教案嵌入式-第1章

本章主要介绍相关概念，当前系统的发展历史和技术的主要应用以及市场上最流行的产品，通过典型产品实例使读者了解当前技术的应用状况和研究方向。最后介绍了技术未来的发展趋势。1.1系统定义1.2操作系统1.3技术在工程领域的应用1.4典型应用：

机器人控制系统1.5

技术的发展趋势µC/OS-II操作系统内核VxWorks实时操作系统WinCE操作系统Linux操作系统µC/OS-II是一个可裁减的、源码开放的、结构小巧、可型的实时多任务内核，主要面向中小型嵌入式系统，具有执行效率高、占用空间小、可移植性强、实时性能优良等特点。µC/OS-II中最多可以支持64个任务，分别对应优先级0~63，其中0为最高优先级。实时内核在任何时候都是运行就绪了的最高优先级的任务。µC/OS-II最大程度上使用ANSIC语言开发，现已成功移植到近40多种处理器体系上。Windows CE是针对有限资源的平台而设计的多线程、完整优先权、多任务的操作系统。高度模块化是WinCE的一个特性，有利于对从掌上电脑到 的工业控制器的用户电子设备进行定制。WinCE操作系统的基本内核需要至少200K的ROM，它支持

Win32

API子集、多种用户界面硬件、多种的串行和网络通讯技术、COM/OLE和其他的进程间通讯的先进方法。

公司为WindowsCE提供了Platform

Builder和Embedded

VisualStudio开发工具。Windows

CE

操作系统能提供与PC机类似的图形界面和主要的应用程序。这样只要是对PC机上的Windows比较熟悉的用户，可以很快地使用移植有Windows

CE

操作系统的设备。机器人控制系典型应用：硬件设计RTOS的移植与任务设计系统调试与运行1.4.1硬件设计微控制器

LPC213632kRAM256kFlashJTAG调试接口LCD显示模块电机调速(2)舵机控制

(2)光电编码计数捕获单元CAP(2)电磁铁或继电器(2)外部中断(2)光电检测输入(7)超声波检测输入(2)开关量检测(8)A/D输入(2)D/A输出ISP编程按键输入(2)UART主控制板RTOS的移植与任务设计实时操作系统µC/OS-II在LPC2136下文件配置任务运行机制系统调试与运行µC/OS-II

软/硬件体系应用程序uC/OS-II(与处理器无关的代码)OS_CORE.C

uC/OS-II.COS_MBOX.C

OS_MEM.COS_Q.C

OS_SEM.COS_TASK.C

OS_TIME.CuC/OS-II.HuC/OS-II

设置（与应用相关的代码）OS_CFG.HINCLUDES.HuC/OS-II

移植（与处理器相关的代码）OS_CPU.HOS_CPU_A.ASMOS_CPU_C.C软

件硬

件CPU时钟系统中任务状态转换图睡眠态任务就绪态任务运行态任务中断服务态任务等待状态任务OSFlagPend()OSMboxPend()OSMutexPend()OSQPend()OSSemPend()OSTaskSuspend()OSTimeDly()OSTimeDlyHMSM()中断OSIntExit()OSTaskDel()OSTaskDel()任务的CPU使用权被OSFlagPost()OSMboxPost()OSMboxPostOpt()OSMutexPost()OSQPost()OSQPostFront()OSQPostOpy()OSSemPost()OSTaskResume()OSTimeDlyResume()OSTimeTick()OSStart()OSIntExit()OS_TASK_SW()OSTaskCreate()OSTaskCreateExt()OSTaskDel()在LPC2136下µC/OS-II的文件配置设置堆栈增长方向3个宏（开、关中断及任务切换）与编译器相关的数据类型C语言编写与操作系统相关的函数汇编编写与处理器相关的函数任务划分过程驱动电机1、脉冲编1驱动电机2、脉冲编

2转向舵机（控制机器人的运动方向）任务4任务3七路光电检测（巡地面颜色标记）任务5任务7LCD动态显示（运行状态、参数或出错信息）任务9（避开超声波检测物、 目标点距离）任务6行程开关、微动开关检测（ 或置终止标志）机械手电磁铁（控制机械手开合或拾取物品）任务8监视按键状态任务2起 器人系统（硬件电路及运行参数初始化）任务1多任务机制机器人起动后，第一个应用任务对机器人系统初始化，初始化完成后，这个应用任务被删除。接下来实时系

统开始根据时间片轮转法，进行多任务的执行与切换，实时控制机器人的运行。1.4.3系统调试与运行系统初始化实时控制显示时代的发展使得产品获得了巨大的商机，为同时也对产品提供了广阔的市场前景，生产厂商提出了新的

。设备进行1．随着信息化与数字化的发展，网络互联是未来发展的趋势。未来的

设备为了适应信息化与数字化的发展，网络化成为发展的方向。要进行网络互联，在硬件设计上要提供各种网络通

口

。在应用

方面，要提供可以在设备上安装Web浏览器，实现网页浏览和

数据库的

。2．优化系统软硬件内核，提高系统运行速度，降低功耗和硬件成本。

产品是硬件相结合的设备，为了提高运行速度、降低功耗和成本，要求开发尽量裁剪系统的硬件资源和内核，利用最少的硬件资源和结构实现最多的功能。在实现过程中要不断的优化硬件电路并改进算法，达到最佳的控制功能。微处3．指令级的并行计算技术将引入理器。在工程的实际应用中会出现大量的数据执行相同的运算功能，比如向量计算，这就需要在单个时钟周期内实现多个数据的运算操作。在CPU中设计多个执行部件来完成此功能，这种CPU的架构形式称为单指令流多数据流体系结构，也称之为指令级的并行计算技术。4．

微处理器将会向多核技术发展。无所不在的智能必将带来无所不在的计算，大量的图像信息也需要高速的处理器来处理，面对海量数据，单个处理器可能无法在规定的时间完成处理