行开发。

　　7目前，嵌入式系统多用于手机等 *** 作系统的开发。具有巨大的市场潜力

根据网络上搜索到的关于嵌入式系统的定义，结合对嵌入式系统的理解，把嵌入式系统定义如下：

1、 嵌入式系统简单的说就是面向特定应用设计的专用计算机系统。

2、嵌入式系统与普通的PC或者notebook不同，嵌入式系统的外形尺寸、功耗、外部适配器等各种特征必须满足应用的要求和限制。

3、 嵌入式系统的软件包括 *** 作系统烧录在一块电路板上。

4、使用低功耗的X86级别的CPU，采用模块化的设计，配置了最基本的计算机周边配备而制成。这种计算机通常采用Windows *** 作系统。

5、 嵌入式系统的CPU可以是：4位、8位、16位、32位。

6、 嵌入式系统应用广泛。

7、 嵌入式系统的体系结构。

8、嵌入式系统更多的表现为SoC的特点，也就是把整个系统都集成在一个芯片上，例如，ATMEL的arm7的芯片91sam7x128/256等;用户可以获得廉价而功能强大的嵌入式系统。

嵌入式领域是一个较新的空间，很多技术出现的时间不长，多数人没有条件接触或进入该行业，需要接受专门的培训与专业人员的指导，才能了解具体的开发流程。因此，要进入嵌入式系统开发领域工作，必须参加一些专业培训机构的课程，并寻找项目实践的机会，增加项目经验，只有这样才能弥补横在企业与求职者间的鸿沟。

在众多的培训机构中，创客学院率先推出了嵌入式软件工程师培养工程，并整合众多企业用人需求和计划，以就业为导向，以技能为核心，以国内顶级的实训环境和企业氛围规范、提升学员职业素质，从真实案例入手，引入国际著名厂商、机构培训产品，不断开发适应企业人才需求的培训项目，为中国IT业培养和输送嵌入式软件工程师，以及其他IT行业急需的实战型、综合型人才。

物联网是新一代信息技术的重要组成部分，是互联网与嵌入式系统发展到高级阶段的融合。作为物联网重要技术组成的嵌入式系统，嵌入式系统视角有助于深刻地、全面地理解物联网的本质。下面就由福州卓跃教育具体介绍。

福州嵌入式培训中心解释物联网是在微处理器基础上，通用计算机与嵌入式系统发展到高级阶段相互融合的产物。物联网囊括了多个学科、具有无限多的应用领域。物联网有3个源头：智慧源头、网络源头、物联源头。智慧源头是微处理器，网络源头是互联网，物联源头是嵌入式系统。

无论是通用计算机还是嵌入式系统，都可以溯源到半导体集成电路。微处理器的诞生，为人类工具提供了一个归一化的智力内核。在微处理器基础上的通用微处理器与嵌入式处理器，形成了现代计算机知识革命的两大分支，即通用计算机与嵌入式系统的独立发展时代。通用计算机经历了从智慧平台到互联网的独立发展道路；嵌入式系统则经历了智慧物联到局域智慧物联的独立发展道路。物联网是通用计算机的互联网与嵌入式系统单机或局域物联在高级阶段融合后的产物。物联网中，微处理器的无限弥散，以“智慧细胞”形式，赋予物联网“智慧地球”的智力特征。因此，必须从3个源头和多学科视角，来科学地定义与诠释物联网。

与嵌入式系统一样，与物联网相关的学科有微电子学科、计算机学科、电子技术学科，以及无限多的对象应用学科。任何一个学科在诠释物联网时都会出现片面性。福州嵌入式培训中心认为在诠释物联网时要有“瞎子摸象”的精神，综合不同的视角，才能逼近事物的真相。

目前，在寻找物联网的定义时，又会想起那个说不清“嵌入式”含义，基于描述式的嵌入式系统定义。如今物联网定义又面临无法说清“物联”本质的尴尬境地。其根本原因是现代计算机知识革命进入通用计算机与嵌入式系统的独立发展时代后，嵌入式系统没有独立的形态，人们看到的只是通用计算机，看不到嵌入式系统，也不了解嵌入式系统的物联史。

