第1章嵌入式系統概述第1章嵌入式系統概述1第1章目錄1.嵌入式系統2.嵌入式處理器3.嵌入式操作系統第1章目錄1.嵌入式系統2第1章目錄1.嵌入式系統2.嵌入式處理器3.嵌入式操作系統第1章目錄1.嵌入式系統31.1嵌入式系統概述經過幾十年的發展，嵌入式系統已經在很大程度改變了人們的生活、工作和娛樂方式，而且這些改變還在加速。嵌入式系統具有無數的種類，每類都具有自己獨特的個性。例如，MP3、數碼相機與打印機就有很大的不同。汽車中更是具有多個嵌入式系統，使汽車更輕快、更干凈、更容易駕駛。1.1嵌入式系統概述經過幾十年的發展，嵌4現實中的嵌入式系統即使不可見，嵌入式系統也無處不在。嵌入式系統在很多產業中得到了廣泛的應用并逐步改變著這些產業，包括工業自動化、國防、運輸和航天領域。例如神州飛船和長征火箭中肯定有很多嵌入式系統，導彈的制導系統也是嵌入式系統，高檔汽車中也有多達幾十個嵌入式系統。在日常生活中，人們使用各種嵌入式系統，但未必知道它們。事實上，幾乎所有帶有一點“智能”的家電（全自動洗衣機、電腦電飯煲…）都是嵌入式系統。嵌入式系統廣泛的適應能力和多樣性，使得視聽、工作場所甚至健身設備中到處都有嵌入式系統。現實中的嵌入式系統即使不可見，嵌入式系統也無5現實中的嵌入式系統現實中的嵌入式系統6嵌入式系統的概念目前，對嵌入式系統的定義多種多樣，但沒有一種定義是全面的。下面給出兩種比較合理定義：從技術的角度定義：以應用為中心、以計算機技術為基礎、軟件硬件可裁剪、適應應用系統對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統。從系統的角度定義：嵌入式系統是設計完成復雜功能的硬件和軟件，并使其緊密耦合在一起的計算機系統。術語嵌入式反映了這些系統通常是更大系統中的一個完整的部分，稱為嵌入的系統。嵌入的系統中可以共存多個嵌入式系統。嵌入式系統的概念目前，對嵌入式系統的定義多種7ARM嵌入式第一章課件8ARM嵌入式第一章課件9ARM嵌入式第一章課件10嵌入式系統示例——汽車控制系統嵌入式系統示例——汽車控制系統11馬達控制器車燈嵌入式系統示例——汽車控制系統尾燈控制系統后車門控制系統前車門控制系統座椅控制系統發動器控制系統所有的控制系統都是一個完整的嵌入式系統馬達嵌入式系統示例——汽車控制系統尾燈控制系統后車門控制系統12ARM嵌入式第一章課件13ARM嵌入式第一章課件14美國風河公司WRS微軟軍工軍工女媧計劃電子科大中國依靠自己的技術和力量自主開發的最成熟的嵌入式實時操作系統浙大如今的智能手機用戶很少有人知道HOPEN。這是一個完全國產化的嵌入式操作系統，是當年名噪一時的女媧計劃的產物。這款產品被應用在很多手機上，如熊貓EMOL98，CECT紫光920，聯想G900及NEC多款機型上，不過，HOPEN系統也缺乏第三方軟件支持。作為國產智能手機操作系統的一面旗幟，HOPEN代表了國產操作系統的希望。不過由于智能手機操作系統現只被幾大巨頭掌握，HOPEN要想突圍尚需一定時日。美國風河公司WRS如今的智能手機用戶很少有人知道HOPEN15ARM嵌入式第一章課件16ARM嵌入式第一章課件17ARM嵌入式第一章課件18ARM嵌入式第一章課件19ARM嵌入式第一章課件20ARM嵌入式第一章課件21ARM嵌入式第一章課件22ARM嵌入式第一章課件23ARM嵌入式第一章課件24嵌入式系統的未來早在1990年之前，嵌入式系統通常是很簡單的且具有很長的產品生命周期的自主設備。近些年來，嵌入式工業經歷了巨大的變革。產品市場窗口現在預計翻番的周期狂熱到6～9個月。全球重新定義市場的機會和膨脹的應用空間。互聯現在是一個需求而不是輔助性的，包括用有線和剛剛顯露頭角的無線技術。基于電子的產品更復雜化。互聯嵌入式系統產生新的依賴網絡基礎設施的應用。微處理器的處理能力按莫爾定律（Moore’sLaw）預計的速度在增加。該定律認為集成電路和晶體管個數每18個月翻一番。嵌入式系統的未來早在1990年之前，嵌入式系25第1章目錄1.嵌入式系統2.嵌入式處理器3.嵌入式操作系統第1章目錄1.嵌入式系統261.2嵌入式處理器分類嵌入式處理器可以分為以下幾大類：嵌入式微處理器；嵌入式微控制器；嵌入式DSP處理器；嵌入式片上系統（SOC）。1.2嵌入式處理器分類嵌入式處理器可以分27嵌入式處理器早期的嵌入式系統通常使用普通個人計算機（PC）中的通用處理器。近年來，隨著大量先進的微處理器制造技術的發展，越來越多的嵌入式系統用嵌入式處理器建造，而不是用通用目的的處理器。這些嵌入式處理器可以大致分為以下幾類：注重嵌入式處理器的尺寸、能耗和價格。應用于PDA等不注重計算的設備；注重嵌入式處理器的性能。應用于路由器等計算密集型的設備；注重嵌入式處理器的性能、尺寸、能耗和價格。應用于蜂窩電話等設備；——概述嵌入式處理器早期的嵌入式系統通常使用普通個人28嵌入式處理器嵌入式微處理器的基礎是通用計算機中的CPU。在應用中，將微處理器裝配在專門設計的電路板上，只保留和嵌入式應用有關的母板功能，這樣可以大幅度減小系統體積和功耗。為了滿足嵌入式應用的特殊要求，嵌入式微處理器雖然在功能上和標準微處理器基本是一樣的，但在工作溫度、抗電磁干擾、可靠性等方面一般都做了各種增強。和工業控制計算機相比，嵌入式微處理器具有體積小、重量輕、成本低、可靠性高的優點，但是在電路板上必須包括ROM、RAM、總線接口、各種外設等器件，從而降低了系統的可靠性，技術保密性也較差。嵌入式微處理器及其存儲器、總線、外設等安裝在一塊電路板上，稱為單板計算機。如STD-BUS、PC104等。——嵌入式微處理器CPUROMRAM外設1外設2單板計算機嵌入式處理器嵌入式微處理器的基礎是通用計算機29嵌入式處理器

