5课嵌入式实时操作系统简介

1嵌入式系统AnIntroductiontoEmbeddedSystem第五课嵌入式实时操作系统（RTOS）简介教师：蔡铭cmzju.edu助教：王广辉embededsystem.caigmail浙江大学计算机学院人工智能研究所航天科技－浙江大学基础软件研发中心2课程大纲嵌入式实时操作系统概况嵌入式实时操作系统特点嵌入式实时操作系统功能简介ARM-Linux嵌入式操作系统内核实验3背景分析早期嵌入式系统：硬件所限汇编语言基本不采用操作系统基础条件成熟硬件的提升——微处理器性能提高、存储器容量增加软件技术快速发展——编译器、操作系统、集成开发环境4嵌入式操作系统概述－发展阶段（1/4）嵌入式操作系统的发展主要经历了以下四个阶段：无操作系统的阶段单芯片为核心具有与一些监测、伺服、指示设备相配合的功能一般没有明显的操作系统支持通过汇编语言编程对系统进行直接控制。主要特点系统结构和功能都相对单一，针对性强无操作系统支持几乎没有用户接口5嵌入式操作系统概述－发展阶段（2/4）简单监控式的实时操作系统阶段以嵌入式处理器为基础以简单监控式的操作系统为核心主要特点：处理器种类繁多，通用性比较弱；开销小，效率高；一般配备系统仿真器，具有一定的兼容性和扩展性；用户界面不够友好，主要用来控制系统负载，以及监控应用程序运行。八十年代初：出现了以VRTX(1981)、pSOS等为代表的第一代系统（实时内核），提供了实时操作系统基本功能。6嵌入式操作系统概述－发展阶段（3/4）通用的嵌入式实时操作系统阶段以通用型嵌入式操作系统为标志的嵌入式系统主要特点：运行在不同的微处理器具有强大的通用型操作系统的功能文件和目录管理多任务设备驱动支持网络支持图形窗口用户界面具有丰富的API和嵌入式应用软件八十年代后期到九十年代初期，出现以VxWorks、RTEMS、NucleusPLUS、QNX、OSE为代表的第二代系统。7嵌入式操作系统概述－发展阶段（4/4）二十世纪末，出现了以Integrity为代表的第三代系统，进一步在实时性、高可靠性、高可用性等方面提供了强有力的支持。新一代实时操作系统的发展方向主要包括高可信、高可靠、高可用、高安全、微型化、支持多核等。近年来，出现了以Internet为标志的嵌入式系统嵌入式系统与Internet的全面结合嵌入式操作系统与应用设备的无缝结合代表着嵌入式操作系统发展的未来新的名词:WebOS嵌入式实时操作系统发展8典型的嵌入式实时操作系统嵌入式实时操作系统数量众多，如：VxWorksWindowsCEpSOSQNXPalmOSNucleusAndroid国产嵌入式实时操作系统，如：HOPENDeltaOSSmartOSSZOSRT-LinuxSymbianuc/OSRTEMST-KernelIntegrityThreadX9嵌入式实时操作系统－VxWorksVxWorks操作系统是美国WindRiver公司于1983年设计开发的嵌入式实时操作系统，具有高性能、稳定的内核以及友好的用户开发环境，是世界第一大嵌入式操作系统提供商，应用于航空航天、工业控制、网络设备、汽车电子等领域。VxWorks所具有的显著特点是：可靠性、实时性和可裁剪性。支持多种处理器，如x86、PowerPC、ARM、Sparc、MIPS、DSP等。经典应用：2019年NASA火星探路者、2019年凤凰号火星探测器在火星沙丘前进在火星上拍摄的日落全景10嵌入式实时操作系统－Integrity美国GreenHills公司是世界排名第二的嵌入式操作系统提供商，Integrity是GreenHills公司的RTOS产品，代表了目前最先进的RTOS技术，被NASAJPL选中用于测试在太空中的新技术。分为普通EmbeddedRTOS和关键应用中使用的DO-178B实时操作系统两类。系统技术优势突出内核服务优化，系统调用的开销降至最小。复杂的系统调用可以被抢占。系统的调度器是一个真正的实时调度器。具有快速中断处理能力，内核从不阻塞某些中断。具有一流的集成开发环境MULTI®支持。11嵌入式实时操作系统－WindowsEmbeddedMicrosoft公司针对针对PDA、PocketPC、移动电话、小型终端设备提供的操作系统。用户开发环境、接口API、系统界面等与Windows相似，因而具有较多的应用。2019-卡西欧蛤壳式PDA(WinCE1.0)2019年2019年2019年12开源的嵌入式实时操作系统－嵌入式Linux嵌入式系统追求数字化、网络化和智能化，要求系统必须是开放的、提供标准的API，并能够方便地与众多第三方软硬件沟通。尤其是处于核心地位的操作系统。Linux是开放源码的，不存在黑箱技术，遍布全球的众多Linux爱好者是其开发的强大技术后盾。对Linux进行实时性改造与裁剪，形成：μClinuxEmbedixRTLinuxRTAIMontaVistaLinux13开源的嵌入式实时操作系统－C/OSIIμC/OSII是一种基于优先级抢占式、可移植、可裁剪的多任务实时操作系统。绝大部分源码是用ANSIC写的，与硬件相关的那部分汇编代码被压缩至最低限度，使得系统移植性强。μC/OSII诞生于90年代初，最初名称是μC/OS，由JeanJ.Labrosse开发，并在网络上开源，其特点为短小、精悍。μC/OSII经裁剪最小可达2KB，最小数据RAM需求10KB。μC/OSII可以在8位～64位，超过40种不同架构的微处理器上运行，在世界范围内得到广泛应用，包括：手机、路由器、集线器、不间断电源、飞行器、医疗设备及工业控制上。14开源的嵌入式实时操作系统－ThreadXThreadX是一款强实时操作系统，以内核小（最小内核为2K，最小RAM500byte）、实时性强、高可靠性、源代码开放，免收产品版权费而闻名。