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简介：本书按照人事部、信息产业部全国计算机技术与软件专业技术资格（水平）考试要求编写，内容紧扣《嵌入式系统设计师考试大纲》。
中文名称：单片机与嵌入式系统
英文名称：Single Chip Microcomputer Embedded System 嵌入式系统指的是系统能单独完成一项功能， 而单片机只是能实现这个目的的一个部分而已。 嵌入式系统是指把一个微处理器“嵌入”到实际的应用系统中从而构成一个嵌入式系统，可分为硬件部分和软件部分。
其硬件部分主要有以下几种方式实现：
1.以mpu为核心组成，例如：arm等。
2.以mcu为核心,就是各种各样的单片机，它主要把处理器和存储器等部件集成在一块芯片上。
3.以dsp为核心，主要用来处理语音图形方面。
4.就是人们所说的sop了。
而软件部分，有的嵌入式有操作系统，有的没有。这主要由系统大小来决定。 1.始于微型机时代的嵌入式应用
电子数字计算机诞生于1946年，在其后漫长的历史进程中，计算机始终是供养在特殊的机房中，实现数值计算的大型昂贵设备。直到20世纪70年代，微处理器的出现，计算机才出现了历史性的变化。以微处理器为核心的微型计算机以其小型、价廉、高可靠性特点，迅速走出机房；基于高速数值解算能力的微型机，表现出的智能化水平引起了控制专业人士的兴趣，要求将微型机嵌入到一个对象体系中，实现对象体系的智能化控制。例如，将微型计算机经电气加固、机械加固，并配置各种外围接口电路，安装到大型舰船中构成自动驾驶仪或轮机状态监测系统。这样一来，计算机便失去了原来的形态与通用的计算机功能。为了区别于原有的通用计算机系统，把嵌入到对象体系中，实现对象体系智能化控制的计算机，称作嵌入式计算机系统。因此，嵌入式系统诞生于微型机时代，嵌入式系统的嵌入性本质是将一个计算机嵌入到一个对象体系中去，这些是理解嵌入式系统的基本出发点。
2.现代计算机技术的两大分支
由于嵌入式计算机系统要嵌入到对象体系中，实现的是对象的智能化控制，因此，它有着与通用计算机系统完全不同的技术要求与技术发展方向。通用计算机系统的技术要求是高速、海量的数值计算；技术发展方向是总线速度的无限提升，存储容量的无限扩大。而嵌入式计算机系统的技术要求则是对象的智能化控制能力；技术发展方向是与对象系统密切相关的嵌入性能、控制能力与控制的可靠性。
早期，人们勉为其难地将通用计算机系统进行改装，在大型设备中实现嵌入式应用。然而，对于众多的对象系统（如家用电器、仪器仪表、工控单元……），无法嵌入通用计算机系统，况且嵌入式系统与通用计算机系统的技术发展方向完全不同，因此，必须独立地发展通用计算机系统与嵌入式计算机系统，这就形成了现代计算机技术发展的两大分支。
如果说微型机的出现，使计算机进入到现代计算机发展阶段，那么嵌入式计算机系统的诞生，则标志了计算机进入了通用计算机系统与嵌入式计算机系统两大分支并行发展时代，从而导致20世纪末，计算机的高速发展时期。
3.两大分支发展的里程碑事件
通用计算机系统与嵌入式计算机系统的专业化分工发展，导致20世纪末、21世纪初，计算机技术的飞速发展。计算机专业领域集中精力发展通用计算机系统的软、硬件技术，不必兼顾嵌入式应用要求，通用微处理器迅速从286、386、486到奔腾系列；操作系统则迅速扩张计算机基于高速海量的数据文件处理能力，使通用计算机系统进入到尽善尽美阶段。
嵌入式计算机系统则走上了一条完全不同的道路，这条独立发展的道路就是单芯片化道路。它动员了原有的传统电子系统领域的厂家与专业人士，接过起源于计算机领域的嵌入式系统，承担起发展与普及嵌入式系统的历史任务，迅速地将传统的电子系统发展到智能化的现代电子系统时代。
因此，现代计算机技术发展的两大分支的里程碑意义在于：它不仅形成了计算机发展的专业化分工，而且将发展计算机技术的任务扩展到传统的电子系统领域，使计算机成为进入人类社会全面智能化时代的有力工具。 1.单片机开创了嵌入式系统独立发展道路
嵌入式系统虽然起源于微型计算机时代，然而，微型计算机的体积、价位、可靠性都无法满足广大对象系统的嵌入式应用要求，因此，嵌入式系统必须走独立发展道路。这条道路就是芯片化道路。将计算机做在一个芯片上，从而开创了嵌入式系统独立发展的单片机时代。
在探索单片机的发展道路时，有过两种模式，即“Σ模式”与“创新模式”。“Σ模式”本质上是通用计算机直接芯片化的模式，它将通用计算机系统中的基本单元进行裁剪后，集成在一个芯片上，构成单片微型计算机；“创新模式”则完全按嵌入式应用要求设计全新的，满足嵌入式应用要求的体系结构、微处理器、指令系统、总线方式、管理模式等。Intel公司的MCS-48、MCS-51就是按照创新模式发展起来的单片形态的嵌入式系统（单片微型计算机）。MCS-51是在MCS-48探索基础上，进行全面完善的嵌入式系统。历史证明，“创新模式”是嵌入式系统独立发展的正确道路，MCS-51的体系结构也因此成为单片嵌入式系统的典型结构体系。
2.单片机的技术发展史
单片机诞生于20世纪70年代末，经历了SCM、MCU、SoC三大阶段。