物联网的物联源头是嵌入式系统。嵌入式系统诞生于嵌入式处理器，距今已有30多年历史。早期经历过电子技术领域独立发展的单片机时代，进入21世纪，才进入多学科支持下的嵌入式系统时代。从诞生之日起，嵌入式系统就以“物联”为己任，具体表现为：嵌入到物理对象中，实现物理对象的智能化。

基础上的嵌入式应用系统，嵌入到物理对象中，给物理对象完整的物联界面。与物理参数相联的是前向通道的传感器接口；与物理对象相联的是后向通道的控制接口；实现人-物交互的是人机交互接口；实现物-物交互的是通信接口。

纵观嵌入式系统的发展历程，大致经历了以下四个阶段：

无 *** 作系统阶段

嵌入式系统最初的应用是基于单片机的，大多以可编程控制器的形式出现，具有监测、伺服、设备指示等功能，通常应用于各类工业控制和飞机、导d等武器装备中，一般没有 *** 作系统的支持，只能通过汇编语言对系统进行直接控制，运行结束后再清除内存。这些装置虽然已经初步具备了嵌入式的应用特点，但仅仅只是使用8位的CPU芯片来执行一些单线程的程序，因此严格地说还谈不上"系统"的概念。

这一阶段嵌入式系统的主要特点是：系统结构和功能相对单一，处理效率较低，存储容量较小，几乎没有用户接口。由于这种嵌入式系统使用简便、价格低廉，因而曾经在工业控制领域中得到了非常广泛的应用，但却无法满足现今对执行效率、存储容量都有较高要求的信息家电等场合的需要。

简单 *** 作系统阶段

20世纪80年代，随着微电子工艺水平的提高，IC制造商开始把嵌入式应用中所需要的微处理器、I/O接口、串行接口以及RAM、ROM等部件统统集成到一片VLSI中，制造出面向I/O设计的微控制器，并一举成为嵌入式系统领域中异军突起的新秀。与此同时，嵌入式系统的程序员也开始基于一些简单的" *** 作系统"开发嵌入式应用软件，大大缩短了开发周期、提高了开发效率。

这一阶段嵌入式系统的主要特点是：出现了大量高可靠、低功耗的嵌入式CPU（如Power PC等），各种简单的嵌入式 *** 作系统开始出现并得到迅速发展。此时的嵌入式 *** 作系统虽然还比较简单，但已经初步具有了一定的兼容性和扩展性，内核精巧且效率高，主要用来控制系统负载以及监控应用程序的运行。

实时 *** 作系统阶段

20世纪90年代，在分布控制、柔性制造、数字化通信和信息家电等巨大需求的牵引下，嵌入式系统进一步飞速发展，而面向实时信号处理算法的DSP产品则向着高速度、高精度、低功耗的方向发展。随着硬件实时性要求的提高，嵌入式系统的软件规模也不断扩大，逐渐形成了实时多任务 *** 作系统（RTOS），并开始成为嵌入式系统的主流。

这一阶段嵌入式系统的主要特点是： *** 作系统的实时性得到了很大改善，已经能够运行在各种不同类型的微处理器上，具有高度的模块化和扩展性。此时的嵌入式 *** 作系统已经具备了文件和目录管理、设备管理、多任务、网络、图形用户界面（GUI）等功能，并提供了大量的应用程序接口（API），从而使得应用软件的开发变得更加简单。

面向Internet阶段

21世纪无疑将是一个网络的时代，将嵌入式系统应用到各种网络环境中去的呼声自然也越来越高。目前大多数嵌入式系统还孤立于Internet之外，随着Internet的进一步发展，以及Internet技术与信息家电、工业控制技术等的结合日益紧密，嵌入式设备与Internet的结合才是嵌入式技术的真正未来。

信息时代和数字时代的到来，为嵌入式系统的发展带来了巨大的机遇，同时也对嵌入式系统厂商提出了新的挑战。目前，嵌入式技术与Internet技术的结合正在推动着嵌入式技术的飞速发展，嵌入式系统的研究和应用产生了如下新的显著变化：

