嵌入式實(shí)時(shí)系統的關(guān)鍵技術(shù)及其在通信系統中的應用

　　作為嶄新的、面向應用的計算機系統，嵌入式系統在集成了通用計算機系統的共性以外，還包含了很多適合“嵌入式”應用的新技術(shù);因為在技術(shù)上與通用計算機系統有很多不同，本文首先介紹嵌入式系統的基本概念及其關(guān)鍵技術(shù)，并結合在通信系統中的應用說(shuō)明其技術(shù)特點(diǎn)及可應用性。

　　1 嵌入式實(shí)時(shí)系統

　　嵌入式系統內容包含一個(gè)或多個(gè)控制用的CPU以及針對特定應用環(huán)境而開(kāi)發(fā)的高層軟件，通常含有操作系統。在使用過(guò)程中，系統內部CPU和軟件的行為并不為外界所感知，因此叫做“嵌入式”系統;通常把對外部事件響應時(shí)間很短的嵌入式系統叫做“嵌入式實(shí)時(shí)系統”;應用于嵌入式實(shí)時(shí)系統的操作系統叫做“嵌入式實(shí)時(shí)操作系統”。

　　1.1 嵌入式實(shí)時(shí)系統的構成

　　嵌入式實(shí)時(shí)系統包括硬件和軟件兩個(gè)方面，由硬件平臺、嵌入式實(shí)時(shí)操作系統及其他系統軟件模塊、實(shí)時(shí)應用程序三個(gè)部分組成。

　　1.1.1 硬件平臺

　　嵌入式實(shí)時(shí)系統的硬件平臺通常以為能緊湊、專(zhuān)用性強的CPU為核心同時(shí)結合少量的外轉圍設備，具有應用相關(guān)性，即多樣性的特點(diǎn)。

　　1.1.2 嵌入式實(shí)時(shí)操作系統及其他系統軟件模塊

　　操作系統和其他系統軟件介于硬件和應用程序之間，負責調度并管理實(shí)時(shí)應用程序，并完成對硬件的控制和操作。

　　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。

　　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。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。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。

　　1.3 嵌入式實(shí)時(shí)系統與通用計算機系統的對比

　　通過(guò)對比表1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

　　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。