1.SCM即单片微型计算机（Single Chip Microcomputer）阶段，主要是寻求最佳的单片形态嵌入式系统的最佳体系结构。“创新模式”获得成功，奠定了SCM与通用计算机完全不同的发展道路。在开创嵌入式系统独立发展道路上，Intel公司功不可没。
2.MCU即微控制器（Micro Controller Unit）阶段，主要的技术发展方向是：不断扩展满足嵌入式应用时，对象系统要求的各种外围电路与接口电路，突显其对象的智能化控制能力。它所涉及的领域都与对象系统相关，因此，发展MCU的重任不可避免地落在电气、电子技术厂家。从这一角度来看，Intel逐渐淡出MCU的发展也有其客观因素。在发展MCU方面，最著名的厂家当数Philips公司。
Philips公司以其在嵌入式应用方面的巨大优势，将MCS-51从单片微型计算机迅速发展到微控制器。因此，当我们回顾嵌入式系统发展道路时，不要忘记Intel和Philips的历史功绩。
3.单片机是嵌入式系统的独立发展之路，向MCU阶段发展的重要因素，就是寻求应用系统在芯片上的最大化解决；因此，专用单片机的发展自然形成了SoC化趋势。随着微电子技术、IC设计、EDA工具的发展，基于SoC的单片机应用系统设计会有较大的发展。因此，对单片机的理解可以从单片微型计算机、单片微控制器延伸到单片应用系统。
单片机和嵌入式系统比较,具体如下：
一、现代计算机的技术发展史
1.始于微型机时代的嵌入式应用
电子数字计算机诞生于1946年，在其后漫长的历史进程中，计算机始终是供养在特殊的机房中，实现数值计算的大型昂贵设备。直到20世纪70年代，微处理器的出现，计算机才出现了历史性的变化。以微处理器为核心的微型计算机以其小型、价廉、高可靠性特点，迅速走出机房；基于高速数值解算能力的微型机，表现出的智能化水平引起了控制专业人士的兴趣，要求将微型机嵌入到一个对象体系中，实现对象体系的智能化控制。例如，将微型计算机经电气加固、机械加固，并配置各种外围接口电路，安装到大型舰船中构成自动驾驶仪或轮机状态监测系统。这样一来，计算机便失去了原来的形态与通用的计算机功能。为了区别于原有的通用计算机系统，把嵌入到对象体系中，实现对象体系智能化控制的计算机，称作嵌入式计算机系统。因此，嵌入式系统诞生于微型机时代，嵌入式系统的嵌入性本质是将一个计算机嵌入到一个对象体系中去，这些是理解嵌入式系统的基本出发点。
2.现代计算机技术的两大分支
由于嵌入式计算机系统要嵌入到对象体系中，实现的是对象的智能化控制，因此，它有着与通用计算机系统完全不同的技术要求与技术发展方向。通用计算机系统的技术要求是高速、海量的数值计算；技术发展方向是总线速度的无限提升，存储容量的无限扩大。而嵌入式计算机系统的技术要求则是对象的智能化控制能力；技术发展方向是与对象系统密切相关的嵌入性能、控制能力与控制的可靠性。
早期，人们勉为其难地将通用计算机系统进行改装，在大型设备中实现嵌入式应用。然而，对于众多的对象系统（如家用电器、仪器仪表、工控单元……），无法嵌入通用计算机系统，况且嵌入式系统与通用计算机系统的技术发展方向完全不同，因此，必须独立地发展通用计算机系统与嵌入式计算机系统，这就形成了现代计算机技术发展的两大分支。
如果说微型机的出现，使计算机进入到现代计算机发展阶段，那么嵌入式计算机系统的诞生，则标志了计算机进入了通用计算机系统与嵌入式计算机系统两大分支并行发展时代，从而导致20世纪末，计算机的高速发展时期。
3.两大分支发展的里程碑事件
通用计算机系统与嵌入式计算机系统的专业化分工发展，导致20世纪末、21世纪初，计算机技术的飞速发展。计算机专业领域集中精力发展通用计算机系统的软、硬件技术，不必兼顾嵌入式应用要求，通用微处理器迅速从286、386、486到奔腾系列；操作系统则迅速扩张计算机基于高速海量的数据文件处理能力，使通用计算机系统进入到尽善尽美阶段。
嵌入式计算机系统则走上了一条完全不同的道路，这条独立发展的道路就是单芯片化道路。它动员了原有的传统电子系统领域的厂家与专业人士，接过起源于计算机领域的嵌入式系统，承担起发展与普及嵌入式系统的历史任务，迅速地将传统的电子系统发展到智能化的现代电子系统时代。
因此，现代计算机技术发展的两大分支的里程碑意义在于：它不仅形成了计算机发展的专业化分工，而且将发展计算机技术的任务扩展到传统的电子系统领域，使计算机成为进入人类社会全面智能化时代的有力工具。
二、嵌入式系统的定义与特点
如果们了解了嵌入式（计算机）系统的由来与发展，对嵌入式系统就不会产生过多的误解，而能历史地、本质地、普遍适用地定义嵌入式系统。
1.嵌入式系统的定义
按照历史性、本质性、普遍性要求，嵌入式系统应定义为：“嵌入到对象体系中的专用计算机系统”。“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。
2.嵌入式系统的特点
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。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。
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。
