《嵌入式技术》学习总结报告

《嵌入式技术》学习总结报告1/22目录一、嵌入式系统简介............................................................................................21.1嵌入式系统的定义和特点....................................................................21.2嵌入式系统的构成.................................................................................31.3嵌入式系统的应用.................................................................................51.4嵌入式系统的工具链.............................................................................61.5嵌入式系统的发展趋势.........................................................................7二、嵌入式系统的学习实践................................................................................8三、实验内容........................................................................................................93.1ZedBoard-Zynq7000介绍.......................................................................93.2软件的安装设置...................................................................................103.3main函数分析.......................................................................................103.4任务管理...............................................................................................123.4.1任务优先级.........................................................................................133.4.2任务的堆栈.........................................................................................143.4.3任务的状态.........................................................................................143.5就绪任务的管理...................................................................................153.6任务调度...............................................................................................173.6.1任务抢占.............................................................................................173.6.2轮转调度.............................................................................................183.6.3调度时机.............................................................................................193.6.4调度实现.............................................................................................193.7上下文切换...........................................................................................20四、工作总结......................................................................................................22《嵌入式技术》学习总结报告2/22一、嵌入式系统简介1.1嵌入式系统的定义和特点嵌入式操作系统（EmbeddedOperationSystem，EOS）是一种“嵌入机械或电气系统内部、具有专属功能的计算机系统”，通常要求实时计算性能。被嵌入的系统通常是包含硬件和机械部件的完整设备。相反，通用计算机如个人计算机则设计灵活，以满足广大终端用户的需求。现在常见的很多设备都采用嵌入式系统控制。