2.История

С начала 1980-х, встраиваемых систем программисты стали использовать коммерческого класса "операционную систему" Написание встроенного прикладного программного обеспечения, что позволяет получить более короткий цикл разработки, снизить финансирование развития и повышения эффективности развития ". Встроенные системы "появился подлинный. Точное место, что на этот раз в режиме реального времени ядро операционной системы, в режиме реального времени ядро содержит многие традиционные черты операционной системы, в том числе задачи управления, связи между задачами, синхронизации и взаимного исключения, поддержка прерываний, управление памятью и другими функциями.

Чем больше известный в VRTX готовая система, в Интегрированная система Включение (ISI), ОПМ и Works IMG, в QNX Компания QNX как. Эти встроенные операционные системы имеют встроенные типовые характеристики: Они сделаны из преимущественного планирования, время отклика очень короткий, выполнение задачи время может быть определено; ядро системы мала, имея вырезать, масштабируемой и портативный. Это может быть портирована на различные процессоры, сильный реального времени и надежность, подходящие для встраиваемых приложений. Они встроены в режиме реального времени многозадачности операционной системы, появление таких приложений варьируются от небольших разработчиков для разработки освобождение, но и способствовал встроенный есть более широкое пространство приложений.

90 лет спустя, с улучшением требований в режиме реального времени, программное обеспечение роста масштаба, ядра реального времени и постепенно превратился в режиме реального времени многозадачности операционной системы (RTOS), и в качестве программной платформы и постепенно стала основной международных встраиваемых систем. На этот раз все больше компаний видят широкие перспективы для развития встраиваемых систем, начали развивать свой собственный встроенный операционной системы. В дополнение к выше нескольких созданных компаний, было для Palm OS, WinCE, Embedded Linux, рысь, Nucleus, а также внутренний Хопен, Дельта выходов и других встраиваемых операционных систем. С развитием технологий все больше и больше встроенных широкие перспективы, мы считаем, что будет более встроенных появляется программное обеспечение операционной системы

3.Состав системы

Встроенный системы в целом с помощью встроенных компьютерных систем и приводов, как показано на рисунке 1-1, встроенных компьютерных систем является ядром встроенной системы, аппаратные слой, промежуточный слой, системное программное обеспечение и прикладное программное обеспечение Слои. Выполнение устройства, также известный как контролируемого объекта, он может принимать управляющие команды, выданные встроенные вычислительные системы, выполнить указанную операцию или задачу. Средства исполнения может быть очень простым, например, миниатюрный двигатель по телефону, когда телефон принимающего государства открытым шок, также может быть очень сложным, например, SONY интеллектуальный робот собака, выше интегрирует несколько макроуправления двигателем и различные датчики, которые могут выполнять различные сложные действия и чувства различной информации о состоянии.

Оборудование слой

Оборудование слой содержит встроенный микропроцессор, память (SDRAM, ROM, флэш и т.д.), интерфейсы оборудования общего и I / O интерфейсы (A / D, D / A, I / O, и т.д.). В встроенного процессора, основанного на добавлении цепи питания, схему часов и схему памяти, она представляет собой модуль управления встроен основной. Отличающийся тем, что операционная система и приложения могут быть установлены в ПЗУ.

1. Встроенные микропроцессоры

Основные встроенные аппаратная система слой встроен микропроцессор, большая разница в том, что общего назначения процессора со встроенным микропроцессором встроен микропроцессор работы в основном для конкретных групп пользователей, относящихся к конструкции системы, он сделал ряд общего назначения процессора борту Задачи интегрированных в чип, что способствует встраиваемых систем становятся меньше в дизайне, но и имеет очень высокую эффективность и надежность.

Архитектура Микропроцессор, врезанный можно использовать систему Неймана или гарвардской архитектуры; инструкция можете выбрать Reduced Instruction (Reduced Instruction Set Computer, RISC) и сложные инструкции CISC (Complex Instruction Set Computer, CISC). Компьютеры RISC в канале, который содержит только самые полезные команды, обеспечить быстрое выполнение каждого канала данных команд, тем самым увеличивая эффективность и аппаратного процессора дизайн проще.

Есть множество встроенных микропроцессорных систем, даже в той же системе могут также иметь различные тактовой частоты и шины данных шириной, или интегрировать с различными периферийными устройствами и интерфейсами. По неполным статистическим данным, в настоящее время в мире микропроцессор встроен имеет более чем 1000 видов архитектуры имеет более чем 30 серий, в том числе основной системы имеет ARM, MIPS, PowerPC, X86 и SH подобное. Но мировой рынок ПК отличается, нет встроенный микропроцессор может доминировать на рынке, только 32 продуктов, есть больше, чем 100 встроенных микропроцессора. Встроенный микропроцессор выбор в зависимости от применения и решить.

