５．１嵌入式实时操作系统

５．１．１嵌入式系统简介

自从计算机问世以来，在很长一段时间内，它不但价格昂贵而且应用范围也有限。随着微处理器的出现，以微处理器为核心的微型机由于其体积小，价格便宜，可靠性高的特点，迅速得到了广泛地应用。把微型机嵌入到另一个设备中，

可以大大提高设备的智能化，这就是嵌入式系统的含义。

在我国，微机学会给出的定义为：嵌入式系统是以嵌入式应用为目的的计算机系统１２引。

嵌入式系统一般由微控制器、外围电路、实时操作系统以及用户应用程序等四个部分组成，实现对外围设备的控制、管理或监视等功能１２９１。

目前，嵌入式系统的主要应用领域如图５．１所示。

５．１．２嵌入式操作系统

图５．１嵌入式系统的应用

随着科技的进步，计算机的应用越来越广泛。作为一种设备，计算机在硬件上主要由中央处理器，存储器及输入／输出接口等组成。然而，只靠硬件还不能完成其强大的计算及处理功能，还要依靠相应的软件才行，这种软件就是操作系统。

简单地说，操作系统就是计算机硬件和软件之间的接口。

操作系统主要完成以下功能：对处理器的管理；对存储器的管理；对文件的管理；对外部设备的管理；为用户提供接口；具有网络和通信管理功能。

４２基于ＬＰＣＩ７６８智能电力监控终端的设计与实现

嵌入式操作系统作为操作系统的一个分支，当然具有通用操作系统的特点。但是它们之间也是有很大的区别，主要表现在：设计目标不同，调度原则不同，实时性不同，内存管理机制不同，稳定性和交互性不同等方面。

５．１．３ｌａＣ／ＯＳ．ＩＩ嵌入式操作系统概述

¨Ｃ／ＯＳ是美国人ＪｅａｎＪ．Ｌａｂｒｏｓｓｅ在１９９２年编写的一个适合于微控制器的嵌入式实时多任务操作系统，经过多年的应用和修改，演变成了今天的ｌａＣ／ＯＳ．ＩＩ［３０ｌ。

¨Ｃ／ＯＳ．ＩＩ是一个完整的、可移植、可固化、可裁剪的占先式实时多任务内核。

ｐＣ／ＯＳ．ＩＩ的内核包含有共１６个文件，其中与处理器相关的文件３个，在进行系统移植时需要修改；与应用程序相关的文件有２个；剩下的１１个文件与处理器无关，移植时无需修改。ｐＣ／ＯＳ．ＩＩ的内核组成如图５．２所示【３¨。

硬件

ｃＰｕ

^定时器

ｃＰＵ足盯器

图５．２ｐｃ／ｏｓ・ＩＩ操作系统内核文件

Ｉ上Ｃ／ＯＳ．ＩＩ一般可分为核心部分、时间处理、任务处理、任务同步与通信，ＣＰＵ的移植等５个部分【３２ｌ。

１．ｔＣ／ＯＳ．１Ｉ的初始化和启动流程大致为：ｇＣ／ＯＳ．ＩＩ在开始运行后，首先建立空闲任务，如果允许建立统计任务，则再建立统计任务，然后再根据系统的条件创建有限多的数据缓冲区，再对它们初始化。紧接着创建至少１个用户任务，最后启动多任务调度，开始系统的运行。

Ｉ上Ｃ／ＯＳ．ＩＩ的初始化和启动流程如图５．３所示。

第五章智能电力监控终端的软件设计４３

注：从“建空闲任务”至“初始化所有的变量和数据结构”属于ｕＣＯＳｊＩ初始化部分图５．３ｐＣ／ＯＳ－ＩＩ初始化和启动流程

５．１．４嵌入式实时操作系统的选择

在解释为什么采用嵌入式操作系统ｇＣ／ＯＳ．ＩＩ之前，我们先来了解一下

ＬＰＣＩ７６８的内核Ｃｏｒｔｅｘ．Ｍ３的体系结构。

ＡＲＭＣｏｒｔｅｘ．Ｍ３处理器是一个通用的３２位微处理器，采用哈佛架构，三级流水线，包含Ｔｈｕｍｂ一２

它包含三条ＡＨＢ．Ｌｉｔｅ总线，一条系统总线、一条Ｉ－ｃｏｄｅ总线和一条Ｄ．ｃｏｄｅ总线。后两条总线的运行速度较快。Ｉ－ｃｏｄｅ总线是用来取指令的，Ｄ．ｃｏｄｅ总线是用来访问数据的。ＡＲＭＣｏｒｔｅｘ．Ｍ３微处理器可在高达１００ＭＨＺ的频率下运行。

综上所述，可见ＬＰＣＩ７６８符合嵌入式实时操作系统对硬件平台的需求。

一般来说，系统对嵌入式软件的要求是体积小、运行速度快、可裁剪性好，

可移植性强。但是随着嵌入式实时系统的广泛应用，对嵌入式软件的要求也产生了以下变化ｐＵＪ：

１．需要操作系统支持。在以前的简单的嵌入式系统中，根本没有操作系统，

主函数中只有一个ｗｈｉｌｅ（１）循环，循环体内都是所要调用的函数。随着功能的扩

基Ｔ－ＬＰＣ１７６８智能电力监控终端的设计与实现

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