嵌入式實(shí)時(shí)系統在通信系統中的應用

1.1.3 實(shí)時(shí)應用程序

實(shí)時(shí)應用程序是基于嵌入式實(shí)時(shí)操作系統、利用操作系統提供的實(shí)時(shí)機制完成特定的嵌入式實(shí)時(shí)系統具體功能的應用程序。

在以上三個(gè)部分中，嵌入式實(shí)時(shí)操作系統是嵌入式實(shí)時(shí)系統的核心，是應用程序開(kāi)發(fā)和運行的平臺，是嵌入式實(shí)時(shí)系統區別于其他通用計算機系統的集中體現，也是推動(dòng)嵌入式實(shí)時(shí)系統廣泛應用的關(guān)鍵因素。

1.2 嵌入式實(shí)時(shí)操作系統的特點(diǎn)

除了具有操作系統的共性以外，為適應“嵌入式實(shí)時(shí)”應用，嵌入式實(shí)時(shí)操作系統還具有實(shí)時(shí)性、微內核結合擴展模塊實(shí)現通用性與可配置性、操作系統不對外設作假設等突出特點(diǎn)。

1.2.1 實(shí)時(shí)性

實(shí)時(shí)表示“及時(shí)”，是一個(gè)相對概念；實(shí)時(shí)性表明操作系統在可預見(jiàn)的時(shí)間內響應和處理外部事件的能力，是嵌入式實(shí)時(shí)操作系統性能的關(guān)鍵指標之一。為保證良好的實(shí)時(shí)性，嵌入式實(shí)時(shí)操作系統一般采用多任務(wù)機制，以并發(fā)方式執行應用程序。

1.2.2 微內核結合擴展模塊實(shí)現通用性與可配置性

為了在結構和功能上適應不同的“嵌入式”應用，嵌入式實(shí)時(shí)操作系統通常采用微內核與可配置的功能模塊相結合的體系結構，使操作同時(shí)具備了通用性和可配置性。嵌入式實(shí)時(shí)操作系統的結構如圖2所示。


1.2.3 操作系統不對外設作假設

操作系統的實(shí)現只與CPU有關(guān)，而不假設CPU以外的其他物理硬件。與硬件相關(guān)的功能依靠另外一個(gè)叫做板級支持包（Board Support Package）的軟件層次來(lái)完成，從而實(shí)現了操作系統的“硬件無(wú)關(guān)性”，提高了系統的通用性和可移值性。

其中2和3作為嵌入式實(shí)時(shí)操作系統的關(guān)鍵技術(shù)，有力地推動(dòng)了嵌入式系統的廣泛應用。

1.3 嵌入式實(shí)時(shí)系統與通用計算機系統的對比

嵌入式實(shí)時(shí)系統與通用計算機對比見(jiàn)表1。通過(guò)對比可以看出：嵌入式系統是以應用為中心、以計算機技術(shù)為基礎，軟件硬件可裁剪，適應于應用系統，對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專(zhuān)用計算機系統。

表1 嵌入式實(shí)時(shí)系統與通用計算機系統的對比

2 嵌入式實(shí)時(shí)系統的實(shí)現

設計實(shí)現一個(gè)嵌入式實(shí)時(shí)系統不僅需要完成應用程序的設計，還包括硬件環(huán)境的實(shí)現及操作系統的選擇等許多關(guān)鍵問(wèn)題。

2.1 選擇適合的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統

嵌入式實(shí)時(shí)操作系統是實(shí)現嵌入式實(shí)時(shí)系統的核心。操作系統的性能在很大程度上直接影響著(zhù)整個(gè)系統的實(shí)時(shí)性能。因此，選擇合適的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統對于實(shí)現一個(gè)高性能的嵌入式時(shí)系統是至關(guān)重要的。

2.2 仔細劃分應用程序內部的若干任務(wù)

作為另一個(gè)重要的軟件層次，應用程序內部任務(wù)的劃分也影響嵌入式時(shí)系統的整體性能。為兼顧嵌入式實(shí)時(shí)系統的并發(fā)性整體吞吐量，任務(wù)的劃分應當遵循以下原理：

·功能獨立的操作應當一個(gè)單一的任務(wù)；

·功能聯(lián)系密切（耦合關(guān)系密切）的操作應當劃歸同一個(gè)任務(wù)；

·具有慢速I(mǎi)/O操作的功能應當劃分為單獨任務(wù)；

·不同優(yōu)級的操作劃分為不同的任務(wù)；

·擁有大量運算的操作應當劃分為一個(gè)單獨的任務(wù)。

2.3 嵌入式實(shí)時(shí)系統的調試

與通用計算機系統的設計不同，嵌入式實(shí)時(shí)系統的設計總會(huì )涉及硬件因素，因此，硬件平臺的調試是一個(gè)必要環(huán)節。在軟件方面，由于嵌入式實(shí)時(shí)系統通常是一個(gè)多任務(wù)系統，具有很強的動(dòng)態(tài)性，因此，系統的功能行為需要通過(guò)調試加以確定。