交通arm开发培训教程教案nucleus介绍

内容提要概述NucleusPLUS介绍Nucleus开发环境Nucleus—嵌入式实时多任务操作系统产品概况美国ATI（AcceleratedTechnologyInc.）公司出品提供完全源代码，无产品版税（RoyaltiesFree）模块化结构，可随意裁剪支持几乎所有的嵌入式微处理器开发应用非常方便：

无BSP开发 可移植性强目前在源码RTOS市场占据第一位ATI公司简介成长历程1990–发布NucleusRTXforAMD29k1993–第一家商用RTOSforARM61997-第一家商用RTOSforPPC6011998–位列全球增长最快的500家企业之中1999-2000Motorola黄金搭档1999,2000《软件》,位列500强1999,2000《财富》,

位列最快500强1999,2000NucleusEDE,嵌入式产品10佳,电子工业年报,1999AcceleratedTechnology,Inc.成立于1990年平均增长率:70%加入著名的MentorGraphics公司ATI公司简介ATI的使命 Provideembeddedsoftwaredevelopersthewidestchoiceofaffordableproductswithsourcecode.+无产品版税+强而大的公司+全方位的产品线+低价格+源代码+强大的技术支持Nucleus产品线一览系统内核（Kernel）文件系统图形软件包（Grafix）开发工具(Developtools)TCP/IP协议包（NucleusNET）Nucleus产品线一览——

Kernels系统内核(Plus,C++,OSEK)FMMDrivers

FloppySCSIIDEPCMCIAATAPCMCIAPlug&play**Drivers1394/FIREWIRE**SerialPCI#USB**lRe_entrant

DynamicDownload#MemoryMgt.Unit#KernelObjectAccess(NucleusDebug+)CLibrary(NucleusCLIB)DriverRAMFileSystemVGALCDKeyboardTouchScreenMouseBasicServicesDriversGUINucleus产品线一览——

Grafix图形软件包(NucleusGRAFIX)EmailClient#Nucleus产品线一览——

NucleusNet

NetDriversPCMICAEthernetPPPSLIPEmailPOP3ClientSMTP(cli/serv)MIME#TCP/IP软件包(NucleusNET)(Nucleusspan)RIP2OSPF#SpanningTreeJava(NucleusJVi**)SNMPv2TFTPClientHTTPClient#TFTPServerFTPClientFTPserverWebServerSNMPv3RMONv2SNMPv1TelnetRMONv1RMONv1Lite#(NucleusWebservl)Nucleus开发工具GreenHillsDiab-SDSIARParadigmCAD-ULLauterbachEPITaskingARMNucleusMNTEDEUDBMicrosoftDBG+OthersNucleus支持的部分CPUIntel:x86,StrongARM,i960…Motorola:680x0,683xx,68HCxx,PowerPC, ColdFire,M-core…Hitachi:H8/300H,H8S,SH1/2/3/4NEC:V8xxNS: CR16A/B,CR32AOther:C167,TriCore,CPP48k,M16C/80…

ARM:

ARM6/7/9,Atmel,Cirruslogic,Hyundai,Samsung,TIMIPS:Atlas,IDT,Lexra,LSI,NEC,NKK,QED,ToshibaDSP: AD,TI…AnyCPU!Nucleus的应用Nucleus…导航手机路由GPSPDA医疗控制网络汽车电子智能卡通信设备机顶盒工业自动化 81电讯 234军事/航空 13医疗 42消费电子 92计算机/外设 57汽车 23互联网设备 57网络/数据通信 96实验室设备 42办公设备/自动零售业 7其他 308总数 1052Nucleus主要嵌入式市场DesignWinsJanuary1998–March2000NucleusPLUS提供的服务任务间同步NucleusPlus任务控制任务间通信存储器管理中断控制定时器/系统时钟I/O设备驱动操作系统在产品开发中的位置

BoardHardware

BSP

RTOS

ApplicationNucleus操作系统的基本功能任务调度任务通信内存管理中断处理其他功能设备驱动图形协议其他...系统启动和存储空间分配

DevelopmentBasicsStart-crt0.s板级初始化-int.s

操作系统初始化-inc.c应用程序初始化循环调度custom-如中断向量表(.vectors).code-代码段.data-初始化数据段.bss-未初始化数据段.code.data(initialized).vectors.bss(uninitialized)RTOS的基本概念什么是任务（Task）？

Ataskisasemi-independentprogramsegmentwithadedicatedpurpose

任务是具有特定目的的半独立的程序段 任务是Nucleus中最常用的应用程序处理线程任务的属性

状态、优先级、时间片、堆栈、程序指针、寄存器……什么是任务优先级当前的状态堆栈指针......任务的属性、信息都存放在任务控制块中（TCB）PriorityStateStack*任务的属性

状态Ready -就绪，等待执行.Running -正在执行.Suspended-挂起，等待特定的事件触发.Finished -已完成处理.传统单任务的特点：一个任务完成系统全部操作单个执行线索(executethread)单个堆栈空间传统单任务执行

