rtos邮箱（RTOS平台）

什么是RTOS系统

实时多任务操作系统(RTOS)1.实时多任务操作系统(RTOS)

(1)更加面向硬件系统，而不是操作者

嵌入式系统处理器一般都是独立工作的，没有人的直接参与；即使参与，也没有大量的文字信息输出，这是和桌面计算机有所不同的。因此RTOS着重面向的是硬件，而不是具有完整的人机界面。

(2)实时性

单片机系统的监测、控制、通信等工作都要求实时性，一旦出现有关情况，CPU能够及时响应，刻不容缓。为此，一个实用的RTOS都应具有完善的中断响应机制，保证中断响应潜伏时间足够短。

(3)多任务

半导体技术的发展和应用复杂性的增长促使CPU的处理能力越来越高，当今的一片16位或32位单片机，在运算速度、寻址能力等方面可以相当于8位单片机的几十片之和。在这样强大的处理器上运行应用程序，必然不是整块，而是根据所要实现的若干方面功能，划分为数个任务，这样有利于软件的开发和维护。

因此单片机系统中采用的RTOS必然是支持多任务的，并能够根据各个任务的轻重缓急，合理地在它们之间分配CPU和各种资源的占用时间。

(4)不同的典型外设驱动支持

单片机的典型片内外设为定时器、A/D、PWM、D/A、串行口、LCD/LED接口,CAN-bus、IC-bus等。根据处理器类型的不同，RTOS在出厂时一般附带若干上面硬件接口的驱动程度，而网卡等片外设备的驱动程序，以及其它一些高级驱动函数，如兼容DOS的文件系统、TCP/IP协议等，则需要另行选购。以RTOS为基础和接口标准，可以设计出大量的库函数驱动模块，并根据实际需要选择或裁剪。

(5)高可靠性

一般计算机的操作系统出现问题，例如死机，除数据丢失等外，不会有太大的问题；而单片机系统一般都是和工业控制、交通工具、医用器械等机电系统密切相关，不适当的输出甚至不及时的输出都可能会带来财产损失和安全问题。因此嵌入式系统中的RTOS要求高可靠性，发行之前必须经过严格的测试。这是一个耗费时间和精力的过程，也是RTOS价格普遍高于一般操作系统的原因之一。

2.RTOS是一个内核

典型的单片机程序在程序指针复位后，首先进行堆栈、中断、中断向量、定时器、串行口等接口设置、初始化数据存储区和显示内容，然后就来到了一个监测、等待或空循环，在这个循环中，CPU可以监视外设、响应中断或用户输入。

这段主程序可以看作是一个内核，内核负责系统的初始化和开放、调度其它任务，相当于C语言中的主函数。

RTOS就是这样的一个标准内核，包括了各种片上外设初始化和数据结构的格式化，不必、也不推荐用户再对硬件设备和资源进行直接操作，所有的硬件设置和资源访问都要通过RTOS核心。硬件这样屏蔽起来以后，用户不必清楚硬件系统的每一个细节就可以进行开发，这样就减少了开发前的学习量。

一般来说，对硬件的直接访问越少，系统的可靠性越高。RTOS是一个经过测试的内核，与一般用户自行编写的主程序内核相比，更规范，效率和可靠性更高。对于一个精通单片机硬件系统和编程的“老手”而言，通过RTOS对系统进行管理可能不如直接访问更直观、自由度大，但是通过RTOS管理能够排除人为疏忽因素，提高软件可靠性。

另外，高效率地进行多任务支持是RTOS设计从始至终的一条主线，采用RTOS管理系统可以统一协调各个任务，优化CPU时间和系统资源的分配，使之不空闲、不拥塞。针对某种具体应用，精细推敲的应用程序不采用RTOS可能比采用RTOS能达到更高的效率；但是对于大多数一般用户和新手而言，采用RTOS是可以提高资源利用率的，尤其是在片上资源不断增长、产品可靠性和进入市场时间更重要的今天。

3.RTOS是一个平台

RTOS建立在单片机硬件系统之上，用户的一切开发工作都进行于其上，因此它可以称作是一个平台。采用RTOS的用户不必花大量时间学习硬件，和直接开发相比起点更高。

RTOS还是一个标准化的平台，它定义了每个应用任务和内核的接口，也促进了应用程序的标准化。应用程序标准化后便于软件的存档、交流、修改和扩展，为嵌入式软件开发的工程化创造了条件、减少开发管理工作量。嵌入式软件标准化推广到社会后，可以促进软件开发的分工，减少重复劳动，近来出现的建立于RTOS上的文件和通信协议库函数产品等就是实例。

