基于ARM处理器和Linux操作系统的电磁流量计设计方案.

基于ARM处理器和Linux操作系统的电

磁流量计设计方案

摘要：实现了一种全集成可变带宽中频宽带低通滤波器，讨论分析了跨导放大器-电容(OTA—C)连续时间型滤波器的结构、设计和具体实现，使用外部可编程电路对所设计滤波器带宽进行控制，并利用ADS软件进行电路设计和仿真验证。仿真结果表明，该滤波器带宽的可调范围为1～26 MHz，阻带抑制率大于35 dB，带内波纹小于0．5 dB，采用1．8 V电源，TSMC 0．18μm CMOS工艺库仿真，功耗小于21 mW，频响曲线接近理想状态。关键词：Butte

0 引言

电磁流量计是一种测量导电介质体积流量的计量仪表，具有测量精度高、稳定性好、可靠性高等特点。电磁流量计除可测量一般导电液体的流量外，还可测量液固两相液体、高粘度液体及盐类、强酸、强碱液体的体积流量，可广泛应用于水泥、化工、轻纺、冶金、矿山、造纸、医药、给排水、食品饮料、环保等工业技术部门，其产品的性能、质量和可靠性对上述企业的经济效益有着重要的影响。

传统电磁流量计一般采用8 位或16 位的单片机,由于单片机性能较弱和外围接口少，无法完成复杂算法或者多项并行任务; 在显示方式上一般采用LED 或段式LCD，只能显示数字、字母、汉字和一些粗糙的图案;在数据存储方面一般采用小容量的EPROM 存储器,流量数据存储一般以二进制方式存储，不具有通用性;在通信方式上，一般采用RS 232 或RS 485，其开放性不高，组网距离短。为了提高性能和功能，有些电磁流量计甚至采用了多个单片机协同工作的方式，增加了电磁流量计设计与实现的复杂度。因此有必要采用高性能的32 位处理器来设计电磁流量计。

基于32 位ARM 处理器和嵌入式Linux 操作系统构建嵌入式系统开发平台，并将其应用于电磁流量计的设计和开发中，将有利于提高高端电磁流量计产品的质量，更好地满足用户需求，而且对我国电磁流量计检测技术水平的发展也具有重要的现实意义。由于嵌入式系统的设计与开发的复杂性和高难度，本文所构建的高性能32 位嵌入式系统开发平台，也可推广应用于其他高端仪器仪表的设计中，缩短新产品的设计开发周期,增强企业对客户需求的响应能力和产品的更新换代能力。

1 总体设计

1. 1 ARM 处理器的选择

结合电磁流量计的应用背景，选择32 位的嵌入式ARM 处理器。根据ARM 处理器的应用选型，并考虑到ARM 处理器价格、性能、集成度和功能、设计支持及开发工具的支持等因素，以及应用中对于以太网和USB 接口功能的要求，选择了Atmel 公司的AT91RM9200 工业级芯片。

1. 2 嵌入式操作系统的选择

对于一种嵌入式操作系统通常有这样一些*估选择标准：实用性、需要消耗的资源数( 包括SDRAM,FLASH MEMORY 等) 、支持软件的丰富程度、可靠性以及其执行性能等。Linux 已经被移植到了很多平台,包括ARM，MIPS，SH3，Alpha，X86，Pow erPC 等，由成千上万的爱好者开发的应用软件、协议栈以及丰富的设备驱动程序; 更重要的是这些驱动很多都以OpenSour ce 的形式发布出来，使得大家都从中受益。

1. 3 总体设计框架

通过对电磁流量计的方案选择，并综合国内外电磁流量仪表产品的智能化、集成化、网络化的发展趋势，系统总体结构如图1 所示。系统主要由硬件子系统和软件子系统组成。

图1 系统总体框架

电磁流量计的硬件子系统主要由电源模块、信号输入模块、CPU 核心模块、励磁输出模块、人机交互模块、通信接口模块和调试接口模块组成。各模块的功能描述如下：

电源模块：为整个硬件子系统提供稳定可靠的电源。

CPU 核心模块：由ARM 处理器、SDRAM,FLASH 以及辅助电路构成最小系统，同时也是运行嵌入式Linux 的基本硬件平台。

信号输入模块：将传感器输出的小电压或电流信号进行放大、滤波以及转换为数字量，以便进行软件处理。

励磁输出模块：通过D/ A 转换器输出低频三值矩形方波，并通过功率放大输出给传感器。

人机交互模块：由键盘接口和TFT 液晶显示接口组成，通过键盘和菜单界面进行系统参数设定，并由液晶屏实时显示瞬时流量、累积流量和流量曲线等。

通信接口模块：包括以太网接口、U SB 接口以及RS 232 接口，完成数据通讯和流量传输功能。

调试接口模块：由JT AG 调试接口和DBCOM 调试串口组成。

软件子系统由引导加载程序( Boot Loader) 、嵌入式Linux 操作系统和应用软件组成。嵌入式Linux 的启动需要引导加载程序来辅助完成，Linux、内核主要由进程管理、内存管理、文件系统管理、设备控制及网络协议等几个部分，为应用软件提供了运行环境。图中的硬件设备控制提供了硬件平台中相关的设备驱动程序,实现了操作系统与硬件之间的信息交互和控制，而系统函数调用为Linux 内核和应用软件之间的信息交互提供了接口。

2 硬件系统设计

基于低频三值矩形波励磁的电磁流量计的硬件结构图如图2 所示。其中，CPU 核心模块是系统软件的运行基础，FLASH 存储器用于存储可执行程序的二进制映像文件，供系统启动时加载到SDRAM 内存空间运行; 由于硬件系统的复杂性，调试模块加强了硬件系统的调试功能; 流量传感器由一对励磁线圈和一对对称分布的检测电极构成。

图2 系统硬件结构图

ARM9 处理器通过与其相连的D/ A 芯片产生低频三值矩形波，励磁线圈接受该低频三值矩形波经功率放大后的励磁信号而产生感应磁场，在电极上产生因流体切割磁力线而产生的感应电动势( 即测量信号) ，并将之送入信号输入模块进行处理，信号输入模块对流量传感器输入的信号进行放大、滤波及A/ D 采样后输入ARM9 处理器。系统由TFT 液晶显示屏提供人性化的菜单显示操作界面，结合键盘进行人机交互; 同时具有以太网、USB 和RS 232 通信接口可输出瞬时流量、累积流量和系统参数。

3 软件系统设计

一个嵌入式Linux 系统从软件的角度来看，通常可以分为四个层次，如图3 所示。

图3 系统软件总体结构

引导加载程序：包括固化在固件中的Boo t 代码( 可选) ，和Boo t Loader 两大部分。

Linux 内核：特定于嵌入式硬件平台的定制内核以及内核的启动参数。

文件系统：包括根文件系统和建立于FLASH 内存设备之上文件系统，通常采用ramdisk 作为根文件系统。

用户应用程序：特定于用户的应用程序。有时在用户应用程序和内核层之间可能还会包括一个嵌入式图形用户界面。

其中，引导加载程序是嵌入式系统软件开发的第一个环节，它是操作系统和硬件的枢纽，为操作系统内核的启动提供了必要的条件和参数; 引导加载程序的工作是初始化内存以及必要的硬件设备，调用内核加载器。从FLASH 中加载操作系统映像到SDRAM 中，并把控制权交给Linux ; 由Linux 对硬件系统做进一步的初始化并控制应用程序。