2. Память

Встроенные системы нужна память для хранения и выполнения кода. Встроенные системы включают в себя кэш-память, оперативную память и вторичной памяти.

Кэш небольшой емкости, массив памяти высокоскоростной который расположен между основной памятью и встроенный микропроцессор ядер, хранится в микропроцессор использует самую последнюю программный код и данные. Когда необходимость в операции считывания данных, микропроцессор гласит данных из кэша, вместо чтения из основной памяти, таким образом, значительно улучшая производительность системы, улучшение между микропроцессором и основной памятью Скорость передачи данных. Кэш главная цель: снизить узкое доступа к памяти памяти (например, оперативной памяти и вторичной памяти) к ядру микропроцессора, вызванные обработки быстрее, сильнее своевременности.

Кэш во встраиваемых системах интегрированы в рамках встроенный микропроцессор, она может быть разделена на кэш данных, инструкция по кэша или смешанной кэш, размер кэша в зависимости от процессора. Вообще только в дорогих встроенный микропроцессор встроен в кэш.

Оперативная память является встроенной микропроцессорной могут напрямую обращаться к регистру для хранения системных и пользовательских программ и данных. Это может быть расположен внутри или за пределами микропроцессора, емкость 256 Кбайт ~ 1 Гб, в зависимости от применения может быть небольшой в общем объема памяти на чипе, высокая скорость, объем памяти большой чип.

Общие решить хранить память, являются:

Класс ROM NOR Flash EPROM, и ПРОМ нравится.

ОЗУ типа SRAM, DRAM и SDRAM нравится.

Где NOR Flash, с стираемой чаще, скорость хранения, большой емкостью, дешевые, и т.д., в встраиваемых полей широко используется.

3> вспомогательный памяти

Программный код или сообщения вторичная память используется для хранения больших объемов данных, и его большая емкость, но с основной памятью скорости чтения по сравнению с большим количеством медленно, долговременного хранения для пользовательской информации.

Встроенные системы обычно используются за пределами есть: жесткий диск, флэш-памяти NAND, карты CF, MMC и SD карты.

3. Общая оборудование интерфейсы и интерфейс ввода / вывода

И кристалла периферия через другие устройства или датчики, подключенные встраиваемых систем и взаимодействовать с внешним миром необходимо некоторую форму универсального интерфейса устройства, такие как A / D, D / A, I / O, и т.д., чтобы достичь микропроцессор ввода / вывода функция. Каждый периферийный как правило, только одну функцию, она также может быть выполнена вне чипа чипа. Многие виды периферийных устройств, от простых устройств последовательной связи для очень сложных 802.11 беспроводных устройств.

В настоящее время встроенные системы обычно используются интерфейс общего Устройство имеет A / D (аналоговый / цифровой интерфейс преобразования), D / A (цифровой / аналоговый интерфейс преобразования), я / O интерфейсы RS-232 (последовательный интерфейс связи), Ethernet (Ethernet), USB (Universal Serial Bus), аудио интерфейс, интерфейс VGA выход видео, I2C (полевой), SPI (Serial Peripheral Interface) и ИК (инфракрасный интерфейс) и тому подобное.

Промежуточный слой

Программное обеспечение слой между аппаратным уровнем и промежуточного слоя, также известный как слой абстрагирования оборудования (Hardware Аннотация уровня, HAL) или BSP (Совет пакет поддержки, BSP), то это будет верхняя система уровень программного обеспечения отделена от основной аппаратных средств, так драйверы низкого уровня и аппаратно-независимая система, верхние разработчики программного обеспечения слой не волнует базового оборудования конкретных обстоятельств, в соответствии с BSP слой обеспечивает интерфейс для разработанной. Функции конфигурации слой инициализации обычно содержат соответствующую базового оборудования, ввод / вывод данных операций и аппаратных устройств. БСП имеет следующие две характеристики.

Оборудование актуальность: Потому что аппаратная среда для встраиваемых систем реального времени есть метод применения конкретным, в то время как верхний слой в качестве интерфейса между программным обеспечением и аппаратной платформы, BSP необходимо предоставить работу и контроль над конкретной аппаратной к операционной системе.

Операционная система Зависимость: Различные операционные системы имеют свою иерархию программного обеспечения, поэтому, различные операционные системы специфическую форму аппаратного интерфейса.

На самом деле, BSP является программный слой между операционной системой и базового оборудования, в том числе системы наиболее тесно с модулями аппаратного обеспечения. BSP дизайн законченное произведение должно быть сделано в двух частях: аппаратная инициализации и BSP функция встраиваемых систем, драйверов устройств, связанные с аппаратным дизайном.

1, инициализация аппаратного встроенная система

Процесс инициализации системы могут быть разделены на три основные области, в соответствии с снизу-вверх, в порядке от аппаратных средств к программным следующим образом: инициализировать уровень чип, доска уровня и инициализации инициализации системного уровня.