RTOS对于开发单位和开发者个人来说也是一种提高。引入RTOS的开发单位，相当于引入了一套行业中广泛采用的嵌入式系统应用程序开发标准，使开发管理更简易、有效。基于RTOS和C语言的开发，具有良好的可继承性，在应用程序、处理器升级以及更换处理器类型时，现存的软件大部分可以不经修改地移植过来。

对于开发人员来说，则相当于在程序设计中采用一种标准化的思维方式，提高知识创造的效率；同时因为具有类似的思路，可以更快地理解同行其它人员的创造成果。

4.RTOS产生并得到迅速发展的原因

单片机处理器能力的提高和应用程序功能的复杂化、精确化，迫使应用程序划分为多个重要性不同的任务，在各任务间优化地分配CPU时间和系统资源，同时还要保证实时性。靠用户自己编写一个实现上述功能的内核一般是不现实的，而这种需求又是普遍的。在这种形势之下，由专业人员编写的、满足大多数用户需要的高性能RTOS内核就是一种必然结果了。

对程序实时性和可靠性要求的提高也是RTOS发展的一个原因。此外，单片机系统软件开发日趋工程化，产品进入市场时间不断缩短，也迫使管理人员寻找一种有利于程序继承性、标准化、多人并行开发的管理方式。从长远的意义上来讲，RTOS的推广能够带来嵌入式软件工业更有效、更专业化的分工，减少社会重复劳动、提高劳动生产率。

5.RTOS的基本特征

(1)任务

任务(Task)是RTOS中最重要的操作对象，每个任务在RTOS的调用下由CPU分时执行。激活的或当前任务是CPU正在执行的任务，休眠的任务是在存储器中保留其执行的上下文背景、一旦切换为当前任务即可从上次执行的末尾继续执行的任务。任务的调度目前主要有时间分片式(TimeSlicing)、轮流查询式(Round-Robin)和优先抢占式(Preemptive)三种,不同的RTOS可能支持其中的一种或几种，其中优先抢占式对实时性的支持最好。

(2)任务切换

RTOS管理下的系统CPU和系统资源的时间是同时分配给不同任务的，这样看起来就象许多任务在同时执行，但实际上每个时刻只有一个任务在执行，也就是当前任务。任务的切换有两种原因。当一个任务正常地结束操作时，它就把CPU控制权交给RTOS，RTOS则检查任务队列中的所有任务，判断下面那个任务的优先级最高，需要先执行。另一种情况是在一个任务执行时，一个优先级更高的任务发生了中断，这时RTOS就将当前任务的上下文保存起来，切换到中断任务。RTOS经常性地整理任务队列，删除结束的任务，增加新的要执行任务，并将其按照优先级从大到小的顺序排列起来，这样可以合理地在各个任务之间分配系统资源。

(3)消息和邮箱

消息(Message)和邮箱(Mailbox)是RTOS中任务之间数据传递的载体和渠道，一个任务可以有多个邮箱。通过邮箱，各个任务之间可以异步地传递信息，没有占用CPU时间的查询和等待。当RTOS包含片上总线接口驱动功能时，各个单片机之间的通信也通过邮箱的方式来进行，用户并不需要了解更深的关于硬件的内容。

(4)旗语

旗语(Semaphore)相当于一种标志(Flag)，通过预置,一个事件的发生可以改变旗语。一个任务可以通过监测旗语的变化来决定其行动，在监测旗语变化的时候不消耗CPU时间，旗语对任务的触发是由RTOS来完成的。通过使用旗语，一个任务在等待事件变化的时候就可以不必不断查询，而把CPU时间出让给其它任务。

(5)存储区分配

RTOS对系统存储区进行统一分配，分配的方式可以是动态的或静态的，每个任务在需要存储区时都要向RTOS内核申请。RTOS通过使用存储分配类核心对象管理数据存储器，在动态分配时能够防止存储区的零碎化。

(6)中断和资源管理

RTOS提供了一种通用的设计用于中断管理，有效率而灵活，这样可以实现最小的中断潜伏时间和最大的中断响应度。RTOS内核中的资源对象类则实现了对系统实体资源或虚拟资源的独占式访问，一个任务可以取得对资源的唯一访问权，其它任务在资源释放以前无法访问，这样可以避免资源冲突。设计完善的RTOS具有检查可能导致系统死锁的资源调用设计。

上面是RTOS的基本特征。根据产品的不同，它可能还包含许多其它功能。

6.你的处理器是不是需要一套实时多任务操作系统?