基于系统软件结构，在系统的启动过程中有3 个主要软件组件参与其中：引导加载程序、Linux 内核和Init进程。其启动过程如下:

(1) 系统在上电或Reset 之后，A T91RM9200 开始执行存放在NOR FLASH( 系统将0x10000000 映射到0x 00000000，即ARM 的复位向量) 中的引导加载程序。

(2) 引导加载程序初始化CPU 和内存控制器，对系统外设做最小程度的初始化，如初始化LED 和串口等，检测内存并汇报启动中的诊断信息，然后将Linux内核映像解压到SDRAM 中的某个位置并跳转到这个地址，把控制权交给Linux 内核。

(3) Linux 的内核接管执行权后完成一系列的系统初始化和设置，包括设置中断向量，启动内存管理，初始化各个硬件设备，初始化网络协议等，最后建立根文件系统并生成系统进程之父Init 进程。

(4) Init 进程负责启动所有必要的服务和用户应用程序，并进入嵌入式系统的工作状态。

在嵌入式Linux 系统中，必须有固态存储设备来存储可执行的代码，本系统中采用了FLASH 存储器。

在该系统中，系统的存储设备空间分配结构如表1所示。

表1 系统存储空间分配结构

电磁流量计的应用软件设计是根据系统需求，以嵌入式Linux 内核为基础，通过Linux 内核的系统调用接口函数并按照模块化结构实现的。该系统的最大特色在于提供了人性化的彩色液晶显示操作界面和以太网功能，因此在应用软件中是基于MiniGU 1 进行设计的,同时基于Modbus 协议实现以太网功能。

电磁流量计的应用软件整体构架需要考虑多任务和实时性两个方面问题。首先是A/ D 采样和励磁信号输出必须要保证实时性和同步性，这一点可通过

AT91RM9200 的两个定时器来保证，其中一个定时器用于控制D/ A 输出三值矩形方波，另一个定时器用于控制A/ D 采样; 考虑到硬件电路的干扰，在应用

中首先启动D/ A 定时器，然后延迟1/ 8 励磁周期再启动A/ D定时器。对于嵌入式Linux 下应用软件的多任务，可以采用多进程或多线程的方式来实现。应用软件的主程序流程图如图4 所示。

图4 应用软件的主程序流程图

4 系统测试

由于采用了嵌入式系统的新技术，特别是引入了32 位高性能ARM 处理器和嵌入式Linux 操作系统,系统除了具备电磁流量计的基本功能外，还具有更强大

的功能如流量数据文件存储、TFT 彩屏显示以及以太网通讯等传统仪表无法完成的功能。它可以显示实时流量曲线和年、月、日、时、分、秒的实时时间; 采用FLASH 存储器，测量和运行数据存储保护安全可靠;使用Modbus 通讯协议和TCP/ IP 协议，提高系统的网络化程度。

分别对系统的图形用户显示操作界面、大容量的数据存储以及基于Modbus/ TCP 协议网络数据传输等部分进行功能测试。对嵌入式电磁流量计进行了系统测试和实验。结果表明嵌入式电磁流量计不仅具有传统电磁流量计的功能，而且具有流量曲线显示的TFT 彩屏显示操作界面、流量数据文件断电存储和管理以及基于Internet 的远程数据采集和远程控制功能。

5 结语

仪器仪表的发展建立在新型检测系统软硬件平台性能提高基础之上。在传统检领域应用很广的8 位单片机系统由于其性能和资源的局限性，只能完成仪器仪表的基本功能。随着微电子技术的发展及集成电路制造工艺的大幅提高，以高性能、低功耗、低成本等诸多优点的32 位ARM 处理器的出现及其在仪器仪表中的应用，使得仪器仪表更具智能化、人性化和网络化。流量检测仪表的显示方式、通讯方式和数据存储是仪表的重要组成部分。传统电磁流量计在显示方式上一般采用LED 或段式LCD，只能显示数字、字母、汉字和一些粗糙的图案; 在数据存储方面，信息存储一般以二进制方式存储，不具有通用性且存储容量小; 在通讯方式上，一般采用RS 232 或RS 485，其开放性不高。

为了解决了上述不足，本文采用32 位的ARM 处理器和嵌入式Linux 操作系统研制出了具有信息化、图形化和网络化的电磁流量计。它采用T FT 彩色液晶

屏显示方式，不仅可以显示流量数据还可以显示流量曲线，提高了显示的质量和内容; 通过JFFS2 文件系统采用文件的方式进行数据存储，且存储容量可达1 MB。同时可以使用U 盘导出数据文件，增强了用户的信息存储和管理功能; 采用以T CP/ IP 协议为基础的工业以太网通讯方式，使得电磁流量计成为Internet 网络中的独立节点，可实现基于Internet 的远程数据采集和远程控制。

三种常用的嵌入式操作系统分析与比较

三种常用的嵌入式操作系统分析与比较 摘要：提要三种常用的嵌入式操作系统——Palm OS、Windows CE、Linux；在此基础上、分析、比较这三种嵌入式操作系统，给出它们之间的异同点及各自的适用范围。 1 嵌入式系统与嵌入式操作系统 1.1 嵌入式系统 嵌入式系统是以嵌入式计算机为技术核心，面向用户、面向产品、面向应用，软硬件可裁减的，适用于对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性能有严格要求的专用计算机系统。 嵌入式系统应具有的特点是：高可靠性；在恶劣的环境或突然断电的情况下，系统仍然能够正常工作；许多嵌入式应用要求实时性，这就要求嵌入式操作系统具有实时处理能力；嵌入式系统和具体应用有机地结合在一起，它的升级换代也是具体产品同步进行；嵌入式系统中的软件代码要求高质量、高可靠性，一般都固化在只读存储器中或闪存中，也就是说软件要求固态化存储，而不是存储在磁盘等载体中。 1.2 嵌入式操作系统 嵌入式操作系统EOS （Embedded Operating System）是一种用途广泛的系统软件，过去它主要应用于工业控制和国防系统领域。EOS负责嵌入系统的全部软、硬件资源的分配、调度作，控制、协调并发活动；它必须体现其所在系统的特征，能够通过装卸某些模块来达到系统所要求的功能。目前，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。嵌入式操作系统在系统实时高效性、硬件的相关依赖性、软件固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方的，它除具备了一般操作系统最基本的功能，如任务调度、同步机制、中断处理、文件处理等外，还有以下特点： 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口。

