嵌入式系统设计师考试笔记之操作系统基础复习笔记一

目录

1、嵌入式软件基础

（1）嵌入式软件的特点：

（2）嵌入式软件分类：

（3）无操作系统的嵌入式软件的两种实现方式：

（4）有操作系统的三大优点：

（5）设备驱动层（也叫板级支持包 BSP：包含了嵌入式系统中所有与硬件相关的代码）

（6）板级支持包 BSP的基本思想

（7）一般来说。BSP主要包括两个方面的内容：

（8）关于引导加载程序 BoorLoader

（9）设备驱动程序

（10）关于分层结构

（11）嵌入式中间件

2、嵌入式操作系统概述

（1）内核

（2）嵌入式操作系统分类

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1、嵌入式软件基础

（1）嵌入式软件的特点：

A、规模较小。

B、开发难度大。

C、实时性和可靠性要求高。

D、要求固化存储。

（2）嵌入式软件分类：

A、系统软件：控制和管理嵌入式系统资源，如嵌入式操作系统、驱动程序、中间件等。

B、应用软件：定义嵌入式设备的主要功能和用途，负载与用户进行交互。

C、支撑软件：辅助软件开发的工具软件。

（3）无操作系统的嵌入式软件的两种实现方式：

A、循环轮转

优点：简单、直观、开销小、可预测。

缺点：过于简单，所有代码顺序执行，无法处理异步事件，缺乏并行处理能力。

B、前后台系统（在循环轮转的基础上增加了中断处理功能）

前台（事件处理级）：中断服务程序，负载处理异步事件。

后台（任务级）：一个无限循环，负载资源分配、任务管理和系统调度。

（4）有操作系统的三大优点：

A、提高系统的可靠性。

B、提高了系统的开发效率，降低了开发成本，缩短了开发周期。

C、有利于系统的扩展与移植。

（5）设备驱动层（也叫板级支持包 BSP：包含了嵌入式系统中所有与硬件相关的代码）

        大多数的嵌入式硬件设备都需要某种类型软件的初始化和管理。这部分工作由设备驱动层来完成的，它负责直接与硬件大交道，对硬件进行管理和控制，为上层软件提供所需的驱动支持，类似PC系统中的BIOS和驱动程序。

（6）板级支持包 BSP的基本思想

        把嵌入式操作系统与具体的硬件平台隔离开来。在BSP当中，把所有与硬件相关的代码都封装起来，并向上提供一个虚拟的硬件平台，而操作系统就运行在这个虚拟的硬件平台上。它使用一组定义好的编程接口来与BSP进行交互，并通过BSP来访问真正的硬件。

（7）一般来说。BSP主要包括两个方面的内容：

A、引导加载程序 BootLoader。

B、设备驱动程序。

（8）关于引导加载程序 BoorLoader

        引导加载程序是嵌入式系统加电后运行的第一段软件代码，是在操作系统内核运行之前运行的一段小程序，它的实现高度依赖于具体的硬件平台，主要的基本功能如下：

A、片级初始化：纯硬件初始化过程，把微处理器从上电的默认状态设置成系统要求的工作状态。

B、板级初始化：同时有软件和硬件在内的初始化过程，设置各种硬件的寄存器和设置某些软件的数据结构和参数。

C、加载内核：将操作系统和应用程序的映象从Flash存储器复制到系统内存当中，然后跳转到系统内核的第一条指令处继续执行。

补充：PC 系统的引导加载过程。

        PC系统的引导加载程序由两部分代码组成――BIOS 和MBR中的引导程序。BIOS在完成硬件检测和资源配置后，将硬盘主引导记录MBR中的引导程序读到系统的内存当中，然后将控制权交给它，由它负责把操作系统的内核映象从硬盘读入到内存，然后跳转到内核入口去运行，即启动操作系统。

（9）设备驱动程序

        在一个嵌入式系统中，操作系统可能有也可能无，但是设备驱动程序是必不可少的。设备驱动程序，就是一组库函数，用来对硬件进行初始化和管理，并向上层软件提供良好的访问接口。大多数设备驱动程序都具备下面的基本功能：启动、关闭、停用、启用、读操作、写操作。这些功能一般用函数的形式来实现，这些函数之间的组织结构主要有两种：分层结构和混合结构。

（10）关于分层结构

A、硬件接口：直接操作和控制硬件。

B、调用接口：不直接跟硬件大交道，为上层软件提供服务和函数接口。

C、优点：把所有与硬件相关的细节都封装在硬件接口中，在硬件需要升级，需要更新设备驱动序的时候，只需要改动硬件接口中的函数即可，而上层调用接口中的函数不用做任何修改。

D、混合结构：在设备驱动程序当中，没有明确的层次关系，上层接口和硬件接口混在一起，相调用。

（11）嵌入式中间件

        它是在操作系统内核、设备驱动程序和应用软件之外的所有系统软件，其基本思路是：把原本属于应用软件层的一些通用的功能模块抽取出来，形成独立的一层软件，从而为运行在它上面的那些应用软件提供一个灵活、安全。移植性好、相互通信、协同工作的平台。

2、嵌入式操作系统概述

（1）内核

        内核是指操作系统中的一个组件，它包含了 OS的主要功能，即OS的各种特性及其相互之间的依赖关系，这些功能主要包括：

A、任务管理：对系统中运行的软件进行描述和管理，并完成处理器资源分配和调度。

B、存储管理：提高内存的利用率，方便用户使用，提供足够的存储空间。

C、设备管理：方便设备的使用，提高 CPU和 I/O设备的利用率。

D、文件管理：解决文件资源存储、共享、保密和保护等问题。

注：不同嵌入式操作系统的内核设计各不相同，取决于系统设计和实际需求。

（2）嵌入式操作系统分类

A、按系统类型：商业系统、专用系统、开源系统。

B、按响应时间：硬实时系统、软实时系统。

C、按软件结构：单体结构(uCOS)、分层结构(MS-DOS)、微内核结构(Vxworks)。

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嵌入式系统设计师考试笔记之操作系统基础复习笔记二：

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