嵌入式微控制器又稱單片機，它是將整個計算機系統集成到一塊芯片中。嵌入式微控制器一般以某一種微處理器內核為核心，芯片內部集成ROM/EPROM、RAM、總線、總線邏輯、定時/計數器、WatchDog、I/O、串行口、脈寬調制輸出、A/D、D/A、FlashRAM、EEPROM等各種必要功能和外設。為適應不同的應用需求，一般一個系列的單片機具有多種衍生產品，每種衍生產品的處理器內核都是一樣的，不同的是存儲器和外設的配置及封裝。這樣可以使單片機最大限度地和應用需求相匹配，功能不多不少，從而減少功耗和成本。和嵌入式微處理器相比，微控制器的最大特點是單片化，體積大大減小，從而使功耗和成本下降、可靠性提高。微控制器是目前嵌入式系統工業的主流。微控制器的片上外設資源一般比較豐富，適合于控制，因此稱微控制器。嵌入式微控制器目前的品種和數量最多，比較有代表性的通用系列包括8051、P51XA、MCS-251、MCS-96/196/296、C166/167、MC68HC05/11/12/16、68300、數目眾多ARM芯片等。目前MCU占嵌入式系統約70％的市場份額。——嵌入式微控制器復位部件看門狗部件晶振部件I/O部件中斷部件ROM部件SRAM部件定時器部件CPU核嵌入式處理器嵌入式微控制器又稱單片機，它是將30嵌入式處理器DSP處理器對系統結構和指令進行了特殊設計，使其適合于執行DSP算法，編譯效率較高，指令執行速度也較高。在數字濾波、FFT、譜分析等方面DSP算法正在大量進入嵌入式領域，DSP應用正從在通用單片機中以普通指令實現DSP功能，過渡到采用嵌入式DSP處理器。嵌入式DSP處理器比較有代表性的產品是TexasInstruments的TMS320系列和Motorola的DSP56000系列。TMS320系列處理器包括用于控制的C2000系列，移動通信的C5000系列，以及性能更高的C6000和C8000系列。DSP56000目前已經發展成為DSP56000，DSP56100，DSP56200和DSP56300等幾個不同系列的處理器。另外PHILIPS公司近年也推出了基于可重置嵌入式DSP結構低成本、低功耗技術上制造的R.E.A.LDSP處理器，特點是具備雙Harvard結構和雙乘/累加單元，應用目標是大批量消費類產品。——嵌入式DSP處理器嵌入式處理器DSP處理器對系統結構和指令進行31嵌入式處理器隨著EDA的推廣和VLSI設計的普及化及半導體工藝的迅速發展，在一個硅片上實現一個更為復雜的系統的時代已來臨，這就是SystemOnChip(SOC)。各種通用處理器內核將作為SOC設計公司的標準庫，和許多其它嵌入式系統外設一樣，成為VLSI設計中一種標準的器件，用標準的VHDL等語言描述，存儲在器件庫中。用戶只需定義出其整個應用系統，仿真通過后就可以將設計圖交給半導體工廠制作樣品。這樣除個別無法集成的器件以外，整個嵌入式系統大部分均可集成到一塊或幾塊芯片中去，應用系統電路板將變得很簡潔，對于減小體積和功耗、提高可靠性非常有利。SoC可以分為通用和專用兩類。通用系列包括Infineon的TriCore、Motorola的M-Core、某些ARM系列器件、Echelon和Motorola聯合研制的Neuron芯片等。專用SoC一般專用于某個或某類系統中，不為一般用戶所知。一個有代表性的產品是Philips的SmartXA，它將XA單片機內核和支持超過2048位復雜RSA算法的CCU單元制作在一塊硅片上，形成一個可加載JAVA或C語言的專用的SOC，可用于公眾互聯網如Internet安全方面。——嵌入式片上系統(SOC)嵌入式處理器隨著EDA的推廣和VLSI設計的32第1章目錄1.嵌入式系統2.嵌入式處理器3.嵌入式操作系統第1章目錄1.嵌入式系統331.3嵌入式操作系統概述計算機系統由硬件和軟件組成，在發展初期沒有操作系統這個概念，用戶使用監控程序來使用計算機。隨著計算機技術的發展，計算機系統的硬件、軟件資源也愈來愈豐富，監控程序已不能適應計算機應用的要求。于是在六十年代中期監控程序又進一步發展形成了操作系統(OperatingSystem)。發展到現在，廣泛使用的有三種操作系統即多道批處理操作系統、分時操作系統以及實時操作系統。1.3嵌入式操作系統概述計算機系統由硬件341.3嵌入式操作系統概述監控程序操作系統實時操作系統分時操作系統多道批處理操作系統時間先后適用于多個用戶共享系統資源適用于計算中心等較大的計算機系統適用于嵌入式設備和有實時性要求的系統中1.3嵌入式操作系統概述監操實時操作系統分時操作系統多道351.3嵌入式操作系統概述監控程序操作系統實時操作系統分時操作系統多道批處理操作系統時間先后適用于多個用戶共享系統資源適用于計算中心等較大的計算機系統適用于嵌入式設備和有實時性要求的系統中實時操作系統是我們介紹的重點1.3嵌入式操作系統概述監操實時操作系統分時操作系統多道361.3嵌入式操作系統實時操作系統的特點IEEE的實時UNIX分委會認為實時操作系統應具備以下的幾點:異步的事件響應切換時間和中斷延遲時間確定優先級中斷和調度搶占式調度內存鎖定連續文件同步1.3嵌入式操作系統實時操作系統的特點I371.3嵌入式操作系統實時操作系統的特點總的來說實時操作系統是事件驅動的，能對來自外界的作用和信號在限定的時間范圍內作出響應。它強調的是實時性、可靠性和靈活性,與實時應用軟件相結合成為有機的整體起著核心作用,由它來管理和協調各項工作,為應用軟件提供良好的運行軟件環境及開發環境。從實時系統的應用特點來看實時操作系統可以分為兩種：一般實時操作系統和嵌入式實時操作系統。1.3嵌入式操作系統實時操作系統的特點總381.3嵌入式操作系統實時操作系統的特點一般實時操作系統應用于實時處理系統的上位機和實時查詢系統等實時性較弱的實時系統，并且提供了開發、調試、運用一致的環境。