嵌入式习题答案

嵌入式习题答案Last revision on 21 December 2020

第一章习题答案 1.什么是嵌入式系统请列举几个常见的嵌入式系统。 答：根据国际电气和电子工程师协会（IEEE）的定义，嵌入式系统是控制、监视或者辅助设备、机器和生产线运行的装置（Devices used to control, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or plants)。这主要是从产品的应用角度加以定义的，由此可以看出嵌入式系统是软件和硬件的综合体，可以涵盖机械等附属装置。 目前被我国科学家普遍认同的定义是：嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁减，对功能、可靠性、成本、体积、功耗要求严格的专用计算机系统。 常见的嵌入式系统：手机，DVD，路由器，核磁共振仪，全自动洗衣机。 2.嵌入式系统与通用计算机有哪些区别 答：(1) 以应用为中心；(2) 以计算机技术为基础(3) 软件和硬件可裁减(4) 对系统性能要求严格（5）软件的固件化（6）需要专用的开发工具 3.嵌入式系统的发展分为哪几个阶段 答：第一阶段：无操作系统的嵌入算法阶段。第二阶段：以嵌入式CPU为基础，以简单操作系统为核心的嵌入式系统。第三阶段：以嵌入式操作系统为标志的嵌入式系统。第四阶段：以基于Internet为标志的嵌入式系统。 4.请列举嵌入式系统的主要应用领域。 答：（1）工业控制领域（2）交通运输领域（3）消费电子产品（4）家电领域（5）通信领域（6）商业和金融领域（7）环境监测领域（8）医疗领域（9）建筑领域（10）军事国防领域（11）航天航空领域

微型计算机系统期末习题答案

8086微型计算机系统考试题目答案 一、填空题（每空1分,共20分） 1、微型计算机硬件系统可分成为 CPU 、存储器和 I/O接口三大模块，模块之间通过总线连接而成。在系统与输入/输出设备之间，必须通过I/O接口相连接。 2、目前计算机系统主要有两种体系结构，它们分别是冯.诺依曼和哈弗，有更高运行效率的是哈弗。 3、已知X=68，Y=-12，若用8位二进制数表示，则[X＋Y]补＝50H，此时，CF=_０__；[X－Y]补＝ 38H/56D， OF=_0__。 4、8086 CPU的基本总线周期包含了 4个T状态。 5、I/O端口地址有两种编址方式，它们分别是独立编址和存储统一编址；接口电路中，输入端口必须具有缓冲功能，而输出端口必须具有锁存功能。 6、硬件中断可分为可屏蔽中断_和__ 非屏蔽中断两种。 7、8086/8088 CPU响应可屏蔽中断的条件是_IF=1 。 8、通用微型计算机的CPU由 _微处理器、存储器以及I/O接口电路 _组成，8086CPU按照结构有_EU和BIU _2个独立的处理部件组成。 9、计算机最常用的数据编码是补码，若机器字长为8位，则十进制数-128的补码是10000000B ; 若有带符号数X=01H，Y=81H，则由计算机作8位减法运算X-Y后，累加器中的数是10000000B ,借位标志CF= 1 、符号标示SF=__1___、溢出标志OF=__ 1__。由此可判断结果真值应为-128 10. 8086/8088 CPU在RESET信号到来后其CS和IP的值分别为_ FFFFH和0000H 。 11. CPU与外设传送数据时，输入/输出控制方式有_ 无条件方式 _，_ 查询方式 _，中断方式和__ DMA方式。 12. 8086 CPU响应一个可屏蔽中断请求时，将向外设发送两个中断响应脉冲，通过数据总线读入中断类型码。 13. INTEL 8253采用BCD码计数时，其最大计数值为__ 0000H ，此时的计数初值为__10000D 二、选择题 1．判断两个无符号数加法运算是否溢出的标志是_D__ A. ZF ; B. SF; C. CF; D. OF 2．8086CPU在计算物理地址时，应将段地址____C___。 A.左移1位； B.右移1位； C.左移4位； D.右移4位 3．INTEL 8088/8086 CPU 由____D_组成。 A 通用寄存器、专用寄存器和ALU; B．ALU、FR及8个16位通用寄存器 C CS、ES、SS、DS及IP、指令队列; D EU和BIU 4．下列4种描述中正确的是__B _。 A．汇编语言只由指令语句构成。 B．汇编语言语句包括指令语句和伪指令语句和宏指令语句。 C．指令语句和伪指令语句都能经汇编程序翻译成机器代码。 D．指令语句和伪指令语句都不能经汇编程序翻译成机器代码。 5. 已知内存单元（20510H）=31H，（20511H）=32H，（30510H）=42H，（30511H）=43H，且AX = 3A7BH，DS=2000H, SS=3000H, BP = 0500H，则执行MOV AL, [BP+10H]后AX= D。 A. 3A31H B. 3231H C. 427BH D. 3A42H 6．一微机系统采用一片8259A，若8259A设置为普通全嵌套、非缓冲、非自动中断结束等方式，并将ICW2设置为08H，

LInux 嵌入式操作系统期末试题

1.简答题：请简单概括什么是嵌入式系统、并举出嵌入式系统的特点；（6分） 答: 嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可剪裁，适用于应用系统，对功能、可靠性、成本、体积、功耗等方面有特殊要求的专用计算机系统； 其特点如下： (1)嵌入式系统是面向特定系统应用的。 (2)嵌入式系统涉及计算机技术、微电子技术、电子技术、通信和软件等各个行业； 是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统； (3)嵌入式系统的硬件和软件都必须具有高度可定制性；只有这样才能适应嵌入式系 统应用的需要，在产品价格和性能方面具备竞争力； (4)嵌入式系统的生命周期相当长。 (5)嵌入式系统不具备本地系统开发能力，通常需要有一套专门的开发工具和环境。 2.嵌入式操作系统的优势：1.低成本开发系统 2.可应用多种硬件平台 3.可定制内核 4. 性能优异 5.良好的网络支持 3.linux文件类型：1.普通文件 2.目录文件 3.链接文件 4.设备文件 a.块设备文件（硬 盘：/dev/hda1）b.字符设备（串行端口接口设备） 4.linux文件属性：访问权限：r:可读w:可写x:可执行用户级别：u:文件拥有者g:所 属用户组 o:其他用户第一个字符显示文件类型：-普通d目录 l 链接… 5.简答题：（6分） linux目录结构：/bin 存放linux常用操作命令的执行文件（二进制文件） /boot 操作系统启动时所需要的程序 /dev Linux系统中使用的外部设备 /etc 系统管理时所需要的各种配置文件和子目录 /etc/rc.d Linux启动和关闭时要用到的脚本 /etc/rc.d/init Linux默认服务的启动脚本 /home 系统中默认用户工作根目录 /lib 存放系统动态链接共享库 /mnt软驱、光驱、硬盘的挂载点 /proc存放系统核心与执行程序所需信息、 /root超级用户登陆时的主目录 /sbin 存放管理员常用系统管理程序 /usr存放用户应用程序和文件 /var存放日志信息（答六点即可） 6.编写一个shell文件:创建studen01 –student30这30个用户，用户组为class1，之 后编写shell文件，删除所有用户