3.嵌入式系统的种类与发展
按照上述嵌入式系统的定义，只要满足定义中三要素的计算机系统，都可称为嵌入式系统。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）。
有些人把嵌入式处理器当作嵌入式系统，但由于嵌入式系统是一个嵌入式计算机系统，因此，只有将嵌入式处理器构成一个计算机系统，并作为嵌入式应用时，这样的计算机系统才可称作嵌入式系统。
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。
三、嵌入式系统的独立发展道路
1.单片机开创了嵌入式系统独立发展道路
嵌入式系统虽然起源于微型计算机时代，然而，微型计算机的体积、价位、可靠性都无法满足广大对象系统的嵌入式应用要求，因此，嵌入式系统必须走独立发展道路。这条道路就是芯片化道路。将计算机做在一个芯片上，从而开创了嵌入式系统独立发展的单片机时代。
在探索单片机的发展道路时，有过两种模式，即“Σ模式”与“创新模式”。“Σ模式”本质上是通用计算机直接芯片化的模式，它将通用计算机系统中的基本单元进行裁剪后，集成在一个芯片上，构成单片微型计算机；“创新模式”则完全按嵌入式应用要求设计全新的，满足嵌入式应用要求的体系结构、微处理器、指令系统、总线方式、管理模式等。Intel公司的MCS-48、MCS-51就是按照创新模式发展起来的单片形态的嵌入式系统（单片微型计算机）。MCS-51是在MCS-48探索基础上，进行全面完善的嵌入式系统。历史证明，“创新模式”是嵌入式系统独立发展的正确道路，MCS-51的体系结构也因此成为单片嵌入式系统的典型结构体系。
2.单片机的技术发展史
单片机诞生于20世纪70年代末，经历了SCM、MCU、SoC三大阶段。
1.SCM即单片微型计算机（Single Chip Microcomputer）阶段，主要是寻求最佳的单片形态嵌入式系统的最佳体系结构。“创新模式”获得成功，奠定了SCM与通用计算机完全不同的发展道路。在开创嵌入式系统独立发展道路上，Intel公司功不可没。
2.MCU即微控制器（Micro Controller Unit）阶段，主要的技术发展方向是：不断扩展满足嵌入式应用时，对象系统要求的各种外围电路与接口电路，突显其对象的智能化控制能力。它所涉及的领域都与对象系统相关，因此，发展MCU的重任不可避免地落在电气、电子技术厂家。从这一角度来看，Intel逐渐淡出MCU的发展也有其客观因素。在发展MCU方面，最著名的厂家当数Philips公司。
Philips公司以其在嵌入式应用方面的巨大优势，将MCS-51从单片微型计算机迅速发展到微控制器。因此，当们回顾嵌入式系统发展道路时，不要忘记Intel和Philips的历史功绩。
3.单片机是嵌入式系统的独立发展之路，向MCU阶段发展的重要因素，就是寻求应用系统在芯片上的最大化解决；因此，专用单片机的发展自然形成了SoC化趋势。随着微电子技术、IC设计、EDA工具的发展，基于SoC的单片机应用系统设计会有较大的发展。因此，对单片机的理解可以从单片微型计算机、单片微控制器延伸到单片应用系统。
四、嵌入式系统的两种应用模式
嵌入式系统的嵌入式应用特点，决定了它的多学科交叉特点。作为计算机的内含，要求计算机领域人员介入其体系结构、软件技术、工程应用方面的研究。然而，了解对象系统的控制要求，实现系统控制模式必须具备对象领域的专业知识。因此，从嵌入式系统发展的历史过程，以及嵌入式应用的多样性中，可以了解到客观上形成的两种应用模式。
1.客观存在的两种应用模式
嵌入式计算机系统起源于微型机时代，但很快就进入到独立发展的单片机时代。在单片机时代，嵌入式系统以器件形态迅速进入到传统电子技术领域中，以电子技术应用工程师为主体，实现传统电子系统的智能化，而计算机专业队伍并没有真正进入单片机应用领域。因此，电子技术应用工程师以自己习惯性的电子技术应用模式，从事单片机的应用开发。这种应用模式最重要的特点是：软、硬件的底层性和随意性；对象系统专业技术的密切相关性；缺少计算机工程设计方法。
虽然在单片机时代，计算机专业淡出了嵌入式系统领域，但随着后PC时代的到来，网络、通信技术得以发展；同时，嵌入式系统软、硬件技术有了很大的提升，为计算机专业人士介入嵌入式系统应用开辟了广阔天地。计算机专业人士的介入，形成的计算机应用模式带有明显的计算机的工程应用特点，即基于嵌入式系统软、硬件平台，以网络、通信为主的非嵌入式底层应用。
2.两种应用模式的并存与互补
由于嵌入式系统最大、最广、最底层的应用是传统电子技术领域的智能化改造，因此，以通晓对象专业的电子技术队伍为主，用最少的嵌入式系统软、硬件开销，以8位机为主，带有浓重的电子系统设计色彩的电子系统应用模式会长期存在下去。
另外，计算机专业人士会愈来愈多地介入嵌入式系统应用，但囿于对象专业知识的隔阂，其应用领域会集中在网络、通信、多媒体、商务电子等方面，不可能替代原来电子工程师在控制、仪器仪表、机械电子等方面的嵌入式应用。因此，客观存在的两种应用模式会长期并存下去，在不同的领域中相互补充。电子系统设计模式应从计算机应用设计模式中，学习计算机工程方法和嵌入式系统软件技术；计算机应用设计模式应从电子系统设计模式中，了解嵌入式系统应用的电路系统特性、基本的外围电路设计方法和对象系统的基本要求等。