嵌入式實時操作系統應用于實時性要求高的實時控制系統，而且應用程序的開發過程是通過交叉開發來完成的，即開發環境與運行環境是不一致。嵌入式實時操作系統具有規模小(一般在幾K～幾十K內)、可固化使用實時性強(在毫秒或微秒數量級上)的特點。1.3嵌入式操作系統實時操作系統的特點一391.3嵌入式操作系統基本概念

對基于芯片的開發來說，應用程序一般是一個無限的循環，可稱為前后臺系統或超循環系統。很多基于微處理器的產品采用前后臺系統設計，例如微波爐、電話機、玩具等。在另外一些基于微處理器應用中，從省電的角度出發，平時微處理器處在停機狀態，所有事都靠中斷服務來完成。——前后臺系統1.3嵌入式操作系統基本概念對基于芯片的40基本概念

中斷服務程序處理異步事件，這部分可以看成前臺行為，前臺也叫中斷級。時間相關性很強的關鍵操作一定是靠中斷服務程序來保證的。循環中調用相應的函數完成相應的操作，這部分可以看成后臺行為，后臺也可以叫做任務級。這種系統在處理的及時性上比實際可以做到的要差。ISRISRISRISR后臺前臺中斷服務程序時間——前后臺系統ISR:中斷服務程序InterruptServiceRoutines基本概念中斷服務程序處理異步事件，這部分可以411.3嵌入式操作系統基本概念

操作系統是計算機中最基本的程序。操作系統負責計算機系統中全部軟硬資源的分配與回收、控制與協調等并發的活動；操作系統提供用戶接口，使用戶獲得良好的工作環境；操作系統為用戶擴展新的系統功能提供軟件平臺。——操作系統硬件硬件驅動操作系統用戶程序1.3嵌入式操作系統基本概念操作系統是計421.3嵌入式操作系統基本概念

實時操作系統是一段在嵌入式系統啟動后首先執行的背景程序，用戶的應用程序是運行于RTOS之上的各個任務，RTOS根據各個任務的要求，進行資源(包括存儲器、外設等)管理、消息管理、任務調度、異常處理等工作。在RTOS支持的系統中，每個任務均有一個優先級，RTOS根據各個任務的優先級，動態地切換各個任務，保證對實時性的要求。——實時操作系統（RTOS）RealTimeOperatingSystem1.3嵌入式操作系統基本概念實時操作系統431.3嵌入式操作系統基本概念

代碼的臨界區也稱為臨界區，指處理時不可分割的代碼，運行這些代碼不允許被打斷。一旦這部分代碼開始執行，則不允許任何中斷打入（這不是絕對的，如果中斷不調用任何包含臨界區的代碼，也不訪問任何臨界區使用的共享資源，這個中斷可能可以執行）。為確保臨界區代碼的執行，在進入臨界區之前要關中斷，而臨界區代碼執行完成以后要立即開中斷。——代碼的臨界區1.3嵌入式操作系統基本概念代碼的臨界區441.3嵌入式操作系統基本概念

程序運行時可使用的軟、硬件環境統稱為資源。資源可以是輸入輸出設備，例如打印機、鍵盤、顯示器。資源也可以是一個變量、一個結構或一個數組等。——資源1.3嵌入式操作系統基本概念程序運行時可45任務A共享資源任務B任務C信號量1.3嵌入式操作系統基本概念

可以被一個以上任務使用的資源叫做共享資源。為了防止數據被破壞，每個任務在與共享資源打交道時，必須獨占該資源，這叫做互斥。——共享資源訪問共享資源之前申請信號量其它任務訪問受阻而不能使用共享資源得到允許后，才能使用共享資源任務A共享資源任務B任務C信號量1.3嵌入式操作系統基本461.3嵌入式操作系統基本概念

一個任務，也稱作一個線程，是一個簡單的程序，該程序可以認為CPU完全屬于該程序自己。實時應用程序的設計過程，包括如何把問題分割成多個任務，每個任務都是整個應用的某一部分，每個任務被賦予一定的優先級，有它自己的一套CPU寄存器和自己的棧空間。——任務1.3嵌入式操作系統基本概念一個任務，也471.3嵌入式操作系統基本概念

當多任務內核決定運行另外的任務時，它保存正在運行任務的當前狀態，即CPU寄存器中的全部內容。這些內容保存在任務的當前狀態保存區，也就是任務自已的棧區之中。入棧工作完成以后，就把下一個將要運行的任務的當前狀態從任務的棧中重新裝入CPU的寄予存器，并開始下一個任務的運行。這個過程就稱為任務切換。這個過程增加了應用程序的額外負荷。CPU的內部寄存器越多，額外負荷就越重。做任務切換所需要的時間取決于CPU有多少寄存器要入棧。——任務切換1.3嵌入式操作系統基本概念當多任務內核481.3嵌入式操作系統基本概念

多任務系統中，內核負責管理各個任務，或者說為每個任務分配CPU時間，并且負責任務之間的通信。內核提供的基本服務是任務切換。使用實時內核可以大大簡化應用系統的設計，是因為實時內核允許將應用分成若干個任務，由實時內核來管理它們。內核需要消耗一定的系統資源，比如2％～5％的CPU運行時間、RAM和ROM等。內核提供必不可少的系統服務，如信號量、消息隊列、延時等。——內核1.3嵌入式操作系統基本概念多任務系統中491.3嵌入式操作系統基本概念

調度是內核的主要職責之一。調度就是決定該輪到哪個任務運行了。多數實時內核是基于優先級調度法的。每個任務根據其重要程序的不同被賦予一定的優先級。基于優先級的調度法指CPU總是讓處在就緒態的優先級最高的任務先運行。然而究竟何時讓高優先級任務掌握CPU的使用權，有兩種不同的情況，這要看用的是什么類型的內核，是非占先式的還是占先式的內核。——調度1.3嵌入式操作系統基本概念調度是內核的501.3嵌入式操作系統基本概念

非占先式內核要求每個任務自我放棄CPU的所有權。非占先式調度法也稱作合作型多任務，各個任務彼此合作共享一個CPU。異步事件還是由中斷服務來處理。中斷服務可以使一個高優先級的任務由掛起狀態變為就緒狀態。但中斷服務以后控制權還是回到原來被中斷了的那個任務，直到該任務主動放棄CPU的使用權時，那個高優先級的任務才能獲得CPU的使用權。——非占先式內核1.3嵌入式操作系統基本概念非占先式內核511.3嵌入式操作系統基本概念