常见的嵌入式操作系统

常见的嵌入式操作系统 分类：嵌入式操作系统2012-12-11 10:06 459人阅读评论(1) 收藏举报嵌入式操作系统 嵌入式操作系统与通用的操作相比较主要特点在于： 1．小内核，稳定可靠。 2．需要可装卸、可裁剪，以便能灵活应对各种不同的硬件平台。 3．面向应用，强实时性，可用于各种设备控制当中。 国际上常见的嵌入式操作系统大约有40种左，右如：Linux、uClinux、WinCE、PalmOS、Symbian、eCos、uCOS-II、VxWorks、pSOS、Nucleus、ThreadX 、Rtems 、QNX、INTEGRITY、OSE、C Executive 。他们基本可以分为两类，一类是面向控制、通信等领域的实时操作系统，如windriver公司的vxworks、isi的psos、qnx系统软件公司的qnx、ati的nucleus等；另一类是面向消费电子产品的非实时操作系统，这类产品包括个人数字助理(pda)、移动电话、机顶盒、电子书、webphone等，系统有Microsoft的WinCE，3Com 的Palm，以及Symbian和Google的Android等。 一、VxWorks VxWorks操作系统是美国WindRiver公司于1983年设计开发的一种嵌入式实时操作系统（RTOS），是T ornado嵌入式开发环境的关键组成部分。良好的持续发展能力、高性能的内核以及友好的用户开发环境，在嵌人式实时操作系统领域逐渐占据一席之地。VxWorks具有可裁剪微内核结构；高效的任务管理；灵活的任务间通讯；微秒级的中断处理；支持POSIX 1003．1b实时扩展标准；支持多种物理介质及标准的、完整的TCP/IP网络协议等。 然而其价格昂贵。由于操作系统本身以及开发环境都是专有的，价格一般都比较高，通常需花费10万元人民币以上才能建起一个可用的开发环境，对每一个应用一般还要另外收取版税。一般不通供源代码，只提供二进制代码。由于它们都是专用操作系统，需要专门的技术人员掌握开发技术和维护，所以软件的开发和维护成本都非常高。支持的硬件数量有限。 二、Windows CE Windows CE与Windows系列有较好的兼容性，无疑是Windows CE推广的一大优势。其中WinCE3.0是一种针对小容量、移动式、智能化、32位、了解设备的模块化实时嵌人式操

ARM的十一种嵌入式操作系统

ARM的十一种嵌入式操作系统 ARM的十一种嵌入式操作系统 嵌入式LINUX 嵌入式Linux是将日益流行的Linux操作系统进行裁剪修改，使之能在嵌入式计算机系统上运行的一种操作系统。Linux做嵌入式 的优势，首先，Linux是开放源代码;其次，Linux的内核小、效率高，可以定制，其系统内核最小只有约134KB;第三，Linux是免费 的OS,Linux还有着嵌入式操作系统所需要的很多特色，突出的就是Linux适应于多种CPU和多种硬件平台而且性能稳定，裁剪性很好，开发和使用都很容易。同时，Linux内核的结构在网络方面是非常 完整的，Linux对网络中最常用的TCP/IP协议有最完备的支持。提 供了包括十兆、百兆、千兆的以太网络，以及无线网络， TokenRing(令牌环网)、光纤甚至卫星的支持。 移植步骤：1.Bootloader的移植;2.嵌入式Linux操作系统内核 的移植;3.嵌入式Linux操作系统根文件系统的创建;4.电路板上外 设Linux驱动程序的编写。 WinCE WinCE是微软公司嵌入式、移动计算平台的基础，它是一个开放的、可升级的32位嵌入式操作系统，是基于掌上型电脑类的电子设 备操作系统，它是精简的Windows95,WinCE的图形用户界面相当出色。WinCE是从整体上为有限资源的平台设计的多线程、完整优先权、多任务的操作系统。它的模块化设计允许它对于从掌上电脑到 专用的工业控制器的用户电子设备进行定制。操作系统的基本内核 需要至少200K的ROM。 一般来说，一个WinCE系统包括四层结构：应用程序、WinCE内 核映像、板级支持包(BSP)、硬件平台。而基本软件平台则主要由

基于Linux嵌入式操作系统的研究

基于Linux 嵌入式操作系统的研究 李红卫１，潘瑜１，王树亮２，薛小锋１ （１．江苏技术师范学院计算机科学与工程学院，江苏常州２１３００１； ２．江苏技术师范学院图书馆，江苏常州２１３００１） 摘要：从Ｌｉｎｕｘ内核实时性、实时调度策略以及时钟细粒度定时器三个方面，对Ｌｉｎｕｘ嵌入式实时化技术进行了探讨。在内核中插入抢占点或采用双内核系统，改善Ｌｉｎｕｘ的实时性能；通过动态优先级提高实时任务的调度性能；通过增加时钟中断频率或采用实时时钟一次性模式，实现时钟细粒度。 关键词：Ｌｉｎｕｘ；嵌入式系统；实时性；进程调度 中图分类号：ＴＰ３１６．２文献标识码：Ａ ０引言 嵌入式系统是集软硬件于一体可独立工作的计算机系统，它通常是更大系统中一个完整的部分［１］。 在早期的嵌入式系统设计中一般不包含操作系统，但当系统越来越复杂、应用范围越来越广泛时，没有操作系统已成为系统开发的最大障碍；因此，在嵌入式系统的发展中，出现了各种各样的商用嵌入式操作系统。嵌入式操作系统的出现改变了以往嵌入式软件设计只能针对具体的应用从头做起，使嵌入式系统的开发方法更具科学性；同时，采用嵌入式操作系统提高了系统的开发效率，减少了开发的工作量，增强了软件的可移植性。操作系统成为嵌入式系统的核心，是一个时代的特征，也是嵌入式系统从简单的单片机、微处理器走向愈来愈复杂的嵌入式ＳＯＣ和ＣＰＵ的自然体现［２］。开源Ｌｉｎｕｘ操作系统的出现，给嵌入式操作系统的发展带来生机，将Ｌｉｎｕｘ应用于嵌入式系统开发环境中已十分广泛；但就目前而言，嵌入式Ｌｉｎｕｘ的研究成果与市场的真正需求仍有一段差距，还需要在嵌入式Ｌｉｎｕｘ系统的实时性、进程调度等方面对其进行不断的改进和完善。 １改造Ｌｉｎｕｘ为嵌入式操作系统的分析 实时系统最重要的特征是实时性，实时性是指系统对外部事件的响应和处理要在一个给定的时间内 完成，即计算必须在到达死线（ｄｅａｄｌｉｎｅ）前完成［１］。根据丢失死线的容忍程度可将实时系统分为硬实时系 统和软实时系统：硬实时系统必须保证任务在到达死线之前完成，丢失死线将会引发灾难；软实时系统能保证任务在死线之前完成，但死线的丢失并不会带来致命的错误。 在大多数嵌入式系统应用中往往要求系统具有实时性。虽然Ｌｉｎｕｘ是一个分时操作系统，但其符合ＰＯＳＩＸ１００３．１ｂ关于实时扩展部分的标准，尤其Ｌｉｎｕｘ２．６的推出给嵌入式系统以及实时系统的应用带来生机。将Ｌｉｎｕｘ改造为嵌入式实时操作系统具有（１）Ｌｉｎｕｘ功能强大、（２）开放源码、（３）支持多种硬件平台、（４） 收稿日期：２００６－０２－２１；修回日期：２００６－０４－０３ 基金项目：江苏技术师范学院科研基金资助项目（ＫＹＹ０４００１） 作者简介：李红卫（１９６６－），男，山西阳城人，江苏技术师范学院计算机科学与工程学院副教授。 ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＪＩＡＮＧＳＵＴＥＡＣＨＥＲＳＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ江苏技术师范学院学报 Ａｐｒ．，Ｖｏｌ．１２，Ｎｏ．２２００６ ２００６年４月第１２卷第２期

