课程目的 嵌入式操作系统 口理论与实職相结合 口以嵌入式软件的核心嵌入式实时操作系统为重 点,以应用为目的,全面介绍嵌入式系统 电子科技大学计算机学院 口使大家既能对嵌入式系纯及开发有一个全景的 把握,又能深入理解嵌入式实时操作系统 口配实酚用入式实时软件开发平合逆系 统”。该平合包括嵌入式实时操作系统和集成 Luo uestc edu.cn 开发工具,提供丰富的实验和手册 课程目的 嵌入式实时系统教研室 口利用PC机就可以自己动手搭建嵌入式系轨的 长期从事嵌入式系统技术研究、开发、咨询服 开发平合,熟悉应用开发,更好地学习和理解 务和本科硕士博士生培养 嵌入式系统的基础知识 所研究内容属计算机应用博士点的主要学术方 ◆从纯软件到硬件结合 从“纸”上谈兵(躺程序)到心板”上谈兵 口自199年以来承担并宪成了国家863、电子发 心从“懂”怎么做到“会”做 展基金、国防预研等多项嵌入式系统相关的 的重 点课题,开发出具有自主版权的嵌入式实时操 ◆从讲听到讲听做。 作系统 CRTOS及开发工具 口成果获得了多项部级科技进步奖 嵌入式实时系统教研室 课程的主要内容 口从199年开始进行产 嵌入式系统基础 业化工作,走出了 条学、研、产相结合 的道路,入成立了 ■式系统分类、发展历程、特点、应用领城、 发晨楚势) 北京科银京成公司 口200年推出了中国第 嵌入式受件系统(基本组成,嵌入式微处理 馨:ARM、MPS、X86等,总线、存储系 套完整的嵌入式实 统、輸入输出与典型接口等) 时软件开发平合“道系 纯”( DeltaSystem) 嵌入式软件系统(分类、特点、体系结构 运行流程、操作系统、开发工具)
1 1 嵌入式操作系统 电子科技大学计算机学院 罗蕾 lluo@uestc.edu.cn 2 课程目的 理论与实践相结合 以嵌入式软件的核心嵌入式实时操作系统为重 点，以应用为目的，全面介绍嵌入式系统 使大家既能对嵌入式系统及开发有一个全景的 把握，又能深入理解嵌入式实时操作系统。 配套实验用嵌入式实时软件开发平台-“道系 统”。该平台包括嵌入式实时操作系统和集成 开发工具，提供丰富的实验和手册 3 课程目的 利用PC机就可以自己动手搭建嵌入式系统的 开发平台，熟悉应用开发，更好地学习和理解 嵌入式系统的基础知识： 从纯软件到硬/软件结合 从“纸”上谈兵（编程序）到“板”上谈兵 从“懂”怎么做到“会”做 从讲/听到讲/听/做。 4 嵌入式实时系统教研室 长期从事嵌入式系统技术研究、开发、咨询服 务和本科/硕士/博士生培养 所研究内容属计算机应用博士点的主要学术方 向之一, 处于国内领先，国际先进水平 自1990年以来承担并完成了国家863、电子发 展基金、国防预研等多项嵌入式系统相关的重 点课题，开发出具有自主版权的嵌入式实时操 作系统CRTOS及开发工具。 成果获得了多项部级科技进步奖 5 嵌入式实时系统教研室 从1999年开始进行产 业化工作，走出了一 条学、研、产相结合 的道路，入股成立了 北京科银京成公司。 2000年推出了中国第 一套完整的嵌入式实 时软件开发平台“道系 统”（DeltaSystem）。 6 课程的主要内容 嵌入式系统基础 嵌入式系统导论（什么是嵌入式系统？嵌入 式系统分类、发展历程、特点、应用领域、 发展趋势） 嵌入式硬件系统（基本组成，嵌入式微处理 器：ARM、MIPS、X86等，总线、存储系 统、输入/输出与典型接口等） 嵌入式软件系统（分类、特点、体系结构、 运行流程、操作系统、开发工具）
口课程的主要内容 课程的主要内容 嵌入式实时内核 口嵌入式系统软件的开发 今任务管理与调度(任务、任务管理、调度算 嵌入式系统开发模式 今同步、互斥与通信(倌号量、信箱、队列、 嵌入式软件开发工具 事件、异步信号 软件分析设计方法 心中斷和时间管理(中断分类、处理过程、中 断管理机制、硬件时钟设备、与OS的管理 关系、时问管理机制) 今内存管理和O管理(特点和管理机制) 实验系统的内容 实验系统的内容 口嵌入式实时软件开发平合“道系统”,包括: 口配套19个实验,具体是: 嵌入式实时操作系统 Deltaos:嵌入式实 时内核 Delta core、嵌入式TCPP 嵌入式交叉开发环境建立实验:1个 DeltaNET、嵌入式文件系统 DeltaFILE 心实时内核实验:10个 °嵌入式集成交叉开发环境 嵌入式TCP/P实验:5个 LambdaTOOL:集成开发环境 LambdaIDe、交叉躺译 Lambdagcc、 嵌入式文件系统实验:3个 交叉调试器 LambdagdB 教材 参考资料 嵌入式实时操作系统及应用开发,罗蕾 主编,北京航空航天大学出版社 入式计算系轨设计原理(类) Wavne wolf 口光盘:实验系统及实验指导书 Embedded Computing System Design OC. M. Krishna, Kang G. Shin. REAL-TIME SYSTEMS. Tsinghua University Press, McGraw-Hill JA Survey of Real-time Operating Syste UWHAT MAKES A GOOD RTOS