新的微处理器层出不穷，嵌入式 *** 作系统自身结构的设计更加便于移植，能够在短时间内支持更多的微处理器。

嵌入式系统的开发成了一项系统工程，开发厂商不仅要提供嵌入式软硬件系统本身，同时还要提供强大的硬件开发工具和软件支持包。

通用计算机上使用的新技术、新观念开始逐步移植到嵌入式系统中，如嵌入式数据库、移动代理、实时CORBA等，嵌入式软件平台得到进一步完善。

各类嵌入式Linux *** 作系统迅速发展，由于具有源代码开放、系统内核小、执行效率高、网络结构完整等特点，很适合信息家电等嵌入式系统的需要，目前已经形成了能与Windows CE、Palm OS等嵌入式 *** 作系统进行有力竞争的局面。

网络化、信息化的要求随着Internet技术的成熟和带宽的提高而日益突出，以往功能单一的设备如电话、手机、冰箱、微波炉等功能不再单一，结构变得更加复杂，网络互联成为必然趋势。

精简系统内核，优化关键算法，降低功耗和软硬件成本。

提供更加友好的多媒体人机交互界面。

说了这么多，不知道你是不是还在为嵌入式的前景担忧

如果你是电子或者计算机专业的，学好嵌入式系统，绝对有前途

嵌入式系统的分类、特点及应用

根据不同的分类标准嵌入式系统有不同的分类方法，这里根据嵌入式系统的复杂程度，可以将嵌入式系统分为以下四类：

1单个微处理器

这类系统可以在小型设备中（如温度传感器、烟雾和气体探测器及断路器）找到。这类设备是供应商根据设备的用途来设计的。这类设备受Y2K影响的可能性不大。

2不带计时功能的微处理器装置

这类系统可在过程控制、信号放大器、位置传感器及阀门传动器等中找到。这类设备也不太可能受到Y2K的影响。但是，如果它依赖于一个内部 *** 作时钟，那么这个时钟可能受Y2K问题的影响。

3带计时功能的组件

这类系统可见于开关装置、控制器、电话交换机、电梯、数据采集系统、医药监视系统、诊断及实时控制系统等。它们是一个大系统的局部组件，由它们的传感器收集数据并传递给该系统。这种组体可同PC机一起 *** 作，并可包括某种数据库(如事件数据库)。

4在制造或过程控制中使用的计算机系统

对于这类系统，计算机与仪器、机械及设备相连来控制这些装置的工作。这类系统包括自动仓储系统和自动发货系统。在这些系统中，计算机用于总体控制和监视，而不是对单个设备直接控制。过程控制系统可与业务系统连接（如根据销售额和库存量来决定定单或产品量）。

嵌入式系统的特点

嵌入式计算机系统同通用型计算机系统相比具有以下特点：

1嵌入式系统通常是面向特定应用的

嵌入式CPU与通用型的最大不同就是嵌入式CPU大多工作在为特定用户群设计的系统中，它通常都具有低功耗、体积小、集成度高等特点，能够把通用CPU中许多由板卡完成的任务集成在芯片内部，从而有利于嵌入式系统设计趋于小型化，移动能力大大增强，跟网络的耦合也越来越紧密。

2嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术与各个行业的具体应用相结合后的产物。这一点就决定了它必然是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。

3嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率地设计，量体裁衣、去除冗余，力争在同样的硅片面积上实现更高的性能，这样才能在具体应用中对处理器的选择更具有竞争力。

4嵌入式系统和具体应用有机地结合在一起，它的升级换代也是和具体产品同步进行，因此嵌入式系统产品一旦进入市场，具有较长的生命周期。

5为了提高执行速度和系统可靠性，嵌入式系统中的软件一般都固化在存储器芯片或单片机本身中，而不是存贮于磁盘等载体中。

6嵌入式系统本身不具备自举开发能力，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的，必须有一套开发工具和环境才能进行开发。