嵌入式系统课后答案马维华

第1章嵌入式系统概述 1,什么是嵌入式系统嵌入式系统的特点是什么 嵌入式系统概念: (1) IEEE对嵌入式系统的定义:用于控制,监视或者辅助操作机器和设备的装置. (2)一般定义:以应用为中心,以计算机技术为基础,并且软硬件可裁剪,适用于应用系统对功能,可靠性,成本,体积,功耗有严格要求的专用计算机系统. 嵌入式系统的特点: (1) 专用的计算机系统 (2) 必须满足环境要求 (3) 必须能满足对象系统的控制要求 (4) 是集成计算机技术与各行业应用的集成系统 (5) 具有较长的生命周期 (6) 软件固化在非易失性存储器中 (7) 必须能满足实时性要求 (8) 需要专用开发环境和开发工具 2,简单分析几种嵌入式操作系统的主要特点,包括嵌入式Linux,Windows CE,uCOS II 及VxWorks. (1)嵌入式Linux:有多个主流版本,根据应用需求,性能略有差别.μCLinux是Linux小型化后,适合于没有MMU的微处理器芯片而裁剪成的操作系统,μCLinux保持了传统Linux操作系统的主要特性,包括稳定,强大的网络和文件系统的支持,μCLinux裁剪了大量的Linux内核以缩小尺寸,适合像512KB RAM,1MB Flash这样小容量,低成本的嵌入式系统.RT_Linux即能兼容通常的Linux,又能保证强实时性. (2)Windows CE:开发平台主要为WinCE Platform Builder,有时也用EVC环境开发一些较上层的应用.WinCE开发难度远低于嵌入式Linux,实时性略低,常用于手机,PDA等手持设备中. (3)uCOS II:结构小巧,抢先式的实时嵌入式操作系统,具有执行效率高,占用空间小,可移植性强,实时性能好和可扩展性能等优点.主要用于小型嵌入式系统. (4) VxWorks: 集成开发环境为Tornado,Vxworks因出现稍早,实时性很强,并且内核可极微(最小8K),可靠性较高等.通常应用在通信设备等实时性要求较高的系统中. 第2章嵌入式处理器体系结构 1,具体说明ARM7TDMI的含义,其中的T,D,M,I分别代表什么 ARM7TDMI是ARM7处理器系列成员之一,采用V4T版本指令.T表示Thumb,该内核可从16位指令集切换到32位ARM指令集;D表示Debug,该内核中放置了用于调试的结构,支持片内Debug调试;M表示Multiplier,支持位乘法;I表示Embedded ICE ,内含嵌入式ICE宏单元,支持片上断点和观察点. 2,ARMV4及以上版本的CPSR的哪一位反映了处理器的状态若CPSR=0x000000090,分析系统状态.CPSR=0x000000090表示当前处理器工作于ARM状态,系统处于用户模式下. CPSR的BIT5(T)反映当前处理器工作于ARM状态或Thumb状态. 3,ARM有哪几个异常类型,为什么FIQ的服务程序地址要位于0x1C 在复位后,ARM处理器处于何种模式,何种状态 ARM的7种异常类型:复位RESET异常,未定义的指令UND异常,软件中断SWI异常,指令预取中止PABT异常,数据访问中止DABT异常,外部中断请求IRQ异常,快速中断请求FIQ 异常.在有快速中断发生时,CPU从0x1C处取出指令执行.ARM复位后处于管理模式,工作于ARM状态. 4,为什么要使用Thumb模式,与ARM代码相比较,Thumb代码的两大优势是什么

嵌入式操作系统精彩试题集61374

第一章嵌入式系统概论 一.填空 1. 嵌入式系统是以嵌入式应用为目的、以计算机技术为基础的计算机系统。 2. 计算机系统按应用可以分为通用计算机系统和嵌入式计算机系统。 3. 嵌入式系统按软件结构可分为嵌入式单线程系统和嵌入式事件驱动系统。 4. 嵌入式系统按是否具有实时性能可分为嵌入式非实时系统和嵌入式实时系统。 5. 嵌入式实时系统除具有嵌入式系统的基本特征外，还具实时性和可靠性的重要特点。 6. 嵌入式系统的硬件架构是以嵌入式处理器为中心，由存储器，I/O设备，通信模块以及电源等必要的辅助接口组成。 7. 嵌入式系统的软件通常固态化存储在ROM、FLASH或NVRAM中。 8. 嵌入式系统的开发由于受到系统资源开销的限制，通常采用交叉开发环境。 9. 嵌入式系统开发采用的交叉开发环境是由宿主机和目标机组成的。 10. 嵌入式系统的设计是使用一组物理硬件和软件来完成所需功能的过程。 二.选择 1. 以下哪一项不属于嵌入式操作系统（C） A．VxWorks B. WinCE C. BSD D. uClinux 2. 以下关于嵌入式系统说确的是（A） A．以开发为中心 B 对实时，成本，功耗要求严格 C．软硬件协同 D 软件可剪裁 3. 以下关于嵌入式系统说确的是（A） A．嵌入的系统中可以共存多个嵌入式系统 B．对高性能要求严格

C．软硬件缺乏协同 D．不要时性 4. 对响应时间有严格要求的嵌入式系统是（A） A.嵌入式实时系统 B.嵌入式多线程系统 C.嵌入式多核系统 D.嵌入式轮转询问系统 5. 以下哪一项属于嵌入式系统不具备的特点（B） A.采用专用处理器 B. 跨平台可移植 C.软硬件协同一体化 D.小型化与有限资源 6. 嵌入式系统硬件的核心是（B） A.存储器 B.嵌入式微处理器 C.嵌入式微控制器 D.BSP 7. 嵌入式系统的软件部分不包括(A) A．DSP B.嵌入式操作系统 C.设备驱动程序D.应用程序 8. 对性能要求高的嵌入式系统是（C） A.嵌入式实时系统 B.嵌入式多线程系统 C.嵌入式多核系统 D.嵌入式轮转询问系统 9. 嵌入式应用软件的开发阶段不包括（D） A．交叉编译和 B.开发环境的建立 C．联机调试 D.应用程序模块加载 10. 为了提高执行速度和系统可靠性，嵌入式系统中的软件一般都保存在（A） A．存储器芯片 B.磁盘 C.cache D.CDROM