任务调度执行

Asingletask/*Maincontrolofprogram*/main(){…..do_something();…..}/*Afunctiontodosomething*/voiddo_something(){…..}stack多任务模式

任务调度执行

多个任务竞争、并发执行

多个执行线索

多个相互独立的堆栈空间Task3/*Maincontrolofprogram*/main(){do_something();}/*Afunctiontodosomething*/voiddo_something(){}/*Maincontrolofprogram*/main(){do_something();}/*Afunctiontodosomething*/voiddo_something(){}/*Maincontrolofprogram*/main(){do_something();}/*Afunctiontodosomething*/voiddo_something(){}Task2Task1Stack1Stack2Stack3优先级（priority)-反应任务的重要性时间片(time_slice)-任务一次所占用CPU的最长时间.抢占性(preemptive)

-除了被中断抢占外，任务可以无限期的占用CPU。调度控制程序任务调度执行

....最高优先级

(0)最低优先级(255)....TaskList(255)TaskList(0)Task-10Task-20Task-30Task-1255Task-2255Task-3255调度控制程序任务调度执行

基于优先级排列的已创建任务链表机器状态-CPU当前状态(由CPU内部寄存器的值表征）通用寄存器程序计数器状态寄存器其他上下文切换任务调度执行任务之间切换需要保存上下文CPURegister1Register2Register3stackRegister1Register2Register3Register4Register5Register6Register4Register5Register6Register1Register2Register3Register4Register5Register6Register1Register2Register3Register4Register5Register6无条件挂起中断产生时挂起.保存所有的内部寄存器.条件挂起由内核调用产生挂起.只保存相关寄存器任务的挂起任务调度执行任务间通信任务间通信-在两个或多个任务间传递数据Mailboxes -邮箱

Queues -队列Pipes -管道通信方式定长（4个长字）系统开销小在两个或多个任务间一次传递一条消息TaskYTaskX1MessageMailboxes任务间通信容纳多条消息定长或变长用来传送多条消息Queue消息长度以长字为单位，Pipe以字节为单位。TaskYTaskXQueues/Pipes任务间通信任务间同步任务间同步-任务间同步控制Semaphores-信号量（旗语）Events -事件Signals -信号（软中断）同步方式控制对共享资源的访问二元信号量(0,1)任务间同步ProgramExecution获取信号量共享资源释放信号量Event2Event1Event0Task1000事件处理Events任务间同步00000000000000000000000000000000111111当一个任务试图得到事件标志位未置位的事件时，任务将挂起；置位后，任务恢复由任务触发.当Task1、Task2发出一个信号,TaskP中信号处理程序将立即执行.信号处理程序相当于一个超级任务.Signals任务间同步Task2TaskPTask1EPEPsignal_handler{…}分区-提供定长的内存分配和释放存储器管理分区与动态动态-提供变长的内存分配和释放T1T3T2100bytes100bytes100bytes100bytes100bytes100bytes100bytes100bytes100bytes100bytes100bytes100bytesT1T2T3200bytes50bytes100bytes200bytes50bytes100bytes中断是来自设备的一个服务请求（异步）.中断应该在尽可能短的时间内响应.中断处理须有一些必要的上下文保护Device1IX一个外部中断打断一个任务，使自己得到响应interrupt_service_routine(){handle_the_interrupt()}中断服务程序开始启动ISRX中断处理中断的基本概念Nucleus软件方案原型工具（PrototypingTools）嵌入式产品（EmbeddedProducts）开发工具（DevelopmentTools）NucleusMNTNucleusEDENucleusUDBNucleusMNT利用MicrosoftDeveloperStudio在Windows95/NT下适用于所有产品的原型环境完全的原型环境NucleusMNTApplicationPLUSforMNTNETforMNTGRAFIXforMNTPLUSforTargetNETforTargetGRAFIXforTargetNucleusMNT目的开发者可以使用Windows开发环境设计嵌入式应用程序使用两个不同的Nucleus库其一是针对Windows的（MNT）其二是针对Target的但应用程序是相同的ApplicationMNTTargetNucleus库NucleusEDENucleus嵌入式开发环境集成已有的工具.提高效率.所有产品都可集成在NucleusEDE工程中完全的开发环境NucleusEDE与现有工具一起工作.将工程由原型转换成嵌入式应用.生成目标环境可执行代码.主要功能：工程管理浏览现有工具的管理和调用特点MotorolaARMMIPSSHX86ProcessorSupportDevelopmentToolSupportDiab/SDSARM/UDBGNU/UDBGNU/HitachiUDBCAD-ULNucleusUDB同一调试环境用于不同的目标平台.基于Kernel的调试器内核目标资源显示任务相关断点多任务调试混合C/汇编窗口自动追踪…完全的调试环境NucleusUDBMNT,EDE和UDB与NucleusMNT相同的Windows风格原型用NucleusMNT生成目标代码用NucleusEDE调试目标代码用