3.嵌入式系统应用的高低端
由于嵌入式系统有过很长的一段单片机的独立发展道路，大多是基于8位单片机，实现最底层的嵌入式系统应用，带有明显的电子系统设计模式特点。大多数从事单片机应用开发人员，都是对象系统领域中的电子系统工程师，加之单片机的出现，立即脱离了计算机专业领域，以“智能化”器件身份进入电子系统领域，没有带入“嵌入式系统”概念。因此，不少从事单片机应用的人，不了解单片机与嵌入式系统的关系，在谈到“嵌入式系统”领域时，往往理解成计算机专业领域的，基于32位嵌入式处理器，从事网络、通信、多媒体等的应用。这样，“单片机”与“嵌入式系统”形成了嵌入式系统中常见的两个独立的名词。但由于“单片机”是典型的、独立发展起来的嵌入式系统，从学科建设的角度出发，应该把它统一成“嵌入式系统”。考虑到原来单片机的电子系统底层应用特点，可以把嵌入式系统应用分成高端与低端，把原来的单片机应用理解成嵌入式系统的低端应用，含义为它的底层性以及与对象系统的紧耦合。
嵌入式操作系统的分类 篇1
第一类、传统的经典RTOS：
最主要的便是Vxworks操作系统，以及其Tornado开发平台。Vxworks因出现稍早，实时性很强(据说可在1ms内响应外部事件请求)，并且内核可极微(据说最小可8K)，可靠性较高等，所以在北美，Vxworks占据了嵌入式系统的多半疆山。特别是在通信设备等实时性要求较高的系统中，几乎非Vxworks莫属。Vxworks的很多概念和技术都和Linux很类似，主要是C语言开发。像Bell-alcatel、Lucent、华为等通信企业在开发产品时，Vxworks用得很多。但Vxworks因价格很高，所以一些小公司或小产品中往往用不起。目前很多公司都在往嵌入式Linux转(听说华为目前正在这样转)。但无论如何，Vxworks在一段长时间内仍是不可动摇的。与Vxworks类似的稍有名的实时操作系统还有pSOS、QNX、Nucleus等RTOS。
第二类、嵌入式Linux操作系统：
Linux的前途除作为服务器操作系统外，最成功的便是在嵌入式领域的应用，原因当然是免费、开源、支持软件多、呼拥者众，这样嵌入式产品成本会低。Linux本身不是一个为嵌入式设计的操作系统，不是微内核的，并且实时性不强。目前应用在嵌入式领域的Linux系统主要有两类：一类是专为嵌入式设计的已被裁减过的Linux系统，最常用的是uClinux(不带MMU功能)，目前占较大应用份额，可在ARM7上跑；另一类是跑在ARM9上的，一般是将Linux2.4.18内核移植在其上，可使用更多的Linux功能(当然uClinux更可跑在ARM9上)。很多人预测，嵌入式Linux预计将占嵌入式操作系统的50%以上份额，非常重要。缺点是熟悉Linux的人太少，开发难度稍大。目前很多教材和很多大学都以ucOS/II为教学用实时操作系统，这主要是由于ucOS/II较简单，且开源，非常适合入门者学习实时操作系统原理，但ucOS/II的缺点是功能有限，实用用得较少，所以要学习就应学直接实用的，比如uClinux就很实用。况且熟悉了Linux开发，不仅在嵌入式领域有用，对开发Linux应用软件，对加深操作系统的认识也有帮助，可谓一举多得。据说，目前Intel、Philip都在大搞ARM+LINUX的嵌入式开发，Fujitum则是在自己的处理器上大搞Linux开发。目前在嵌入式Linux领域，以下几个方面的人特别难找，一是能将Linux移植到某个新型号的开发版上；二是能写Linux驱动程序的人；三是熟悉Linux内核裁减和优化的人。
第三类、WindowsCE嵌入式操作系统：
Microsoft也看准了嵌入式的巨大市场，WinCE出来只有几年时间，但目前已占据了很大市场份额，特别是在PDA、手机、显示仪表等界面要求较高或者要求快速开发的场合，WinCE目前已很流行(据说有一家卖工控机的公司板子卖得太好，以至来不及为客户裁减WinCE)。WinCE目前主要为4.2版(.NET)，开发平台主要为WinCEPlatformBuilder，有时也用EVC环境开发一些较上层的应用，由于WinCE开发都是大家熟悉的VC++环境，所以学习Windows程序设计课程不会有多大难度，这也是WinCE容易被人们接受的原因，开发环境方便快速，微软的强大技术支持，WinCE开发难度远低于嵌入式Linux。对于急于完成，不想拿嵌入式Linux冒险的开发场合，WinCE是最合适了(找嵌入式Linux的人可没那么好找的)，毕竟公司不能像学生学习那样试试看，保证开发成功更重要。根据不同的侧重点，WinCE还有两个特殊版本，一个是MSPocketPC操作系统专用于PDA上(掌上电脑)，另一个是MSSmartPhone操作系统用于智能手机上(带PDA功能的手机)，两者也都属于WinCE平台。在PDA和手机市场上，除WinCE外，著名的PDA嵌入式操作系统还有PalmOS(因出现很早，很有名)、Symbian等，但在WinCE的强劲冲击下，Palm和Symbian来日还能有多长?据观察，目前在嵌入式平台上，LINUX是叫得最响，但还是WinCE实际用得更多。嵌入式LINUX可能更多地是一些有长远产品计划的公司，为降低成本而进行长远考虑。WinCE和多媒体(如MPEG技术)是微软亚洲工程院目前做得较多的项目领域之一，他们很需要精通WinCE的人。