LInux嵌入式操作系统期末试题

简答题：请简单概括什么是嵌入式系统、并举出嵌入式系统的特点；（6分） 答: 嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可剪裁，适用于应用系统，对功能、可靠性、成本、体积、功耗等方面有特殊要求的专用计算机系统； 其特点如下： (1)嵌入式系统是面向特定系统应用的。 (2)嵌入式系统涉及计算机技术、微电子技术、电子技术、通信和软件等各个行业； 是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统； (3)嵌入式系统的硬件和软件都必须具有高度可定制性；只有这样才能适应嵌入式系统应用的需要，在产 品价格和性能方面具备竞争力； (4)嵌入式系统的生命周期相当长。 (5)嵌入式系统不具备本地系统开发能力，通常需要有一套专门的开发工具和环境。 嵌入式操作系统的优势：1.低成本开发系统 2.可应用多种硬件平台 3.可定制内核 4.性能优异 5.良好的网络支持 linux文件类型：1.普通文件2.目录文件3.链接文件4.设备文件a.块设备文件（硬盘：/dev/hda1）b.字符设备（串行端口接口设备） linux文件属性：访问权限：r:可读w:可写x:可执行用户级别：u:文件拥有者g:所属用户组o:其他用户第一个字符显示文件类型：- 普通 d 目录 l 链接… 简答题：（6分） linux目录结构：/bin 存放linux常用操作命令的执行文件（二进制文件） /boot 操作系统启动时所需要的程序 /dev Linux系统中使用的外部设备 /etc 系统管理时所需要的各种配置文件和子目录 /etc/rc.d Linux启动和关闭时要用到的脚本 /etc/rc.d/init Linux默认服务的启动脚本 /home 系统中默认用户工作根目录 /lib 存放系统动态链接共享库 /mnt软驱、光驱、硬盘的挂载点 /proc存放系统核心与执行程序所需信息、 /root超级用户登陆时的主目录 /sbin 存放管理员常用系统管理程序 /usr存放用户应用程序和文件 /var存放日志信息（答六点即可） 编写一个shell文件:创建studen01 –student30这30个用户，用户组为class1，之后编写shell文件，删除所有用户 操作步骤:1.打开Terminal（终端）： 2.输入vi shell 3.输入i 进入编辑模式 4.输入 #!/bin/bash groupadd class1 for((i=1；i<10;i++)) do username=student0$i

五大适合STM32的嵌入式操作系统

五大适合STM32的嵌入式操作系统 基于STM平台且满足实时控制要求操作系统，有以下5种可供移植选择。分别为μClinux、μC／OS-II、eCos、FreeRTOS和都江堰操作系统(djyos)。下面分别介绍这五种嵌入式操作系统的特点及不足。1、μClinuxμClinux是一种优秀的嵌入式Linux版本，其全称为micro-control Linux，从字面意思看是指微控制Linux。同标准的Linux相比， μClinux的内核非常小，但是它仍然继承了Linux操作系统的主要特性，包括良好的稳定性和移植性、强大的网络功能、出色的文件系统支持、标准丰富的API，以及TCP／IP网络协议等。因为没有MMU内存管理单元，所以其多任务的实现需要一定技巧。 μClinux在结构上继承了标准Linux的多任务实现方式，分为实时进程和普通进程，分别采用先来先服务和时间片轮转调度，仅针对中低档嵌入式CPU特点进行改良，且不支持内核抢占，实时性一般。 在内存管理上由于μClinux是针对没有MMU的处理器设计的，不能使用处理器的虚拟内存管理技术，只能采用实存储器管理策略。系统使用分页内存分配方式，在启动时对实际存储器进行分页。系统对内存的访问是直接的，操作系统对内存空间没有保护，多个进程可共享一个运行空间，所以，

即使是一个无特权进程调用一个无效指针也会触发一个地 址错误，并有可能引起程序崩溃甚至系统崩溃。 μClinux操作系统的中断管理是将中断处理分为两部分：顶半处理和底半处理。在顶半处理中，必须关中断运行，且仅进行必要的、非常少、速度快的处理，其他处理交给底半处理；底半处理执行那些复杂、耗时的处理，而且接受中断。因为系统中存在有许多中断的底半处理，所以会引起系统中断处理的延时。 μClinux对文件系统支持良好，由于μClinux继承了Linux完善的文件系统性能，它支持ROMFS、NFS、ext2、MS-DOS、JFFS等文件系统。但一般采用ROMFS文件系统，这种文件系统相对于一般的文件系统(如ext2)占用更少的空间。但是ROMFS文件系统不支持动态擦写保存，对于系统需要动态保存的数据须采用虚拟RAM盘／JFFS的方法进行处理。在对硬件的支持上，由于μClinux继承了Linux的大部分性能，所以至少需要512KB的RAM空间，lMB的ROM／Flash 空间。 在μClinux的移植方面，。μClinux是Linux针对嵌入式系统的一种改良，其结构比较复杂。移植μClinux，目标处理器除了需要修改与处理器相关的代码外，还需要足够容量的外部ROM和RAM。 综上可知，μClinux最大特点在于针对无MMU处理器设计，

嵌入式操作系统期末考试答案

填空 1、嵌入式系统是以应用为中心、以计算机技术为基础、软硬件可裁剪、适用于应用系统，对(功能)、(可靠性)、(成本)、(体积)、(功耗)严格要求的专用计算机系统。 2、嵌入式系统开发采用的交叉开发环境是由(宿主机)和(目标机)组成的。 3、挂载设备到文件系统的命令是(mount)，从文件系统中卸载设备命令是(umounts)。 4、在系统提示符号输入vi及文件名称后，就进入vi全屏幕编辑画面，进入vi之后，是处于 (命令)模式，要切换到(编辑)模式才能够输入文字。 5、GCC的编译流程分为4个步骤，分别为：(预处理)，编译，(汇编)，链接。 6、Linux系统的设备分为三类：(字符设备)、(块设备)和网络设备。 7、操作系统的功能包(处理机管理)、(存储管理)、(设备管理)、(信息管理)、(作业管理)。 选择 1、下面哪点不是嵌入式操作系统的特点。(C) (A)内核精简(B)专用性强(C)功能强大(D)高实时性 2、嵌入式Linux下常用的文件系统不包括以下哪一项(A) (A)nfs(B)romfs(C)yaffs(D)jffs 3、下面关于Shell的说法，不正确的是：(D) (A)操作系统的外壳(B)用户与Linux内核之间的接口程序(C)一个命令语言解释器(D)一种和C语言类似的程序语言 4、在Bootloader（）模式下，目标机可以通过通信手段从主机更新系统。(B) (A)启动加载模式(B)下载模式(C)实时模式(D)保护模式 5、文件exer1的访问权限为rw-r--r--，现要增加所有用户的执行权限和同组用户的写权限，下列命令正确的是: (A) (A)chmoda+xg+wexer1(B)chmod765exer1(C)chmodo+xexer1(D)chmodg+wexer1 6、在vi编辑环境中，下面（）选项不是从命令行模式切换到插入模式。(C) (A)i(B)o(C)ESC(D)a 7、shell变量名命名中不包括()。(D) (A)字母(B)数字(C)下划线(D)括号 8、下列关于字符设备说法不正确的是()。(C) (A)以字节为单位逐个进行I/O操作(B)字符设备中的缓存是可有可无的 (C)支持随机访问(D)字符设备可以通过设备文件节点访问 9、以下哪一项是是硬盘设备文件（）。(B) (A)fd0(B)hda(C)eth1(D)ht0 10、共享内存通信机制的缺点是（）。(B) (A)需要花费额外的内存空间(B)需要使用额为的同步机制 (C)需要额外硬件支持(D)通信过程中需要反复读取内存，时间开销大 简答题 1.嵌入式操作系统在哪些方面较为突出的特点并请列举出4种目前较常用的手机嵌入 式操作系统。 四个方面：系统实时高效性硬件的相关依赖性软件固态化应用的专用性 四种手机操作系统：Window Mobile SymbianOSAndriod OSE