由美国ExpressLogic提供解决方案，适于深度嵌入的系统，有功能强大的开发调试环境MULTI®支持。典型应用：2019年7月4日，美国NASA实施深度撞击号宇宙飞船对坦普尔1号彗星的准确撞击，关键任务由ThreadX完成。15开源的嵌入式实时操作系统－T-Kernel由日本东京大学的坂村健教授主持开发，具有执行效率高、实时性好等特点。1984年提出计算机操作系统规范TRON（TheReal-timeOperatingsystemNucleus）构想，先后推出了ITRON、JTRON、BTRON、CTRON等规范。其应用从汽车、移动电话、传真机到电视机、家电等领域，主要用户包括：丰田、松下、日立、富士通、东芝、索尼、佳能、理光、NEC等，装机量超过30亿。IBM、Microsoft、ARM、MIPS、Sun、Oracle等企业相继加入其开放式系统架构。16手机嵌入式操作系统－IPhoneOSiPhoneOS或OSXiPhone是由苹果公司为iPhone开发的操作系统iPhone、iPodtouch以及iPad以Darwin为基础的系统架构分为四个层次内核操作系统层（theCoreOSlayer）内核服务层（theCoreServiceslayer）媒体层（theMedialayer）可轻触层（theCocoaTouchlayer）系统操作占用大概240MB的内存空间源码模式：封闭源码+开放源码组件最新版本4.3.32019-5-517手机嵌入式操作系统－Windowsphone2019年2月，微软公司正式发布WindowsPhone7智能手机操作系统，WindowsMobile系列彻底退出了手机操作系统市场。2019年2月，诺基亚在英国伦敦宣布与微软达成战略合作关系。诺基亚手机将采用WindowsPhone系统，并且将参与系统开发。Windowsphone把网络、个人电脑和手机的优势集于一身，提供良好的用户体验：仪表盘主屏桌面定制图标拖拽滑动控制将于2019年5月发布WindowPhoneMango（windowsphone7.5）18手机嵌入式操作系统－AndroidAndroid是Google开发的基于Linux平台的开源手机嵌入式操作系统。形成了具有30多家技术和无线应用的领军企业组成的开放手机联盟，包括：中国移动、摩托罗拉、高通、宏达和T-Mobile等。Android的优点融入全部的Web应用，包括：Gmail、GoogleMaps、YouTube、Google日历、GoogleTalkAndroid操作系统免费向开发人员提供19嵌入式实时操作系统－SymbianSymbian(EPOC系统)由Nokia、Motorola、Siemens等手机厂商联合注资成立的公司，专注于手机的嵌入式智能操作系统，支持c++、Java语言，通讯、多媒体处理功能强，目前占有60％的智能手机市场。Symbian具有功能：协议标准：IPv4、IPv6、蓝牙、WAP、SyncML、USB通讯能力：支持2G、2.5G、3G系统应用开发，GSM、GPRS、CDMA(IS-95)以及2000技术支持多媒体支持：图片、音乐、视频浏览信息定制：SMS、EMS、MMS、EMAIL和FAX支持安全稳定：支持数据完整性、可靠高效的电池管理、数据同步、数据加密、证书管理、软件安装管理等20手机嵌入式操作系统－PalmOS3Com公司的Palm专用于掌上电脑，在PDA市场上占有很大的市场份额，它具有开放的操作系统应用程序接口，开发商可以根据需要自行开发所需要的应用程序。Palm操作系统是最早的PDA操作系统(2019)，因而具有最多的应用软件支持。PalmOS的最大优点简单易用占用系统资源少2019-PalmPilot10002019-handera3302009-PalmPre21新一代嵌入式操作系统简介－WebOS（1/2）WebOS－互联网操作系统WebOS概念最早由Syracuse大学（雪城大学）的G.C.Fox于2019年提出，当时称之为WebWindowsWebOS是运行在浏览器中的虚拟操作系统能够在WebOS中打开应用程序（执行Web服务）提供了WebOSAPI，能够根据WebOSAPI进行编程WebOS的功能通过浏览器，在WebOS上运用基于Web的各种在线应用，实现操作系统上的各种操作，包括：文档的存储、编辑、媒体播放、地图应用、即时通讯等等。22新一代嵌入式操作系统简介－WebOS（2/2）现有WebOS情况Google(Android)、Palm(WebOS)是典型的WebOS已有多于30个的WebOS系统，大都处于Alpha或者beta状态I-CubeEyeOSDesktoptwoYouOSCraythurG.ho.stTomOSWebOSGoowyGlideOrcaPurefectSSOE23I-Cube提供1G的在线存储和文件共享，多媒体支持和一些常用办公工具。同时拥有一个email客户端和编程开发工具。24EyeOS开源软件，可以下载使用，也可以在其服务器上在线使用。拥有丰富的网络程序，以及办公套件。25Desktoptwo基于Flash的WebOS提供了搜索、时钟、MP3播放器、RSS阅读器、即时通讯工具、OpenOffice、HTML编辑器，以及笔记本等工具。26YouOS提供了很多有用的应用程序聊天客户端、IM软件、文件浏览器、RSS阅读器等等。程序执行的响应速度比较快。27Craythur/G.ho.st类似于Windows的操作界面CraythurG.ho.st28国产WebOSTomOS（千脑）epokos29课程大纲嵌入式实时操作系统概况嵌入式实时操作系统特点嵌入式实时操作系统功能简介AR