當系統響應時間很重要時，要使用占先式內核。因此絕大多數商業上銷售的實時內核都是占先式內核。最高優先級的任務一旦就緒，總能得到CPU的控制權。當一個運行著的任務使一個比它優先級高的任務進入了就緒狀態，當前任務的CPU使用權就被剝奪了，或者說被掛起了，那個高優先級的任務立刻得到了CPU的控制權。如果是中斷服務子程序使一個高優先級的任務進入就緒態，中斷完成時，中斷了的任務被掛起，優先級高的那個任務開始運行。——占先式內核1.3嵌入式操作系統基本概念當系統響應時521.3嵌入式操作系統基本概念

任務的優先級是表示任務被調度的優先程度。每個任務都具有優先級。任務越重要，賦予的優先級應越高，越容易被調度而進入運行態。——任務優先級1.3嵌入式操作系統基本概念任務的優先級531.3嵌入式操作系統基本概念

中斷是一種硬件機制，用于通知CPU有個異步事件發生了。中斷一旦被識別，CPU保存部分（或全部）上下文即部分或全部寄存器的值，跳轉到專門的子程序，稱為中斷服務子程序（ISR）。中斷服務子程序做事件處理，處理完成后，程序回到：1.在前后臺系統中，程序回到后臺程序；2.對非占先式內核而言，程序回到被中斷了的任務；3.對占先式內核而言，讓進入就緒態的優先級最高的任務開始運行。——中斷1.3嵌入式操作系統基本概念中斷是一種硬54前后臺系統1.3嵌入式操作系統基本概念——中斷ISR任務ISR非占先操作系統任務A任務B任務CISR占先操作系統任務A任務B任務C前后臺系統1.3嵌入式操作系統基本概念——中斷ISR任務551.3嵌入式操作系統基本概念

時鐘節拍是特定的周期性中斷。這個中斷可以看作是系統心臟的脈動。中斷之間的時間間隔取決于不同應用，一般在10ms到200ms之間。時鐘的節拍式中斷使得內核可以將任務延時若干個整數時鐘節拍，以及當任務等待事件發生時，提供等待超時的依據。時鐘節拍率越快，系統的額外開銷就越大。——時鐘節拍1.3嵌入式操作系統基本概念時鐘節拍是特561.3嵌入式操作系統使用實時操作系統的必要性

嵌入式實時操作系統在目前的嵌入式應用中用得越來越廣泛，尤其在功能復雜、系統龐大的應用中顯得愈來愈重要。在嵌入式應用中，只有把CPU嵌入到系統中，同時又把操作系統嵌入進去，才是真正的計算機嵌入式應用。使用實時操作系統主要有以下幾個因素：嵌入式實時操作系統提高了系統的可靠性。提高了開發效率，縮短了開發周期。嵌入式實時操作系統充分發揮了32位CPU的多任務潛力。

1.3嵌入式操作系統使用實時操作系統的必要性571.3嵌入式操作系統實時操作系統的優缺點優點：在嵌入式實時操作系統環境下開發實時應用程序使程序的設計和擴展變得容易，不需要大的改動就可以增加新的功能。通過將應用程序分割成若干獨立的任務模塊，使應用程序的設計過程大為簡化；而且對實時性要求苛刻的事件都得到了快速、可靠的處理。通過有效的系統服務，嵌入式實時操作系統使得系統資源得到更好的利用。缺點：但是，使用嵌入式實時操作系統還需要額外的ROM/RAM開銷，2~5%的CPU額外負荷，以及內核的費用。1.3嵌入式操作系統實時操作系統的優缺點優點：在嵌入式58uClinux是一個完全符合GNU/GPL公約的操作系統，完全開放代碼。uClinux從Linux

2.0/2.4內核派生而來，沿襲了主流Linux的絕大部分特性。它是專門針對沒有內存管理單元MMU的CPU，并且為嵌入式系統做了許多小型化的工作。適用于沒有虛擬內存或內存管理單元(MMU)的處理器，例如ARM7TDMI。它通常用于具有很少內存或Flash的嵌入式系統。它保留了Linux的大部分優點：穩定、良好的移植性、優秀的網絡功能、完備的對各種文件系統的支持、以及標準豐富的API等。1.3嵌入式操作系統常見的嵌入式操作系統——嵌入式LinuxuClinux是一個完全符合GNU/GPL公591.3嵌入式操作系統常見的嵌入式操作系統

WindowsCE是微軟開發的一個開放的、可升級的32位嵌入式操作系統，是基于掌上型電腦類的電子設備操作，它是精簡的Windows95。WindowsCE的圖形用戶界面相當出色。WinCE具有模塊化、結構化和基于Win32應用程序接口以及與處理器無關等特點。WinCE不僅繼承了傳統的Windows圖形界面，并且在WinCE平臺上可以使用Windows95/98上的編程工具（如VisualBasic、VisualC++等）、使絕大多數的應用軟件只需簡單的修改和移植就可以在WindowsCE平臺上繼續使用。

——WinCE1.3嵌入式操作系統常見的嵌入式操作系統601.3嵌入式操作系統常見的嵌入式操作系統——VxWorksVxWorks操作系統是美國公司于1983年設計開發的一種嵌入式實時操作系統（RTOS），是嵌入式開發環境的關鍵組成部分。良好的持續發展能力、高性能的內核以及友好的用戶開發環境，在嵌入式實時操作系統領域占據一席之地。它以其良好的可靠性和卓越的實時性被廣泛地應用在通信、軍事、航空、航天等高精尖技術及實時性要求極高的領域中，如衛星通訊、軍事演習、彈道制導、飛機導航等，甚至在1997年4月登陸火星表面的火星探測器上也使用到了VxWorks。1.3嵌入式操作系統常見的嵌入式操作系統——VxWork611.3嵌入式操作系統常見的嵌入式操作系統

OSE主要是由ENEADataAB（瑞典ENEA嵌入式技術有限公司）下屬的ENEAOSESystemsAB負責開發和技術服務的，一直以來都充當著實時操作系統以及分布式和容錯性應用的先鋒，并保持良好的發展態勢。

OSE的客戶深入到電信，數據，工控，航空等領域，尤其在電信方面，該公司已經有了十余年的開發經驗，同諸如愛立信，諾基亞，西門子等知名公司確定了良好的關系。——OSE1.3嵌入式操作系統常見的嵌入式操作系統621.3嵌入式操作系統常見的嵌入式操作系統

NucleusPLUS是為實時嵌入式應用而設計的一個搶先式多任務操作系統內核，其95％的代碼是用ANSIC寫成的，因此非常便于移植并能夠支持大多數類型的處理器。從實現角度來看，NucleusPLUS是一組C函數庫，應用程序代碼與核心函數庫連接在一起，生成一個目標代碼，下載到目標板的RAM中或直接燒錄到目標板的ROM中執行。