2 7 课程的主要内容 嵌入式实时内核 任务管理与调度（任务、任务管理、调度算 法） 同步、互斥与通信（信号量、信箱、队列、 事件、异步信号） 中断和时间管理（中断分类、处理过程、中 断管理机制、硬件时钟设备、与OS的管理 关系、时间管理机制） 内存管理和I/O管理（特点和管理机制） 8 课程的主要内容 嵌入式系统软件的开发 嵌入式系统开发模式 嵌入式软件开发工具 软件分析设计方法 9 实验系统的内容 嵌入式实时软件开发平台“道系统”，包括： 嵌入式实时操作系统DeltaOS：嵌入式实 时内核DeltaCORE、嵌入式TCP/IP DeltaNET、嵌入式文件系统DeltaFILE 嵌入式集成交叉开发环境 LambdaTOOL：集成开发环境 LambdaIDE、交叉编译器LambdaGCC、 交叉调试器LambdaGDB 10 实验系统的内容 配套19个实验，具体是： 嵌入式交叉开发环境建立实验：1个 实时内核实验：10个 嵌入式TCP/IP实验：5个 嵌入式文件系统实验：3个 11 教 材 嵌入式实时操作系统及应用开发，罗蕾 主编，北京航空航天大学出版社. 光盘：实验系统及实验指导书 12 参考资料 Jean J.Labrosse. 嵌入式实时操作系统uC/OSII(第2版). 北京航空航天大学出版社. 嵌入式计算系统设计原理 （美）Wayne Wolf Computers as Components：Principles of Embedded Computing System Design C.M.Krishna, Kang G.Shin. REAL-TIME SYSTEMS. Tsinghua University Press, McGraw-Hill. A Survey of Real-time Operating Systems. WHAT MAKES A GOOD RTOS
参考资料 a Real-time Embedded Software Systems JOSEK/VDX Operating System Version 2.2.2. July sth, 2004. 第一章 d Charting Past, Present, Future Research in Ubiquitous Computing. 嵌入式系统导论 d Priority Inheritance Protocols: An Approach to Real-Time Synchronization OCLDCSpecification1. Ohttp://www.arm.com 主要内容 口嵌入式系统概述 口嵌入式系统的应用领域 口嵌入式系统的实时性与可靠性(*) 第一节 口嵌入式系统的发展趋势 嵌入式系统概述 无贴不雄的入成罪 人武重的意显 夜入式墓绝仍点 丧入成渠锁的分與 计算机发展的三大阶段 计算的发展过程 口第一阶段:始于五十年代的由IBM, 普计算 Burroughs, Honeywell等公司率先研制 的大型机 人叶算 普适计其越 口第二阶段:始于七十年代的个人计算机 介布式升算 分时系能 基于开系就的客 佩服身 口第三阶段计算机正迈入下一个克滿机 单用户系筑 遢的阶段一“后PC时代”或“无处不在的 小型机 ■计算机“阶段 大型机 计算的自向性
3 13 参考资料 Real-time Embedded Software Systems OSEK/VDX Operating System. Version 2.2.2. July 5th, 2004. Charting Past, Present, Future Research in Ubiquitous Computing. Priority Inheritance Protocols: An Approach to Real-Time Synchronization CLDCSpecification1.1 http://www.arm.com 14 第一章 嵌入式系统导论 15 主要内容 嵌入式系统概述 嵌入式系统的应用领域 嵌入式系统的实时性与可靠性（*） 嵌入式系统的发展趋势 16 第一节 嵌入式系统概述 无处不在的嵌入式系统 嵌入式系统的定义 嵌入式系统的发展历程 嵌入式系统的特点 嵌入式系统的分类 17 计算机发展的三大阶段 第一阶段: 始于五十年代的由IBM, Burroughs, Honeywell等公司率先研制 的大型机. 第二阶段: 始于七十年代的个人计算机. 第三阶段:计算机正迈入下一个充满机 遇的阶段—“后PC时代”或“无处不在的 计算机“阶段。 18 计算的发展过程 分时系统 批处理系统 单用户系统 分布式计算 基于网络的 个人计算 协同计算 普适计算 大型机 小型机 微型机 基于开放系统的客 户/服务器 普适计算终端 资源使用的灵活性 计算的自由性