嵌入式操作系统的分类 篇2
目前我国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。嵌人式操作系统在系统实时高效性、硬件的相关依赖性、软件固态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，它除了是具备了一般的操作系统最基本的功能，比如：任务调度、同步机制、中断处理、文件功能之外的话，它还含有以下的特针：
(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入。
(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。
(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臭有较强的稳定性。嵌入式操作系统的用户接日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。
国际上用于信息电器的嵌入式操作系统有40种左右。现在，市场上非常流行的EOS产品，包括3Corn公司下属子公司的PalmOS，全球占有份额达50%，Microsoft公司的WindowsCE不过29%。在美国市场，PalmOS更以80%的占有率远超WindowsCE.开放源代码的Linux很适于做信息家电的开发。
然而我们常见的嵌入式系统有：Linux、uClinux、WinCE、PalmOS、Symbian、eCos、uCOS-II、VxWorks、pSOS、Nucleus、ThreadX、Rtems、QNX、INTEGRITY、OSE、CExecutive.嵌入式操作系统的发展也必将带动新一轮的科技竞争。
嵌入式操作系统的分类 篇3
常见的嵌入式系统有这么多：
Linux、uClinux、WinCE、PalmOS、Symbian、eCos、uCOS-II、VxWorks、pSOS、Nucleus、ThreadX、Rtems、QNX、INTEGRITY、OSE、CExecutive、autosar......
什么是嵌入式操作系统?
嵌入式操作系统是一种支持嵌入式系统应用的操作系统软件，它是嵌入式系统的重要组成部分。嵌入时操作系统具有通用操作系统的基本特点，能够有效管理复杂的系统资源，并且把硬件虚拟化。
从应用角度可分为通用型嵌入式操作系统和专用型嵌入式操作系统。常见的通用型嵌入式操作系统有Linux、VxWorks、WindowsCE.net等。常用的专用型嵌入式操作系统有SmartPhone、PocketPC、Symbian等。
按实时性可分为两类：
实时嵌入式操作系统主要面向控制、通信等领域。如WindRiver公司的VxWorks、ISI的pSOS、QNX系统软件公司的QNX、ATI的Nucleus，很多汽车电子行业都是利用实时性很强的操作系统等。
非实时嵌入式操作系统主要面向消费类电子产品。这类产品包括PDA、移动电话、机顶盒、电子书、WebPhone等。如微软面向手机应用的SmartPhone操作系统。
嵌入式系统的设计和实现而言，基本上需要四种不同的工作：系统设计工作，硬件设计工作，驱动程序和操作系统移植工作和应用程序设计开发工作。
1、 系统设计工作
在系统的设计阶段，系统分析师将根据需求确定系统的硬件的基本构成，根据系统的需求选择使用那种处理器，使用哪种操作系统，使用那些软件开发工具。系统分析师往往是较为完整的参与过嵌入式系统设计的全过程，对于系统应用的行业较为了解，对于嵌入式系统本身的开发流程十分清楚的人。
2、硬件设计工作
系统硬件设计人员需要根据系统分析师的设计结果，进行硬件原理图的设计。通常需要硬件设计人员熟悉嵌入式系统的硬件构成。硬件设计人员需要了解常用的嵌入式系统处理器，存储器(Flash，SDRAM)，以太网MAC芯片，音频/视频编解码芯片，电源管理芯片，总线接口电路(USB,PCI)，液晶显示模块，可编程逻辑器件(FPGA/CPLD)，无线网络通信模块(Bluetooth,WLAN,GPRS)等硬件电路构成元素的基本工作原理，连接使用方法，使用注意事项，基本调试方法等内容。在网络上能找到很多公司的评估板的原理图，对于这些原理图要仔细研究，摸清处理器同存储器，网卡，液晶模块等器件的连接方法和原因。通过对这些电路的研究，能够较快地了解整个嵌入式系统的构成，这些电路同实际产品中的电路虽有一定差别的，特别是对于手持设备，但这些差别不影响初学者学习嵌入式系统的硬件设计基本构成。
1)学习Linux系统安装、常用命令、应用程序安装。
2)学习Linux下的C编程、这本书必学《UNIX环境高级编程》、《UNIX 网络编程》，RechardStevens写的，C高手大都学习过《C和指针》、《C缺陷与陷阱》、《高质量C/C++编程指南》、《C专家编程》、《TheCprogrammingLanguage》
3)程序员大都要学：数据结构，嵌入式程序员数据结构必学！