NucleusPLUS采用了軟件組件的方法。每個組件具有單一而明確的目的，通常由幾個C及匯編語言模塊構成，提供清晰的外部接口，對組件的引用就是通過這些接口完成的。由于采用了軟件組件的方法，使NucleusPLUS的各個組件非常易于替換和復用。——Nucleus1.3嵌入式操作系統常見的嵌入式操作系統631.3嵌入式操作系統常見的嵌入式操作系統

eCos是RedHat公司開發的源代碼開放的嵌入式RTOS產品，是一個可配置、可移植的嵌入式實時操作系統，設計的運行環境為RedHat的GNUPro和GNU開發環境。eCOS的所有部分都開放源代碼，可以按照需要自由修改和添加。eCOS的關鍵技術是操作系統可配置性，允許用戶組和自己的實時組件和函數以及實現方式，特別允許eCOS的開發則定制自己的面向應用的操作系統，使eCos能有更廣泛的應用范圍。——eCos1.3嵌入式操作系統常見的嵌入式操作系統641.3嵌入式操作系統常見的嵌入式操作系統μC/OS-II是一個源碼公開、可移植、可固化、可裁剪、占先式的實時多任務操作系統。其絕大部分源碼是用ANSIC寫的，使其可以方便的移植并支持大多數類型的處理器。μC/OS-II通過了聯邦航空局（FAA）商用航行器認證。自1992年問世以來，μC/OS-II已經被應用到數以百計的產品中。μC/OS-II占用很少的系統資源，并且在高校教學使用是不需要申請許可證。——μC/OS-II1.3嵌入式操作系統常見的嵌入式操作系統651.3嵌入式操作系統常見的嵌入式操作系統TRON是指“實時操作系統內核（TheReal-timeOperatingsystemNucleux）”,它是在1984年由東京大學的Sakamura博士提出的，目的是為了建立一個理想的計算機體系結構。通過工業界和大學院校的合作，TRON方案正被逐步用到全新概念的計算機體系結構中。uITRON是TRON的一個子方案，它具有標準的實時內核，適用于任何小規模的嵌入式系統，日本國內現有很多基于該內核的產品，其中消費電器較多。目前已成為日本事實上的工業標準。——uITRON1.3嵌入式操作系統常見的嵌入式操作系統661.3嵌入式操作系統常見的嵌入式操作系統TRON明確的設計目標使其甚至比Linux更適合于做嵌入式應用，內核小，啟動速度快，即時性能好，也很適合漢字系統的開發。另外，TRON的成功還來源于如下兩個重要的條件：

1.它是免費的

2.它已經建立了開放的標準，形成了較完善的軟硬件配套開發環境，較好地形成了產業化。——uITRON1.3嵌入式操作系統常見的嵌入式操作系統67第1章嵌入式系統概述第1章嵌入式系統概述68第1章目錄1.嵌入式系統2.嵌入式處理器3.嵌入式操作系統第1章目錄1.嵌入式系統69第1章目錄1.嵌入式系統2.嵌入式處理器3.嵌入式操作系統第1章目錄1.嵌入式系統701.1嵌入式系統概述經過幾十年的發展，嵌入式系統已經在很大程度改變了人們的生活、工作和娛樂方式，而且這些改變還在加速。嵌入式系統具有無數的種類，每類都具有自己獨特的個性。例如，MP3、數碼相機與打印機就有很大的不同。汽車中更是具有多個嵌入式系統，使汽車更輕快、更干凈、更容易駕駛。1.1嵌入式系統概述經過幾十年的發展，嵌71現實中的嵌入式系統即使不可見，嵌入式系統也無處不在。嵌入式系統在很多產業中得到了廣泛的應用并逐步改變著這些產業，包括工業自動化、國防、運輸和航天領域。例如神州飛船和長征火箭中肯定有很多嵌入式系統，導彈的制導系統也是嵌入式系統，高檔汽車中也有多達幾十個嵌入式系統。在日常生活中，人們使用各種嵌入式系統，但未必知道它們。事實上，幾乎所有帶有一點“智能”的家電（全自動洗衣機、電腦電飯煲…）都是嵌入式系統。嵌入式系統廣泛的適應能力和多樣性，使得視聽、工作場所甚至健身設備中到處都有嵌入式系統。現實中的嵌入式系統即使不可見，嵌入式系統也無72現實中的嵌入式系統現實中的嵌入式系統73嵌入式系統的概念目前，對嵌入式系統的定義多種多樣，但沒有一種定義是全面的。下面給出兩種比較合理定義：從技術的角度定義：以應用為中心、以計算機技術為基礎、軟件硬件可裁剪、適應應用系統對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統。從系統的角度定義：嵌入式系統是設計完成復雜功能的硬件和軟件，并使其緊密耦合在一起的計算機系統。術語嵌入式反映了這些系統通常是更大系統中的一個完整的部分，稱為嵌入的系統。嵌入的系統中可以共存多個嵌入式系統。嵌入式系統的概念目前，對嵌入式系統的定義多種74ARM嵌入式第一章課件75ARM嵌入式第一章課件76ARM嵌入式第一章課件77嵌入式系統示例——汽車控制系統嵌入式系統示例——汽車控制系統78馬達控制器車燈嵌入式系統示例——汽車控制系統尾燈控制系統后車門控制系統前車門控制系統座椅控制系統發動器控制系統所有的控制系統都是一個完整的嵌入式系統馬達嵌入式系統示例——汽車控制系統尾燈控制系統后車門控制系統79ARM嵌入式第一章課件80ARM嵌入式第一章課件81美國風河公司WRS微軟軍工軍工女媧計劃電子科大中國依靠自己的技術和力量自主開發的最成熟的嵌入式實時操作系統浙大如今的智能手機用戶很少有人知道HOPEN。這是一個完全國產化的嵌入式操作系統，是當年名噪一時的女媧計劃的產物。這款產品被應用在很多手機上，如熊貓EMOL98，CECT紫光920，聯想G900及NEC多款機型上，不過，HOPEN系統也缺乏第三方軟件支持。作為國產智能手機操作系統的一面旗幟，HOPEN代表了國產操作系統的希望。不過由于智能手機操作系統現只被幾大巨頭掌握，HOPEN要想突圍尚需一定時日。美國風河公司WRS如今的智能手機用戶很少有人知道HOPEN82ARM嵌入式第一章課件83ARM嵌入式第一章課件84ARM嵌入式第一章課件85ARM嵌入式第一章課件86ARM嵌入式第一章課件87ARM嵌入式第一章課件88ARM嵌入式第一章課件89ARM嵌入式第一章課件90ARM嵌入式第一章課件91嵌入式系統的未來早在1990年之前，嵌入式系統通常是很簡單的且具有很長的產品生命周期的自主設備。近些年來，嵌入式工業經歷了巨大的變革。產品市場窗口現在預計翻番的周期狂熱到6～9個月。全球重新定義市場的機會和膨脹的應用空間。互聯現在是一個需求而不是輔助性的，包括用有線和剛剛顯露頭角的無線技術。基于電子的產品更復雜化。互聯嵌入式系統產生新的依賴網絡基礎設施的應用。微處理器的處理能力按莫爾定律（Moore’sLaw）預計的速度在增加。該定律認為集成電路和晶體管個數每18個月翻一番。嵌入式系統的未來早在1990年之前，嵌入式系92第1章目錄1.嵌入式系統2.嵌入式處理器3.嵌入式操作系統第1章目錄1.嵌入式系統931.2嵌入式處理器分類嵌入式處理器可以分為以下幾大類：嵌入式微處理器；嵌入式微控制器；嵌入式DSP處理器；嵌入式片上系統（SOC）。1.2嵌入式處理器分類嵌入式處理器可以分94嵌入式處理器早期的嵌入式系統通常使用普通個人計算機（PC）中的通用處理器。近年來，隨著大量先進的微處理器制造技術的發展，越來越多的嵌入式系統用嵌入式處理器建造，而不是用通用目的的處理器。這些嵌入式處理器可以大致分為以下幾類：注重嵌入式處理器的尺寸、能耗和價格。應用于PDA等不注重計算的設備；注重嵌入式處理器的性能。應用于路由器等計算密集型的設備；注重嵌入式處理器的性能、尺寸、能耗和價格。應用于蜂窩電話等設備；——概述嵌入式處理器早期的嵌入式系統通常使用普通個人95嵌入式處理器嵌入式微處理器的基礎是通用計算機中的CPU。在應用中，將微處理器裝配在專門設計的電路板上，只保留和嵌入式應用有關的母板功能，這樣可以大幅度減小系統體積和功耗。為了滿足嵌入式應用的特殊要求，嵌入式微處理器雖然在功能上和標準微處理器基本是一樣的，但在工作溫度、抗電磁干擾、可靠性等方面一般都做了各種增強。和工業控制計算機相比，嵌入式微處理器具有體積小、重量輕、成本低、可靠性高的優點，但是在電路板上必須包括ROM、RAM、總線接口、各種外設等器件，從而降低了系統的可靠性，技術保密性也較差。嵌入式微處理器及其存儲器、總線、外設等安裝在一塊電路板上，稱為單板計算機。如STD-BUS、PC104等。——嵌入式微處理器CPUROMRAM外設1外設2單板計算機嵌入式處理器嵌入式微處理器的基礎是通用計算機96嵌入式處理器