无处不在的计算机 无处不在的计算机 施乐公司 Palo a1to研究中心主任Mrk 全世界的计算机科学家正在形成一种共 “从长远来看,PC机和计算机工作站将衰 计算机不会成为科幻电影中的那种贪樊 落,因为计算机变得无处不在:例如在 的怪物,而是将变得小巧玲珑,无处不 墙里、在手腕上、在手写电脑中(象手写 在.他们藏身在任何地方,又消失在所 纸一样)等等,随用随取、伸手可及” ■有地方,功能强大,确有无影无踪.人 们将这种思想命名为:“无所不在的计算 嵌入式系统无处不在嘤 即使远在火星 火星与地难,这一对在星空中 对6万年才有一次 島大 年来“最帝的 月27目这一天,火 一从6月开蛐,先后 距高地最适达到5575662265 千多万)公里 、英国“勇气号 火显氰测器飞往火 向”的火星派测包 来开始了久 彼此互连 身气号 土星探测 目发射以泉, 行人亮有史以亲对土及 其31顺巴加卫星录评尽的 “哥伧比亚”号,整个系的越飞堂
4 19 无处不在的计算机 施乐公司Palo Alto研究中心主任Mark Weiser认为： “从长远来看，PC机和计算机工作站将衰 落，因为计算机变得无处不在：例如在 墙里、在手腕上、在手写电脑中(象手写 纸一样)等等，随用随取、伸手可及”。 20 无处不在的计算机 全世界的计算机科学家正在形成一种共 识: 计算机不会成为科幻电影中的那种贪婪 的怪物, 而是将变得小巧玲珑, 无处不 在. 他们藏身在任何地方, 又消失在所 有地方, 功能强大, 确有无影无踪. 人 们将这种思想命名为: “无所不在的计算 机”. 21 嵌入式系统无处不在 彼此互连 22 即使远在火星 面对6万年才有一次 的机会，科学家们 积极行动起来—— —从6月开始，先后 有欧洲的“火星快 车”、美国“勇气号” 和“机遇号”等三颗 火星探测器飞往火 星，而日本一颗本 已在太空“迷失方 向”的火星探测器也 在关键时刻及时 “醒”来，开始了久 违的火星之旅。 火星与地球，这一对在星空中 遥遥相望的“兄弟”，将迎来6 万年来“最亲密的接触”，在 2003年8月27日这一天，火星 距离地球最近达到55756622(5 千多万)公里。 勇气号 23 自1997年10月15日发射以来， 经历了7年35亿公里航程的卡 西尼号太空船将在2004年7月1 日10时30分进入土星轨道，开 始进行人类有史以来对土星及 其31颗已知卫星最详尽的探 测。 土星探测 24 “哥伦比亚”号，整个系统的起飞重 量达2000吨，高56米
小”号标准神水量为60100吨,满 AB电于干机各4架,(S38反滑机,綠直升枫,2B8-3A.3 Smart dust Multifunctional Mote arab1· Computing httpNrobotics.eecs.berkeley.edu/-pisterlsmartdust/ 通用计算机看的见的计算机 嵌入或设备无处不在 如:PC机、服务器、大型计算机等 但集面系筑还然有用 ·无处不在的计算机是计算机与使用者的比率达到和超 硬件 t100:1的阶段 主机 ·元处不在的计算机包插道用计算机和嵌入式计算机系 在100:1比例中95%以上都是入式计算机系筑,并非
5 25 “小鹰”号标准排水量为60100吨，满载排水量达81123吨，舰长323.6 米，舰宽39.6米，吃水11.4米，是世界上最大的常规动力航空母 舰。舰员2930名，其中军官155名；航空人员2480名，其中军官320 名。飞机：F-14D战斗机20架，F/A-18战斗机36架，E-2C预警机和 EA-6B电子干扰机各4架，6架S-3B反潜机，6架直升机，2架ES-3A。 26 27 Smart Dust http://robotics.eecs.berkeley.edu/~pister/SmartDust/ 28 Wearable Computing 29 嵌入式设备无处不在， 但桌面系统还依然有用 z 无处不在的计算机是计算机与使用者的比率达到和超 过100:1的阶段 z 无处不在的计算机包括通用计算机和嵌入式计算机系 统 z 在100:1比例中95%以上都是嵌入式计算机系统，并非 通用计算机 30 通用计算机-看的见的计算机 z 如：PC机、服务器、大型计算机等