Чип инициализации уровня

Полный встроенный микропроцессор инициализации, в том числе установка встроенного микропроцессора ядро и контроля регистры, встроенный микропроцессор ядро режим и встроенный микропроцессор режим местном автобусе. Инициализация встроенного микропроцессора уровня из состояния по умолчанию при включении питания состоянии и постепенно приступил к работе требуется в системе. Это чисто процесс инициализации аппаратного обеспечения.

Инициализации платы уровня

Другое инициализации аппаратного завершения для встраиваемых микропроцессоров, кроме. Кроме того, необходимость установить некоторые структуры и параметров данных программное обеспечение, настроить оборудование и программное обеспечение для запуска последующей инициализации приложения и на уровне системы. Это процесс инициализации, который содержит аппаратное и программное обеспечение, включая двух частей.

Инициализация системы

Процесс инициализации программного обеспечения, основной операционной системой инициализации. Контроль BSP будет передавать встроенного микропроцессора встроенной операционной системы, остальные операции инициализации операционной системы, в том числе загрузка и инициализация драйверов устройств независимых от аппаратного обеспечения, создать зону системной памяти, нагрузки и инициализировать другие программные модули системы такие как сетевые системы, файловые системы. Наконец, операционная среда для создания приложений и входной контроль для приложения.

2, драйвер устройства, связанные с оборудованием

Еще одной ключевой особенностью является BSP драйвер устройства, связанные. Инициализация драйвер устройства, как правило, процесс убыванию, связанные с оборудованием. Несмотря на то, BSP содержит драйверы устройств для аппаратных, связанных, но эти драйверы устройств обычно не используется непосредственно в BSP, но их объединение BSP система инициализации и операционной системы до драйверов устройств общие, а в последующем приложения, называемые водителем общего устройства, чтобы реализовать операцию аппаратного обеспечения. Водители связанной с аппаратным обеспечением проектирование и разработку BSP другой очень важной частью.

Системное программное обеспечение слой

Системное программное обеспечение слой состоит из реального времени многозадачности операционной системы (в реальном режиме времени System, RTOS), файловую систему, графический интерфейс пользователя (графический интерфейс пользователя, GUI), сетевые системы и основного модуля сборки. ОСРВ является основой и встраиваемых платформ разработки приложений программного обеспечения.

Встроенная операционная система

Встроенные операционные системы (Embedded работу системы, ЭОС) является широко используемой системой программного обеспечения, которая в прошлом главный областей применения и промышленного управления и системы защиты. EOS несет ответственность за все встроенного программного обеспечения систем и распределения ресурсов оборудования, планирования задач, управления и координации деятельности одновременно. Он должен отражать характеристики своей системы, можно достичь желаемого функциональность системы путем обработки определенных модулей. В настоящее время мы начали целый ряд успешных применений линии EOS продукции. С развитием интернет-технологий, информационных устройств и универсального применения миниатюризации, и специализации EOS, EOS начал развиваться с одного слабого особенностей сильные функции в высоком профессиональном направлении. В режиме реального времени эффективность встроенная операционная система в системе, зависимостей аппаратных, связанные с программным обеспечением, и других аспектов лечения, а также специальные приложения с более характерная особенность. ЭОС по отношению к общим условиям операционной системы, которая, в дополнение имеют общую операционную систему самые основные функции, такие как планирование задач, механизмов синхронизации, обработку прерываний, файловые функции терпит, имеет следующие особенности:

(1) Обращение с. Открыть масштабируемая архитектура.

(2) Сильное в режиме реального времени. ЭОС, как правило, сильный реальном времени, он может быть использован для различных устройств для управления.

(3) Унифицированный интерфейс. Она предлагает широкий выбор интерфейса драйвера устройства.

(4) Простота в эксплуатации, простой, удобный графический интерфейс, графический интерфейс, стремление простой в использовании.

(5) Обеспечить, протокол мощную функцию сети поддержки TCP / IP и другие протоколы, чтобы обеспечить / UDP / IP / TCP поддержку протокола PPP и единой MAC интерфейс уровня доступа для различных мобильных устройств, зарезервированных интерфейс.

(6) Стабильность, слабое взаимодействие. После того, как встроенная система начинает работать слишком много пользователей не нужно вмешательство, которые будут отвечать за управление системой EOS имеет сильную устойчивость. Встроенные операционные системы, как правило, не обеспечивают команду пользовательский интерфейс, предоставляют услуги пользователям через программу она называет систему команд.

(7) Отверждения код. В встроенных систем, встроенной операционной системы и прикладного программного обеспечения, чтобы быть вылечены в встраиваемых систем компьютерной ROM. Вспомогательные памяти редко используется в встраиваемых систем, поэтому функции управления файлами встроенной операционной системы должны быть в состоянии легко разбирается, и с различными файла памяти системы.

(8) Лучше аппаратных адаптивность, мобильность хорошо.