嵌入式微控制器又稱單片機，它是將整個計算機系統集成到一塊芯片中。嵌入式微控制器一般以某一種微處理器內核為核心，芯片內部集成ROM/EPROM、RAM、總線、總線邏輯、定時/計數器、WatchDog、I/O、串行口、脈寬調制輸出、A/D、D/A、FlashRAM、EEPROM等各種必要功能和外設。為適應不同的應用需求，一般一個系列的單片機具有多種衍生產品，每種衍生產品的處理器內核都是一樣的，不同的是存儲器和外設的配置及封裝。這樣可以使單片機最大限度地和應用需求相匹配，功能不多不少，從而減少功耗和成本。和嵌入式微處理器相比，微控制器的最大特點是單片化，體積大大減小，從而使功耗和成本下降、可靠性提高。微控制器是目前嵌入式系統工業的主流。微控制器的片上外設資源一般比較豐富，適合于控制，因此稱微控制器。嵌入式微控制器目前的品種和數量最多，比較有代表性的通用系列包括8051、P51XA、MCS-251、MCS-96/196/296、C166/167、MC68HC05/11/12/16、68300、數目眾多ARM芯片等。目前MCU占嵌入式系統約70％的市場份額。——嵌入式微控制器復位部件看門狗部件晶振部件I/O部件中斷部件ROM部件SRAM部件定時器部件CPU核嵌入式處理器嵌入式微控制器又稱單片機，它是將97嵌入式處理器DSP處理器對系統結構和指令進行了特殊設計，使其適合于執行DSP算法，編譯效率較高，指令執行速度也較高。在數字濾波、FFT、譜分析等方面DSP算法正在大量進入嵌入式領域，DSP應用正從在通用單片機中以普通指令實現DSP功能，過渡到采用嵌入式DSP處理器。嵌入式DSP處理器比較有代表性的產品是TexasInstruments的TMS320系列和Motorola的DSP56000系列。TMS320系列處理器包括用于控制的C2000系列，移動通信的C5000系列，以及性能更高的C6000和C8000系列。DSP56000目前已經發展成為DSP56000，DSP56100，DSP56200和DSP56300等幾個不同系列的處理器。另外PHILIPS公司近年也推出了基于可重置嵌入式DSP結構低成本、低功耗技術上制造的R.E.A.LDSP處理器，特點是具備雙Harvard結構和雙乘/累加單元，應用目標是大批量消費類產品。——嵌入式DSP處理器嵌入式處理器DSP處理器對系統結構和指令進行98嵌入式處理器隨著EDA的推廣和VLSI設計的普及化及半導體工藝的迅速發展，在一個硅片上實現一個更為復雜的系統的時代已來臨，這就是SystemOnChip(SOC)。各種通用處理器內核將作為SOC設計公司的標準庫，和許多其它嵌入式系統外設一樣，成為VLSI設計中一種標準的器件，用標準的VHDL等語言描述，存儲在器件庫中。用戶只需定義出其整個應用系統，仿真通過后就可以將設計圖交給半導體工廠制作樣品。這樣除個別無法集成的器件以外，整個嵌入式系統大部分均可集成到一塊或幾塊芯片中去，應用系統電路板將變得很簡潔，對于減小體積和功耗、提高可靠性非常有利。SoC可以分為通用和專用兩類。通用系列包括Infineon的TriCore、Motorola的M-Core、某些ARM系列器件、Echelon和Motorola聯合研制的Neuron芯片等。專用SoC一般專用于某個或某類系統中，不為一般用戶所知。一個有代表性的產品是Philips的SmartXA，它將XA單片機內核和支持超過2048位復雜RSA算法的CCU單元制作在一塊硅片上，形成一個可加載JAVA或C語言的專用的SOC，可用于公眾互聯網如Internet安全方面。——嵌入式片上系統(SOC)嵌入式處理器隨著EDA的推廣和VLSI設計的99第1章目錄1.嵌入式系統2.嵌入式處理器3.嵌入式操作系統第1章目錄1.嵌入式系統1001.3嵌入式操作系統概述計算機系統由硬件和軟件組成，在發展初期沒有操作系統這個概念，用戶使用監控程序來使用計算機。隨著計算機技術的發展，計算機系統的硬件、軟件資源也愈來愈豐富，監控程序已不能適應計算機應用的要求。于是在六十年代中期監控程序又進一步發展形成了操作系統(OperatingSystem)。發展到現在，廣泛使用的有三種操作系統即多道批處理操作系統、分時操作系統以及實時操作系統。1.3嵌入式操作系統概述計算機系統由硬件1011.3嵌入式操作系統概述監控程序操作系統實時操作系統分時操作系統多道批處理操作系統時間先后適用于多個用戶共享系統資源適用于計算中心等較大的計算機系統適用于嵌入式設備和有實時性要求的系統中1.3嵌入式操作系統概述監操實時操作系統分時操作系統多道1021.3嵌入式操作系統概述監控程序操作系統實時操作系統分時操作系統多道批處理操作系統時間先后適用于多個用戶共享系統資源適用于計算中心等較大的計算機系統適用于嵌入式設備和有實時性要求的系統中實時操作系統是我們介紹的重點1.3嵌入式操作系統概述監操實時操作系統分時操作系統多道1031.3嵌入式操作系統實時操作系統的特點IEEE的實時UNIX分委會認為實時操作系統應具備以下的幾點:異步的事件響應切換時間和中斷延遲時間確定優先級中斷和調度搶占式調度內存鎖定連續文件同步1.3嵌入式操作系統實時操作系統的特點I1041.3嵌入式操作系統實時操作系統的特點總的來說實時操作系統是事件驅動的，能對來自外界的作用和信號在限定的時間范圍內作出響應。它強調的是實時性、可靠性和靈活性,與實時應用軟件相結合成為有機的整體起著核心作用,由它來管理和協調各項工作,為應用軟件提供良好的運行軟件環境及開發環境。從實時系統的應用特點來看實時操作系統可以分為兩種：一般實時操作系統和嵌入式實時操作系統。1.3嵌入式操作系統實時操作系統的特點總1051.3嵌入式操作系統實時操作系統的特點一般實時操作系統應用于實時處理系統的上位機和實時查詢系統等實時性較弱的實時系統，并且提供了開發、調試、運用一致的環境。

