單片多任務作業系統

單片多任務作業系統

嵌入式系統。 嵌入式計算機系統異軍突起的一支新秀。 嵌入式系統發展的重要方向。

概述


單片多任務作業系統是一種套用於單片機作業系統,現今常見的單片機大多是用C語言在其專用的編譯器上寫出一些基於具體硬體的程式,用來達到自動控制的目的.而單片多任務作業系統則是讓其它一些程式可以在在同一個平台上編譯並運行在不同的單片機上,並具有多任務作業系統的特性.可以大大提高單片機的通用性.

作業系統

事實上,在很早以前,嵌入式這個概念就已經存在了。在通信方面,嵌入式系統在20世紀60年代就用於對電子機械電話交換的控制,當時被稱為“存儲式程式控制系統”(Stored Program Control)。
嵌入式計算機的真正發展是在微處理器問世之後。1971年11月,Intel公司成功地把算術運算器和控制器電路集成在一起,推出了第一款微處理器Intel 4004,其後各廠家陸續推出了許多8位、16位的微處理器,包括Intel 8080/8085、8086,Motorola 的6800、68000,以及Zilog的Z80、Z8000等。以這些微處理器作為核心所構成的系統,廣泛地套用於儀器儀表、醫療設備、機器人、家用電器等領域。微處理器的廣泛套用形成了一個廣闊的嵌入式套用市場,計算機廠家開始大量地以外掛程式方式向用戶提供OEM產品,再由用戶根據自己的需要選擇一套適合的CPU板、存儲器板以及各式I/O外掛程式板,從而構成專用的嵌入式計算機系統,並將其嵌入到自己的系統設備中。
為靈活兼容考慮,出現了系列化、模組化的單板機。流行的單板計算機有Intel公司的iSBC系列、Zilog公司的MCB等。後來人們可以不必從選擇晶片開始來設計一台專用的嵌入式計算機,而是只要選擇各功能模組,就能夠組建一台專用計算機系統。用戶和開發者都希望從不同的廠家選購最適合的OEM產品,插入外購或自製的機箱中就形成新的系統,這樣就希望外掛程式是互相兼容的,也就導致了工業控制微機系統匯流排的誕生。1976年Intel公司推出Multibus,1983年擴展為頻寬達40MB/s的MultibusⅡ。1978年由Prolog設計的簡單STD匯流排廣泛套用於小型嵌入式系統
單片機

20世紀80年代可以說是各種匯流排層出不窮、群雄並起的時代。隨著微電子工藝水平的提高,積體電路製造商開始把嵌入式套用中所需要的微處理器、I/O接口、A/D、D/A轉換、串列接口以及RAM、ROM等部件統統集成到一個VLSI中,從而製造出面向I/O設計的微控制器,也就是我們俗稱的單片機,成為嵌入式計算機系統異軍突起的一支新秀。其後發展的DSP產品則進一步提升了嵌入式計算機系統的技術水平,並迅速地滲入到消費電子、醫用電子、智慧型控制、通信電子、儀器儀表、交通運輸等各種領域。
20世紀90年代,在分布控制、柔性製造、數位化通信和信息家電等巨大需求的牽引下,嵌入式系統進一步加速發展。面向實時信號處理算法的DSP產品向著高速、高精度、低功耗發展。Texas推出的第三代DSP晶片TMS320C30,引導著微控制器向32位高速智慧型化發展。在套用方面,掌上電腦、手持PC機、機頂盒技術相對成熟,發展也較為迅速。特別是掌上電腦,1997年在美國市場上掌上電腦不過四五個品牌,而1998年底,各式各樣的掌上電腦如雨後春筍般紛紛湧現出來。此外,Nokia推出了智慧型電話,西門子推出了機頂盒,Wyse推出了智慧型終端,NS推出了WebPAD。裝載在汽車上的小型電腦,不但可以控制汽車內的各種設備(如音響等),還可以與GPS連線,從而自動操控汽車。
21世紀無疑是一個網路的時代,使嵌入式計算機系統套用到各類網路中去也必然是嵌入式系統發展的重要方向。

特點

1)系統核心小。由於嵌入式系統一般是套用於小型電子裝置的,系統資源相對有限,所以核心較之傳統的作業系統要小得多。比如Enea公司的OSE分散式系統核心只有5K。
2)專用性強。嵌入式系統的個性化很強,其中的軟體
系統和硬體的結合非常緊密,一般要針對硬體進行系統的移植,即使在同一品牌、同一系列的產品中也需要根據系統硬體的變化和增減不斷進行修改。同時針對不同的任務,往往需要對系統進行較大更改,程式的編譯下載要和系統相結合,這種修改和通用軟體的“升級”是完全兩個概念。
3)系統精簡。嵌入式系統一般沒有系統軟體和套用軟體的明顯區分,不要求其功能設計及實現上過於複雜,這樣一方面利於控制系統成本,同時也利於實現系統安全。
4)高實時性的系統軟體(OS)是嵌入式軟體的基本要求。而且軟體要求固態存儲,以提高速度;軟體代碼要求高質量和高可靠性。
5)嵌入式軟體開發要想走向標準化,就必須使用多任務的作業系統。嵌入式系統應用程式可以沒有作業系統直接在晶片上運行;但是為了合理地調度多任務、利用系統資源系統函式以及和專家庫函式接口,用戶必須自行選配RTOS(Real-Time Operating System)開發平台,這樣才能保證程式執行的實時性、可靠性,並減少開發時間,保障軟體質量
6)嵌入式系統開發需要開發工具和環境。由於其本身不具備自舉開發能力,即使設計完成以後用戶通常也是不能對其中的程式功能進行修改的,必須有一套開發工具和環境才能進行開發,這些工具和環境一般是基於通用計算機上的軟硬體設備以及各種邏輯分析儀、混合信號示波器等。開發時往往有主機和目標機的概念,主機用於程式的開發,目標機作為最後的執行機,開發時需要交替結合進行。

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