4)底层开发人员大都要学：微机原理、计算机体系结构，嵌入式开发人员必学！
5)单片机可以让一个从事软件开发的人了解和如何操作硬件，有必要学，因为一开始就从ARM入手，不太现实！
6)ARM体系结构，其中有汇编。
7)数字电路有必要学习，不然你在做底层开发时真的会不知道怎么看原理图，起码也得懂与或门吧。
8)ARM+Linux应用程序开发。(前提是要有开发板)
9)要做底层开发，就必须知道软硬件之间是如何衔接和配合工作的，那么电子技术应该要好好学习了，很多时候会用到模拟电路知识，这是区别好手与菜鸟的不同之处之一。
10)Linux下的汇编要学，这样你才能真正了解你写的程序是如何在一个特定的硬件上跑的。这是区别好手与菜鸟的不同之处之二。
11)TCP/IP协议栈要学，所有的嵌入式高手都得掌握的东西，这是区别好手与菜鸟的不同之处之三。
12)有了这些东西，拿下Linux驱动已经不再话下，需要你去学习Linux内核源代码和Linux驱动程序设计，这是一个技术升华。
13)音频、视频的解码译码技术你得学。
14)各种IC，各种bootloader你能够参与其开发设计。
15)自行设计开发新产品，新技术。
学到这个地步差不多要花个3年的时间吧。但是后面的路该怎么走呢?嵌入式系统性的东西搞了一个产品之后，基本上一些套路都摸清楚了。
不同的行业，对于系统的要求是不一样的，比如汽车行业，航空航天行业等一些高精度，高安全的需要对实时性要求非常之高，对于安全性和可靠性的要求非常严格。而有些行业比如消费类产品，娱乐类的，生活用具方面的对于用户体验是不一样的，数码产品对于一些图像声音的处理，要求更高，需要高清，高品质的。而对于一些通信设备类对于网络的应答数据传输要求就非常严格，等等。这些根据不同的要求，选择符合自己的操作系统，能对开发工作有更大的帮助。
嵌入式操作系统的分类 篇4
DOS
微软一开始选用了派特森的Q-DOS“QUICKANDDISKOPERATINGSYSTEM”为基础然后再扩充功能而成MS-DOS，主要是采用由IBM提供的使用8088微处理器的计算机作开发平台，它是以16字节单人单工操作系统，特别适合一些功能简单装置使用。
WindowsCE
虽然微软Windows系统已经称霸了PCDesktop环境。但是对于嵌入式系统这块大饼，微软也是垂涎已久，桌上型的Windows桌业系统对于嵌入式系统来说自然是太过于肥大的产物，于是微软推出精简版的WindowsCE作为进攻嵌入式系统的主力。目前主要应用于PDA上头，但是跟微软一系列Windows系统一般，WindowsCE也承袭了原有的缺点：耗系统资源、不稳定、效率不佳等等。毛病实在太多，后来将整个架构重新改写后推出WindowsCE3.0版，或称为PocketPC。改版之后的确改进了不少缺点。
WindowsCE可应用于PDA、WebPAD、ThinClient等等。是采用WindowsCE为操作系统的SIMPad(西门子公司所有)。
Palm
由PalmComputing公司的嵌入式操作系统，目前最大的应用在PDA，是市场占有率最高的PDA操作系统，Palm操作系统架构非常简洁，因为少去了很多功能，如内存管理、多任务等等，使得Palm可以非常不耗系统资源，硬件需求低，连带的整体耗电量便可压缩到非常低，因此采用Palm操作系统的PDA都有待机时间长的优点。
EPOC
由英国手持装置大厂Psion所开发，常用于PDA与手机结合的场合。最有名的例子Nokia9110系列手机，它就是采用EPOC系统。
著名的嵌入式实时系统
实时系统是嵌入式系统里头非常重要的一环，很多人都误以为实时系统执行速度非常快的系统，事实上不然，所谓实时代表的意义是『实时反应』，一般多人多任务操作系统如：Windows、UNIX，在上面执行的软件都一起分享CPU，因为CPU速度快，所以我们感觉好象可以同时执行多支软件，其实在系统内部的同一时间内都只有一个程序在执行，每个软件都必须排队，而且规定只能用一小段时间后就要换下一位，但是因为CPU速度够快，很快又可以被执行到，所以人们感觉并不会很明显软件是一段一段在执行。这是一般所谓的非实时性的操作系统运作模式，而实时操作系统具有立即反应而且不能让出资源的特性，例如汽车的ABS煞车系统，如果不采用能够立即反应的实时系统，后果可就不堪设想。而这类的应用多半多属体积小、功能简单的地方，所以也算是嵌入式系统。QNX的QNXOS、WindRiver的VxWorks、Microware的OS9、pSOS等等，都是有名的嵌入式实时系统公司。
Linux
Linux不是都用来做服务器吗?不然就是Cluster，怎么会跟嵌入式系统扯上关系?不要怀疑，Linux除了对伺服工作应付自如外，嵌入式系统也难不倒Linux。
那么究竟Linux有怎样独特的能耐，可以想变大就变大想缩小就缩小?又用Linux来发展嵌入式系统有什么优点?请看底下介绍。
开放原始码、模块化设计
Linux采用GPL授权，除了把原始码公开以外，任何人都可以自由使用、修改、散布，而Linux核心本身采模块化设计，让人很容易增减功能，例如我的平台并不需要蓝芽的功能，我只要不把这项功能加入，有需要就加入，不需要就删除，由于这样的高的弹性，我们可以调校出最适合我们硬件平台的核心出来。