微型计算机原理作业第六章习题与思考题

第六章习题与思考题 典型例题解析 例6-1 试述PC微机中断系统的分类与特点。 答：PC微机系统中断包括硬件（外部）中断和软件（内部）中断两大类。硬件中断包括不可屏蔽中断NMI和可屏蔽中断INTR。它们都由外部硬件产生。软件中断包括软件中断INT nH和CPU内部特殊中断，它们由内部中断指令或执行程序过程中出现异常产生的。软件中断又有DOS中断和BIOS中断之分。 硬件中断的特点是： （1）硬中断是外部事件而引起的中断，因此，硬件中断具有随机性和突发性。 （2）在硬件中断响应周期，CPU需要发中断回答信号(非屏蔽硬件中断不发中断回答信号)。 （3）硬件中断的中断号由中断控制器提供(非屏蔽硬件中断的中断号由系统指定为02H) （4）硬件中断一般是可屏蔽的(非屏蔽硬件中断是不可屏蔽的)。 软件中断的特点是： （1）软件中断是执行中断指令而产生的，无需外部施加中断请求信号。在程序需要调用某个中断服务程序时，只要安排一条相应中断指令，就可转去执行所需要的中断程序，因此，中断的发生不是随机的，而是由程序安排好的。 （2）在软件中断响应周期，CPU不需要发中断回答信号。 （3）软件中断的中断类型号是在指令中直接给出，因此，不需要使用中断控制器。 （4）软件中断是不可屏蔽的。 例6-2 试述可编程控制器8259A的作用。 答：可编程控制器8259A在协助CPU处理中断事务中所起的作用主要是： （1）接受和扩充外部设备的中断请求。外设的中断请求，并非直接送到CPU，而是通过8259A接受进来，再由它向CPU提出中断请求。一片8259A可授受8个中断请求，经过级联可扩展到8片8259A，能接受64个中断请求。 （2）进行中断优先级排队。外设的中断优先级排队，并不是CPU安排，而是由8259A安排的。即由8259A中断请求输入引脚（IR）的编号决定的。连到IR0上的外设中断优先级最高，连到IR7上的外设中断优先级最低。 （3）向CPU提供中断类型号。其过程是先在8259A初始化时，将中断源的中断类型号写入8259A的ICW2，当CPU响应中断，进入中断响应周期，用中断回答信号INTA2，再从8259A读取这个中断类型号。 例6-3 试述中断向量表的作用及构成。 答：中断向量也即中断服务程序入口地址，系统中所有的中断服务程序入口地址集中起来放到存储器的某一区域内，这个存放中断向量的存储区就叫中断矢量表。中断向量表提供了每一个中断服务程序唯一的确定的入口地址，该入口地址包括4个字节，低2个字节的内容为中断服务程序的偏移地址IP，高2个字节的内容为中断服务程序的段基值CS。.把系统中所有的中断向量集中起来存入到存储器的某一存储区内，这个存放中断向量的存储区就叫中断向量表或中断服务程序入口地址表（中断服务程序首址表）。实模式下，规定把存储器的0000~3FFH共1024个地址单元作为中断向量存储区。

嵌入式操作系统及编程试题(B)答案

《嵌入式操作系统及编程》考试试卷（B卷）参考答案 一、填空题（每空1分，共10分） 1、嵌入式硬件系统，嵌入式软件系统。 2、Windows CE; uClinux（或Linux）。VxWorks，uC/OSII。 3、C++ 4、tar -zcf mydir.tar.bz2 mydir，tar -zxvf mydir.tar.bz2 5、make 二、选择题（每题2分，共20分） 1、C 2、C 3、B 4、A 5、B 6、A 7、B 8、D 9、B 10、A 三、简答题（每题7分，共49分） 1、以应用为中心，以计算机技术为基础，软件硬件可剪裁，（3分）适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。（4分） 2、 （7分） 3、 （7分） 4、（1）解压：tar –zxvf Linux-2.4.18.tar.gz。 （2）修改Makefile文件，其中：SUBARCH :=arm CROSS_COMPILE = arm-linux- （3分）（3）运行make menuconfig; （4）make; （4分）5、（1）tar –jxvf vivi-2410.tar.bz2 （2）cd vivi-2410; （3分）

（3）make menuconfig; （4）make （4分）6、（1）tar -jxvf busybox-1.12.1.tar.bz2 （2）make menuconfig （3）make install （3分）（4）构建根文件系统：创建顶层目录，创建设备节点，创建inittab,创建sysinit脚本。 （5）创建根文件系统映像文件（4分）7、 （7分） 四、应用题（1题10分，2题11分，共21分） 1、（1）运行source x86QT/export.sh建立LCD和设置开发环境变量； （2）运行x86QT/qt-2.3.2/bin/desinger 建立QT的form窗口； （3）保存form窗口到磁盘,如：rbz/win.ui。 （4） vi main.cpp文件到保存的路径rbz下 （5） cd arm2410QT；运行source export.sh （6）创建win.pro工程文件：/root/arm2410QT/tmake-1.13/bin/progen -t app.t -o win.pro （7）创建Makefile文件：/root/arm2410QT/tmake-1.13/bin/tmake -o Makefile win.pro （8）创建bi文件win: make （5分）（9）挂接/usr/lib库到目标机上：mount –t nfs 192.168.0.21:/usr /mnt/yaffs/nfs （10）设置目标机上运行QT程序的环境变量： export QTDIR=/mnt/yaffs/nfs export LD_LIBRARY_PATH=$QTDIR/lib:$LD_LIBRARY_PATH （11）在目标机上运行：./win –qws （5分）2、（1）main.c程序： int main() { int x=1; int y=2; Printf(“%d”,x*y); } （5分）（2） 1）：gcc -E main.c -o outfile1 2）：gcc -S main.c 3）：gcc -c main.c （6分）