嵌入式實時操作系統應用于實時性要求高的實時控制系統，而且應用程序的開發過程是通過交叉開發來完成的，即開發環境與運行環境是不一致。嵌入式實時操作系統具有規模小(一般在幾K～幾十K內)、可固化使用實時性強(在毫秒或微秒數量級上)的特點。1.3嵌入式操作系統實時操作系統的特點一1061.3嵌入式操作系統基本概念

對基于芯片的開發來說，應用程序一般是一個無限的循環，可稱為前后臺系統或超循環系統。很多基于微處理器的產品采用前后臺系統設計，例如微波爐、電話機、玩具等。在另外一些基于微處理器應用中，從省電的角度出發，平時微處理器處在停機狀態，所有事都靠中斷服務來完成。——前后臺系統1.3嵌入式操作系統基本概念對基于芯片的107基本概念

中斷服務程序處理異步事件，這部分可以看成前臺行為，前臺也叫中斷級。時間相關性很強的關鍵操作一定是靠中斷服務程序來保證的。循環中調用相應的函數完成相應的操作，這部分可以看成后臺行為，后臺也可以叫做任務級。這種系統在處理的及時性上比實際可以做到的要差。ISRISRISRISR后臺前臺中斷服務程序時間——前后臺系統ISR:中斷服務程序InterruptServiceRoutines基本概念中斷服務程序處理異步事件，這部分可以1081.3嵌入式操作系統基本概念

操作系統是計算機中最基本的程序。操作系統負責計算機系統中全部軟硬資源的分配與回收、控制與協調等并發的活動；操作系統提供用戶接口，使用戶獲得良好的工作環境；操作系統為用戶擴展新的系統功能提供軟件平臺。——操作系統硬件硬件驅動操作系統用戶程序1.3嵌入式操作系統基本概念操作系統是計1091.3嵌入式操作系統基本概念

實時操作系統是一段在嵌入式系統啟動后首先執行的背景程序，用戶的應用程序是運行于RTOS之上的各個任務，RTOS根據各個任務的要求，進行資源(包括存儲器、外設等)管理、消息管理、任務調度、異常處理等工作。在RTOS支持的系統中，每個任務均有一個優先級，RTOS根據各個任務的優先級，動態地切換各個任務，保證對實時性的要求。——實時操作系統（RTOS）RealTimeOperatingSystem1.3嵌入式操作系統基本概念實時操作系統1101.3嵌入式操作系統基本概念

代碼的臨界區也稱為臨界區，指處理時不可分割的代碼，運行這些代碼不允許被打斷。一旦這部分代碼開始執行，則不允許任何中斷打入（這不是絕對的，如果中斷不調用任何包含臨界區的代碼，也不訪問任何臨界區使用的共享資源，這個中斷可能可以執行）。為確保臨界區代碼的執行，在進入臨界區之前要關中斷，而臨界區代碼執行完成以后要立即開中斷。——代碼的臨界區1.3嵌入式操作系統基本概念代碼的臨界區1111.3嵌入式操作系統基本概念

程序運行時可使用的軟、硬件環境統稱為資源。資源可以是輸入輸出設備，例如打印機、鍵盤、顯示器。資源也可以是一個變量、一個結構或一個數組等。——資源1.3嵌入式操作系統基本概念程序運行時可112任務A共享資源任務B任務C信號量1.3嵌入式操作系統基本概念

可以被一個以上任務使用的資源叫做共享資源。為了防止數據被破壞，每個任務在與共享資源打交道時，必須獨占該資源，這叫做互斥。——共享資源訪問共享資源之前申請信號量其它任務訪問受阻而不能使用共享資源得到允許后，才能使用共享資源任務A共享資源任務B任務C信號量1.3嵌入式操作系統基本1131.3嵌入式操作系統基本概念

一個任務，也稱作一個線程，是一個簡單的程序，該程序可以認為CPU完全屬于該程序自己。實時應用程序的設計過程，包括如何把問題分割成多個任務，每個任務都是整個應用的某一部分，每個任務被賦予一定的優先級，有它自己的一套CPU寄存器和自己的棧空間。——任務1.3嵌入式操作系統基本概念一個任務，也1141.3嵌入式操作系統基本概念