相较于Linux，Windows是走封闭原始码路线，所以我们完全无法得知或修改它的核心部份。另外因为是采用GPL授权自然就没有什么权利金或保密协议的约束。
稳定性够
Linux不属于任何一家公司，但是它的开发人员却是全世界最多的，每天在全球都有无数的人参与LinuxKernel的改进、除错、测试，这样严苛的条件造就了稳定度高的Linux。
就因为如此，Linux虽不是商业的产物但是品质却不逊于商业产品。
网络功能强大
Linux的架构是参造UNIX系统而来，因此Linux也承袭了UNIX强大的网络功能。在这个每样事情都讲求网络的时代下，只能说是Linux大放异彩的年代。未来可能家里的电冰箱、冷气、电视机都会连上网络，如何增加这些家电的网络功能，Linux可以替他们办到。
跨平台
Linux一开始是基于Intel386机器而设计，但是随着网络的散布，各式各样的需求涌现，因此就有许多工程师致力于各式平台的移植，造成了Linux可以在x86、MIPS、ARM/StrongARM、PowerPC、Motorola68k、HitachiSH3/SH4、Transmeta..等等平台上运作的盛况。这些平台几乎涵盖了所有嵌入式系统所需的CPU，因此选择Linux就可以把更多的`硬件平台纳入考量的范围。
嵌入式环境不如x86PC那样单纯，嵌入式环境所采用的CPU架构之多，使用Linux作开发，就等于有更多硬件的选择，硬件成本是商业公司考量的一大重点，选择多自然可以找到最合适的硬件，对于公司的竞争力是有极大的帮助。
应用软件众多
自由软件世界里有个很大的特色就是软件超级多，而且几乎都是符合GPL标准，换句话说，大家都可以自由取用，因为这些软件多半是由工程师业余空暇时间所发展，而且不以营利为性质，所以并不能担保这些软件完全没有BUG，但是仍旧有许多杀手级的软件出现，大家熟知的KDE与GNOME便是很好的证明，当然与嵌入式系统较为相关如：gcc编译器、Kdevelop整合式开发环境等等。
通常我们都会先在PC端造出仿真出嵌入式的环境，并直接在上头开发，因此用的工具也都与开发一般Desktop软件类似，良好的工具能够增加开发的速度。
选择多样
如果公司有能力可以自己实作Linux嵌入式系统，因为程序代码全部都开放在那里，您可以随心所欲的设计出自己想要的EmbeddedLinux系统，但是有更多的公司的业务重点不在于此，这时候您也可以选择购买商业版的EmbeddedLinux系统，像是有名的Redhat公司、Lineo、MontaVista..等等，这些都是商业的Linux公司，购买他们的产品就可以得到完整的服务。因此商业或非商业全都在于您的需求。
自行开发系统
当然您也可以自行开发系统，严格控制硬件，但是相对的必须投注更大的成本在于研发系统上，原则上如果目标简单明确只是一些基本的I/O控制，例如：跑马灯。便适合自己开发，但是如果系统过于复杂则必须审慎评估自行研发的难度与时程的控管。
嵌入式操作系统的分类 篇5
进程的同步(直接制约)：synchronism
指系统中一些进程需要相互合作，共同完成一项任务。具体说，一个进程运行到某一点时要求另一伙伴进程为它提供消息，在未获得消息之前，该进程处于等待状态，获得消息后被唤醒进入就绪态。同步是指在互斥的基础上(大多数情况)，通过其它机制实现访问者对资源的有序访问。在大多数情况下，同步已经实现了互斥，特别是所有写入资源的情况必定是互斥的。少数情况是指可以允许多个访问者同时访问资源。
进程的互斥(间接制约)mutualexclusion
由于各进程要求共享资源，而有些资源需要互斥使用，因此各进程间竞争使用这些资源，进程的这种关系为进程的互斥。某一资源同时只允许一个访问者对其进行访问，具有唯一性和排它性。但互斥无法限制访问者对资源的访问顺序，即访问是无序的。
相关概念：
互斥：指多个进程不能同时使用同一个资源；
死锁：指多个进程互不相让，都得不到足够的资源；
饥饿：指一个进程一直得不到资源(其他进程可能轮流占用资源)
临界资源：系统中某些资源一次只允许一个进程使用，称这样的资源为临界资源或互斥资源或共享变量
临界区：进程中访问临界资源的一段代码。
临界区问题
临界区(criticalsection)：进程中访问临界资源的一段代码。
进入区(entrysection)：在进入临界区之前，检查可否进入临界区的一段代码。如果可以进入临界区，通常设置相应"正在访问临界区"标志
退出区(exitsection)：用于将"正在访问临界区"标志清除。
剩余区(remaindersection)：代码中的其余部分。
使用临界区应遵循的准则
有空让进：当无进程在临界区时，任何有权使用临界区的进程可进入
无空等待：不允许两个以上的进程同时进入临界区
多中择一：当没有进程在临界区，而同时有多个进程要求进入临界区，只能让其中之一进入临界区，其他进程必须等待
有限等待：任何进入临界区的要求应在有限的时间内得到满足
让权等待：处于等待状态的进程应放弃占用CPU
平等竞争：任何进程无权停止其它进程的运行进程之间相对运行速度无硬性规定
Linux下的进程包含以下几个关键要素：
有一段可执行程序；
有专用的系统堆栈空间；