嵌入式操作系统的种类与特点

1.3.1 嵌入式操作系统的种类、特点与发展 1．嵌入式操作系统的种类 一般情况下，嵌入式操作系统可以分为两类： 非实时操作系统：面向消费电子产品等领域，这类产品包括个人数字助理（PDA）、移动电话、机顶盒、电子书等。 实时操作系统RTOS（Real-Time Embedded Operating System）：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等。 （1）非实时操作系统 早期的嵌入式系统中没有操作系统的概念，程序员编写嵌入式程序通常直接面对裸机及裸设备。在这种情况下，通常把嵌入式程序分成两部分，即前台程序和后台程序。前台程序通过中断来处理事件，其结构一般为无限循环；后台程序则掌管整个嵌入式系统软、硬件资源的分配、管理以及任务的调度，是一个系统管理调度程序。这就是通常所说的前后台系统。一般情况下，后台程序也叫任务级程序，前台程序也叫事件处理级程序。在程序运行时，后台程序检查每个任务是否具备运行条件，通过一定的调度算法来完成相应的操作。对于实时性要求特别严格的操作通常由中断来完成，仅在中断服务程序中标记事件的发生，不再做任何工作就退出中断，经过后台程序的调度，转由前台程序完成事件的处理，这样就不会造成在中断服务程序中处理费时的事件而影响后续和其它中断。 实际上，前后台系统的实时性比预计的要差。这是因为前后台系统认为所有的任务具有相同的优先级别，即是平等的，而且任务的执行又是通过FIFO队列排队，因而对那些实时性要求高的任务不可能立刻得到处理。另外，由于前台程序是一个无限循环的结构，一旦在这个循环体中正在处理的任务崩溃，使得整个任务队列中的其它任务得不到机会被处理，从而造成整个系统的崩溃。由于这类系统结构简单，几乎不需要RAM/ROM的额外开销，因而在简单的嵌入式应用被广泛使用。 （2）实时操作系统 所谓实时性，就是在确定的时间范围内响应某个事件的特性。而实时系统是指能在确定的时间内执行其功能并对外部的异步事件做出响应的计算机系统。其操作的正确性不仅依赖于逻辑设计的正确程度，而且与这些操作进行的时间有关。“在确定的时间内”是该定义的核心。也就是说，实时系统是对响应时间有严格要求的。 实时系统对逻辑和时序的要求非常严格，如果逻辑和时序出现偏差将会引起严重后果。实时系统有两种类型：软实时系统和硬实时系统。软实时系统仅要求事件响应是实时的，并不要求限定某一任务必须在多长时间内完成；而在硬实时系统中，不仅要求任务响应要实时，而且要求在规定的时间内完成事件的处理。通常，大多数实时系统是两者的结合。实时应用软件的设计一般比非实时应用软件的设计困难。实时系统的技术关键是如何保证系统的实时性。实时操作系统可分为可抢占型和不可抢占型两类。 嵌入式实时操作系统在目前的嵌入式应用中用得越来越广泛，尤其在功能复杂、系统庞大的应用中显得愈来愈重要。 从某种意义上说，没有操作系统的计算机（裸机）是没有用的。在嵌入式应用中，只有把CPU嵌入到系统中，同时又把操作系统嵌入进去，才是真正的计算机嵌入式应用。 操作系统的实时性在某些领域是至关重要的，比如工业控制、航空航天等领域。想像飞机正在空中飞行，如果嵌入式系统不能及时响应飞行员的控制指令，那么极有可能导致空难事故。有些嵌入式系统应用并不需要绝对的实时性，比如PDA播放音乐，个别音频数据丢失并不影响效果。这可以使用软实时的概念来衡量。

嵌入式系统试题闭卷及答案

《嵌入式系统》试题 闭卷答题时间:30分钟 一、填空题(请将答案填入题后括号中)：共10小题，每小题2分，满分20分。 1、一般而言，嵌入式系统的构架可以分为4个部分：分别是（）、存储器、输入/输出和软件，一般软件亦分为操作系统相关和（）两个主要部分。 2、根据嵌入式系统使用的微处理器，可以将嵌入式系统分为嵌入式微控制器，（），（）以及片上系统。 3、操作系统是联接硬件与应用程序的系统程序，其基本功能有（）、进程间通信、（）、I/O资源管理。 4、从嵌入式操作系统特点可以将嵌入式操作系统分为（）和分时操作系统，其中实时系统亦可分为（）和软实时系统。 5、内核负责管理各个任务，或者为每个任务分配CPU时间，并且负责任务之间的（），内核的基本服务是（）。 6、嵌入式开发一般采用（）方式，其中宿主机一般是指（）。 7、哈佛体系结构数据空间和地址空间（），ARM7TDMI采用（）的内核架构,ARM920T采用（）的内核架构。 采用（）级流水线结构，ARM920TDMI采用（）级流水线。 9.按操作系统的分类可知，Dos操作系统属于顺序执行操作系统，Unix 操作系统属于（）操作系统，VxWorks属于（）操作系统。 10、ARM7TDMI中，T表示支持16位Thumb指令集，D表示（），M表示内嵌乘法器Multiplier，I表示（），支持在线断点和调试。 二、选择题(请将答案填入题后括号中)：共10小题，每小题2分，满分20分。 1、要使CPU能够正常工作，下列哪个条件不是处理器必须满足的。（） (A)处理器的编译器能够产生可重入代码（B）在程序中可以找开或者关闭中断(C)处理器支持中断，并且能产生定时中断（D）有大量的存储空间 2、下面哪种操作系统最方便移植到嵌入式设备中。（） (A)DOS （B）unix (C)Windowsxp （D）linux 3、下面哪个选项不是SUB设备的特点。（） (A)串行通信方式（B）不可热拨插 (C)分HOST、DEVICE和HUB （D）通信速率比RS232快 4、下面哪种嵌入式操作系统很少用于手机终端设备上。（） (A)Symbian （B）WinCE (C)uc/os （D）linux 5、以下哪项关于SRAM和DRAM的区别是不对。（） (A)SRAM比DRAM慢（B）SRAM比DRAM耗电多 (C)DRAM存储密度比SRAM高得多（D）DRM需要周期性刷新 6、uc/os操作系统不包含以下哪几种状态。（） (A)运行（B）挂起 (C)退出（D）休眠 7、0x07&0x11的运算结果是。（） (A)0x01 （B）0x11 (C)0x17 （D）0x07 8、以下哪种方式不是uc/os操作系统中任务之间通信方式。（） (A)信号量（B）消息队列 (C)邮件（D）邮箱 9、以下哪种方式不是文件系统的格式。（） (A)FAT （B）DOS (C)NTFS （D）Ext 10、在将uc/os操作系统移植到ARM处理器上时，以下哪些文件不需要修改。（） (A) （B） (C) （D）OSTaskInit 三、判断题：共5小题，每小题2分，满分10分。 1、所有的电子设备都属于嵌入式设备。（） 2、冯诺依曼体系将被哈佛总线所取代。（） 3、嵌入式linux操作系统属于免费的操作系统。（） 4、移植操作系统时需要修改操作系统中与处理器直接相关的程序。（） 5、的最大通信速率为12M/S。（） 简答题：共2小题，每小题10分，满分20分。 1、根据嵌入式系统的特点，写出嵌入式系统的定义。 2、试分析实时操作系统的工作状态特点及相互之间的转换。