當多任務內核決定運行另外的任務時，它保存正在運行任務的當前狀態，即CPU寄存器中的全部內容。這些內容保存在任務的當前狀態保存區，也就是任務自已的棧區之中。入棧工作完成以后，就把下一個將要運行的任務的當前狀態從任務的棧中重新裝入CPU的寄予存器，并開始下一個任務的運行。這個過程就稱為任務切換。這個過程增加了應用程序的額外負荷。CPU的內部寄存器越多，額外負荷就越重。做任務切換所需要的時間取決于CPU有多少寄存器要入棧。——任務切換1.3嵌入式操作系統基本概念當多任務內核1151.3嵌入式操作系統基本概念

多任務系統中，內核負責管理各個任務，或者說為每個任務分配CPU時間，并且負責任務之間的通信。內核提供的基本服務是任務切換。使用實時內核可以大大簡化應用系統的設計，是因為實時內核允許將應用分成若干個任務，由實時內核來管理它們。內核需要消耗一定的系統資源，比如2％～5％的CPU運行時間、RAM和ROM等。內核提供必不可少的系統服務，如信號量、消息隊列、延時等。——內核1.3嵌入式操作系統基本概念多任務系統中1161.3嵌入式操作系統基本概念

調度是內核的主要職責之一。調度就是決定該輪到哪個任務運行了。多數實時內核是基于優先級調度法的。每個任務根據其重要程序的不同被賦予一定的優先級。基于優先級的調度法指CPU總是讓處在就緒態的優先級最高的任務先運行。然而究竟何時讓高優先級任務掌握CPU的使用權，有兩種不同的情況，這要看用的是什么類型的內核，是非占先式的還是占先式的內核。——調度1.3嵌入式操作系統基本概念調度是內核的1171.3嵌入式操作系統基本概念

非占先式內核要求每個任務自我放棄CPU的所有權。非占先式調度法也稱作合作型多任務，各個任務彼此合作共享一個CPU。異步事件還是由中斷服務來處理。中斷服務可以使一個高優先級的任務由掛起狀態變為就緒狀態。但中斷服務以后控制權還是回到原來被中斷了的那個任務，直到該任務主動放棄CPU的使用權時，那個高優先級的任務才能獲得CPU的使用權。——非占先式內核1.3嵌入式操作系統基本概念非占先式內核1181.3嵌入式操作系統基本概念

當系統響應時間很重要時，要使用占先式內核。因此絕大多數商業上銷售的實時內核都是占先式內核。最高優先級的任務一旦就緒，總能得到CPU的控制權。當一個運行著的任務使一個比它優先級高的任務進入了就緒狀態，當前任務的CPU使用權就被剝奪了，或者說被掛起了，那個高優先級的任務立刻得到了CPU的控制權。如果是中斷服務子程序使一個高優先級的任務進入就緒態，中斷完成時，中斷了的任務被掛起，優先級高的那個任務開始運行。——占先式內核1.3嵌入式操作系統基本概念當系統響應時1191.3嵌入式操作系統基本概念

任務的優先級是表示任務被調度的優先程度。每個任務都具有優先級。任務越重要，賦予的優先級應越高，越容易被調度而進入運行態。——任務優先級1.3嵌入式操作系統基本概念任務的優先級1201.3嵌入式操作系統基本概念

中斷是一種硬件機制，用于通知CPU有個異步事件發生了。中斷一旦被識別，CPU保存部分（或全部）上下文即部分或全部寄存器的值，跳轉到專門的子程序，稱為中斷服務子程序（ISR）。中斷服務子程序做事件處理，處理完成后，程序回到：1.在前后臺系統中，程序回到后臺程序；2.對非占先式內核而言，程序回到被中斷了的任務；3.對占先式內核而言，讓進入就緒態的優先級最高的任務開始運行。——中斷1.3嵌入式操作系統基本概念中斷是一種硬121前后臺系統1.3嵌入式操作系統基本概念——中斷ISR任務ISR非占先操作系統任務A任務B任務CISR占先操作系統任務A任務B任務C前后臺系統1.3嵌入式操作系統基本概念——中斷ISR任務1221.3嵌入式操作系統基本概念

時鐘節拍是特定的周期性中斷。這個中斷可以看作是系統心臟的脈動。中斷之間的時間間隔取決于不同應用，一般在10ms到200ms之間。時鐘的節拍式中斷使得內核可以將任務延時若干個整數時鐘節拍，以及當任務等待事件發生時，提供等待超時的依據。時鐘節拍率越快，系統的額外開銷就越大。——時鐘節拍1.3嵌入式操作系統基本概念時鐘節拍是特1231.3嵌入式操作系統使用實時操作系統的必要性

嵌入式實時操作系統在目前的嵌入式應用中用得越來越廣泛，尤其在功能復雜、系統龐大的應用中顯得愈來愈重要。在嵌入式應用中，只有把CPU嵌入到系統中，同時又把操作系統嵌入進去，才是真正的計算機嵌入式應用。使用實時操作系統主要有以下幾個因素：嵌入式實時操作系統提高了系統的可靠性。提高了開發效率，縮短了開發周期。嵌入式實時操作系統充分發揮了32位CPU的多任務潛力。

1.3嵌入式操作系統使用實時操作系統的必要性1241.3嵌入式操作系統實時操作系統的優缺點優點：在嵌入式實時操作系統環境下開發實時應用程序使程序的設計和擴展變得容易，不需要大的改動就可以增加新的功能。通過將應用程序分割成若干獨立的任務模塊，使應用程序的設計過程大為簡化；而且對實時性要求苛刻的事件都得到了快速、可靠的處理。通過有效的系統服務，嵌入式實時操作系統使得系統資源得到更好的利用。缺點：但是，使用嵌入式實時操作系統還需要額外的ROM/RAM開銷，2~5%的CPU額外負荷，以及內核的費用。1.3嵌入式操作系統實時操作系統的優缺點優點：在嵌入式125uClinux是一個完全符合GNU/GPL公約的操作系統，完全開放代碼。uClinux從Linux

2.0/2.4內核派生而來，沿襲了主流Linux的絕大部分特性。它是專門針對沒有內存管理單元MMU的CPU，并且為嵌入式系統做了許多小型化的工作。適用于沒有虛擬內存或內存管理單元(MMU)的處理器，例如ARM7TDMI。它通常用于具有很少內存或Flash的嵌入式系統。它保留了Linux的大部分優點：穩定、良好的移植性