内核中有它的控制块(进程控制块)，描述进程所占用的资源，这样，进程才能接受内核的调度；
具有独立的存储空间
进程和线程有时候并不完全区分，而往往根据上下文理解其含义。
嵌入式操作系统的分类 篇6
1、绪论
电控机械式自动变速器(AutomaticMechanicalTransmission,AMT)具有传动效率高、成本低、操作容易、驾驶舒适等优点，已成为车辆自动变速器发展的一个重要方向。AMT的核心部件是电控单元(TCU)，实时采集和检测输入信号(发动机转速、输入轴转速和车速，油门踏板位置、节气门开度、变速箱油温等以及各种状态信号)并进行调理、存储，同时，TCU根据这些运行参数进行工况判断并发出控制信号，完成车辆的平稳起步或自动换挡，从而使车辆获得优良的舒适性、燃油经济性与动力性能。较之传统的控制器，TCU有更多的传感器，执行器以及更为复杂的控制算法，若TCU设计不合理，难以满足实时性与可靠性的要求，同时，如果换挡规律不合理，汽车难以获得较好的燃油经济性和动力性。本文从TCU硬件和软件设计做了相应的介绍。
2、TCU软件设计
TCU软件部分的核心是控制策略，其主要部分是最佳换挡规律。本控制器采用两种换挡控制策略，即经济性换挡规律，综合性换规律，通过模式选择开关进行切换，使用Simulink搭建的换挡控制策略。
Simulink模型无法直接烧写到单片机中运行，编写好的程序通过Simulink提供的RTW工具生成可用的C代码，编写接口嵌入到软件系统中。生成的C代码是上层核心算法程序，只提供与底层程序的接口，而底层程序则须自己编写并留出对应接口和上层代码对应接口进行连接[3]。然后把相应的C代码添加到CCS中的工程文件中，并编写代码的接口，实现软件三部分的无缝连接；其中驱动程序包括信号输入通道设置与信号处理驱动程序、输出通道设置与输出处理、通信设置与数据转换。
3、TCU硬件设计
根据TCU的功能需求，把硬件电路划分以下几个部分：信号采集输入调理电路、执行器控制电路以及主控电路。
(1)主控电路：TCU的硬件电路选择了TMS320F2812主控芯片，两个16位通用定时器，以负责离合器转速信号、车速信号等脉冲信号的采集；8个16位的脉宽调制(PWM)通道、可以实现对离合器电磁阀、换挡电磁阀的控制；16通道A/D转换器，在采集节气门位置、离合器位置等传感器输入的多路模拟信号的应用中，可以简化硬件，提高系统可靠性；拥有改进的局域网络(eCAN)支持CAN2.0B协议，以实现串行信号的输入输出以及与汽车发动机ECU的信息交换,实现ECU之间的CAN通信。
(2)输入电路：对于主控芯片TMS320F2812芯片上带有AD转换模块的处理芯片，其输入的模拟信号需要经过简单的滤波、放大后才可接入DSP。开关量信号采用光电隔离来实现信号的转换，数字信号调理部分的作用是将仿正弦信号经过处理后，变成电平范围在DSP允许范围内的方波信号。数字信号调理部分的设计采用先滤波后整形，最后光电隔离的办法。
(3)TMS320F2812主控芯片EV外设提供的PWM外设功能，对电路进行控制，但，由控制器输出的PWM波的峰值电压只有5V，不足以驱动电磁阀，这就需要电磁阀驱动电路将PWM控制信号的功率进行放大，从而控制电磁阀正常工作。
4、结论
自行设计了TCU软硬件，对设计的TCU做了相应的硬件在环试验，利用RealTimeWorkshop实现控制模型向C代码的转化，优化后下载到TCU，进行了硬件在环仿真实验，篇幅有限，本文不做具体说明。试验结果表明，设计的该TCU，能按照控制策略实时、准确、可靠的控制AMT的换挡过程，同时，同时获得了较好的经济性以及动力性能。为AMT控制器的开发提供了参考。
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书名：嵌入式系统设计与实践
作者：Elecia White
豆瓣评分：8.0
出版社：机械工业出版社
出版年份：2013-6
页数：282
内容简介：
对嵌入式系统的开发感兴趣吗?由于嵌入式系统对效率有很高的要求，所以需要遵循严格的设计原则。怀特专著的《嵌入式系统设计与实践》简单易读，结合传统的软件设计模式和嵌入式程序设计领域中新颖、独特的设计模式，帮助你建立良好的程序设计实践技巧，学习如何针对处理器而非操作系统建立系统架构，以及处理硬件难题与制造需求的特殊技能。本书作者是嵌入式系统专家，创建过各种嵌入式系统，从城市道路监控系统到DNA扫描仪再到儿童玩具。
《嵌入式系统设计与实践》主要内容：
·深入分析嵌入式系统的架构设计步骤和架构设计模式。
·介绍嵌入式系统中独有的设计模式，如环形缓冲区、中断和定时器、硬件调试、PID控制、系统优化等。
·如何优化系统以降低成本并提高性能。
·如何在资源有限的环境中建立健壮的软件架构。
·探讨了扫描仪、电机以及其他I／0设备。
·介绍事半功倍的方案：降低内存消耗、代码空间占用、处理器周期以及功耗。 ·学习如何在处理器中直接更新嵌入式程序代码。
·掌握如何在小型处理器上实现复杂的数学计算。
·提供了招聘嵌入式工程师的面试题，以及回答这些面试题的独到思路。
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