EOS负责嵌入系统的全部软、硬件资源的分配、任务调度，控制、协调并发活动。它必须体现其所在系统的特征，能够通过装卸某些模块来达到系统所要求的功能。嵌入式系统与对象系统密切相关，其主要技术发展方向是满足嵌入式应用要求，不断扩展对象系统要求的外围电路(如ADC、DAC、PWM、日历时钟、电源监测、程序运行监测电路等)，形成满足对象系统要求的应用系统。因此，嵌入式系统作为一个专用计算机系统，要不断向计算机应用系统发展。因此，可以把定义中的专用计算机系统引伸成，满足对象系统要求的计算机应用系统。“嵌入性”、“专用性”与“计算机系统”是嵌入式系统的三个基本要素。对象系统则是指嵌入式系统所嵌入的宿主系统。另外，在理解嵌入式系统定义时，不要与嵌入式设备相混淆。嵌入式设备是指内部有嵌入式系统的产品、设备，例如，内含单片机的家用电器、仪器仪表、工控单元、机器人、手机、PDA等。嵌入式系统的特点与定义不同，它是由定义中的三个基本要素衍生出来的。不同的嵌入式系统其特点会有所差异。与“嵌入性”的相关特点：由于是嵌入到对象系统中，必须满足对象系统的环境要求，如物理环境(小型)、电气/气氛环境(可靠)、成本(价廉)等要求的特点。与“专用性”的相关特点：软、硬件的裁剪性。满足对象要求的最小软、硬件配置等。与“计算机系统”的相关特点：嵌入式系统必须是能满足对象系统控制要求的计算机系统。与上两个特点相呼应，这样的计算机必须配置有与对象系统相适应的接口电路。目前，已推出一些应用比较成功的EOS产品系列。随着Internet技术的发展、信息家电的普及应用及EOS的微型化和专业化，EOS开始从单一的弱功能向高专业化的强功能方向发展。嵌入式操作系统在系统实时高效性、硬件的相关依赖性、软件固化以及应用的专用性等方面具有较为突出的特点。EOS是相对于一般操作系统而言的，它除具备了一般操作系统最基本的功能，如任务调度、同步机制、中断处理、文件功能等外，还有以下特点：(1)可装卸性。开放性、可伸缩性的体系结构。(2)强实时性。EOS实时性一般较强，可用于各种设备控制当中。(3)统一的接口。提供各种设备驱动接口。(4)操作方便、简单、提供友好的图形GUI，图形界面，追求易学易用。《嵌入式技术》学习总结报告3/22(5)提供强大的网络功能，支持TCP/IP协议及其它协议，提供TCP/UDP/IP/PPP协议支持及统一的MAC访问层接口，为各种移动计算设备预留接口.(6)强稳定性，弱交互性。嵌入式系统一旦开始运行就不需要用户过多的干预，这就要负责系统管理的EOS具有较强的稳定性。嵌入式操作系统的用户接口一般不提供操作命令，它通过系统调用命令向用户程序提供服务。(7)固化代码。在嵌入系统中，嵌入式操作系统和应用软件被固化在嵌入式系统计算机的ROM中。辅助存储器在嵌入式系统中很少使用，因此，嵌入式操作系统的文件管理功能应该能够很容易地拆卸，而用各种内存文件系统.(8)更好的硬件适应性，也就是良好的移植性.1.2嵌入式系统的构成嵌入式系统按形态可分为设备级(工控机)、板级(单板、模块)、芯片级(MCU、SoC)。嵌入式系通常由嵌入式处理器、外围设备、嵌入式操作系统和应用软件等几大部分组成。嵌入式系统与对象系统密切相关，其主要技术发展方向是满足嵌入式应用要求，不断扩展对象系统要求的外围电路(如ADC、DAC、PWM、日历时钟、电源监测、程序运行监测电路等)，形成满足对象系统要求的应用系统。因此，嵌入式系统作为一个专用计算机系统，要不断向计算机应用系统发展。(1)嵌入式处理器嵌入式处理器是嵌入式系统的核心部件。嵌入式处理器与通用处理器的最大不同点在于其大多工作在为特定用户群设计的系统中。它通常把通用计算机中许多由板卡完成的任务集成在芯片内部，从而有有利于嵌入式系统设计趋于小型化，并具有高效率、高可靠性等特征。嵌入式处理器大概可分为两类。一类是普通微处理器：使用独立的集成电路存储器和外设。另一类是单片机：具有片上外设，降低了功耗、尺寸和成本。嵌入式系统的软件是为某种应用定制的，而不是像个人计算机那样的由终端用户安装的商品，因此可以使用各种不同的基本CPU架构：既有范纽曼型架构也有不同程度的哈佛结构；既有RISC也有非精简指令集处理器；字长从4位到64位甚至更高，当然最典型的仍然是8/16位。多数架构由几家不同的公司生产，使用了大量不同的变量和类型。嵌入式系统也会使用通用型微处理器，但比单片机需要更多外围电路。大的硬件厂商会推出自己的嵌入式处理器，因而现今市面上有1000多种嵌入式处理器芯片，其中使用最为广泛的有ARM、MIPS、PowerPC、MC6800等。SoC是一种常见的为超大批量嵌入式系统设计的可配置阵列。它在单个芯片内包含了多处理器、乘法器、缓存和接口，形成一个完整的系统；通过特定用途集成电路或现场可编程门阵列来实现。（2）嵌入式主板《嵌入式技术》学习总结报告4/22嵌入式主板一般理解为嵌入在设备里面做控制、数据处理使用的CPU板，也就是设备的“大脑”。嵌入式到设备里面，当然就会对主板的体积以及功耗（嵌入式主板的散热问题）有比较严格的要求。所以一般来讲嵌入式主板会具备尺寸小、高集成度、低功耗等特性。目前嵌入式主板比较常见的一般有两大类：基于X86的嵌入式主板(一般使用INTEL、威盛、AMD或其他产家的X86芯片如：台湾RDC、台湾ICOP等等)；基于RISC的ARM嵌入式主板（由ARM公司授权生产，每个芯片产家各有自己特殊的功能）。嵌入式的ARM板一般都是板载CPU，而基于x86CPU的主板则不一定。基于RISC的ARM板一般都是根据产品的要求做具体设计，所以主板在尺寸外观上面通常没有做定义。PC/104和PC/104+是小型、小批量嵌入式强固系统的标准之一，大多基于x86架构；通常比标准PC要小，而比多数简单的8/16位嵌入式系统要大；使用MSDOS、Linux、NetBSD，或实时嵌入式操作系统如MicroC/OS-II、QNX、VxWorks。有时这些主板也会使用非x86处理器。在