RTOS是目前嵌入式系统领域的热点之一，是流行的开发平台，但它毕竟对于许多用户来说还是昂贵的，还会大量改变用户习惯的开发方式，因此在引入RTOS以前对必要性进行考察还是明智的。你可以思考下面的几个问题：

(1)你的处理器控制的时间和方式和你预想的一样吗？

(2)你是否发现自己花费很多时间盘算怎样使一段代码在该执行的时候执行？

(3)你是否花费太多时间在中断子程序上，知道主程序不可能顺序地处理中断事件，便试图编出所有代码来处理中断事件？

(4)你是否发现自己在不断地测试标志或调用测试标志的子程序，来判断是否应当执行一段子程序？

如果你对上面问题的回答有一个以上是肯定的话，那么就是到了需要一套实时多任务操作系统将你从编程的琐碎中解脱出来的时候了。

8.目前有什么样的RTOS？

当你在电子杂志上寻找RTOS的时候，可能会发现世界上研制RTOS产品的公司多得令你无所适从；但是仔细阅读后会发现，它们的产品可能只覆盖几种处理器，而且是你所不熟悉的。目前产品比较全面的公司主要有美国的CMXCompany和EmbeddedSystemProducts(ESP),Inc.，它们对中国单片机工业流行的单片机，如8051，251，196/296，P51XA，68xxx等都有RTOS及其相关的接口库函数产品，提供源程序代码，没有每个产品的二进制版税。其中CMX公司的产品价格略低，较适合中国市场；而ESP公司的产品则有较丰富的库函数支持

嵌入式实时操作系统的特点

嵌入式实时操作系统应用十分广泛，包括数据通信、信息家电、航空航天、工业控制、生物医学电子、船舶工程、计算机外设、电信设备、交通运输、国防武器控制等领域，已经形成IT产业争夺的重点领域，它所带来的工业年产值已超过1万亿美元。在嵌入式系统开发中使用嵌入式实时操作系统已成为一种不可逆转的潮流与时尚。

1 背景

随着计算机技术的迅速发展和芯片制造工艺的不断进步，嵌入式系统的应用日益广泛：从民用的电视、手机等电路设备到军用的飞机、坦克等武器系统，到处都有嵌入式系统的身影。在嵌入式系统的应用开发中，采和嵌入式实时操作系统（简称RTOS）能够支持多任务，使得程序开发更加容易，便于维护，同时能够提高系统的稳定性和可靠性。这已逐渐成为嵌入式系统开发的一个发展方向。

2 嵌入式操作系统概述

嵌入式操作系统是一种支持嵌入式系统应用的操作系统软件。它是嵌入式系统（包括硬、软件系统）极为重要的组成部分，通常包括与硬件相关的底层驱动软件、系统内核、设备驱动接口、通信协议、图形界面、标准化浏览器Browser等。嵌入式操作系统具有通用操作系统的基本特点，如能够有效管理越来越复杂的系统资源；能够把硬件虚拟化，使得开发人员从繁忙的驱动程序移植和维护中解脱出来；能够提供库函数、标准设备驱动程序以及工具集等。与通用操作系统相比较，嵌入式操作系统在系统实时高效性、硬件的相关依赖性、软件固态化以及应用的专用性等方面具有较为突出的特点。

嵌入式系统的出现至今已经有30多年的历史。纵观嵌入式技术的发展过程，大致经历了四个阶段。

（1）无操作系统的嵌入式算法阶段

这一阶段的嵌入式系统是以单芯片为核心的系统，具有与一些监测、伺服、指示设备相配合的功能。一般没有明显的操作系统支持，而是通过汇编语言编程对系统进行直接控制。主要特点是系统结构和功能都相对单一，针对性强，无操作系统支持，几乎没有用户接口。

（2）简单监控式的实时操作系统阶段

这一阶段的嵌入式系统主要以嵌入式式器为基础、以简单监控式操作系统为核心。系统的特点是：处理器种类繁多，通用性比较弱；开销小，效率高；一般配备系统仿真器，具有一定的兼容性和扩展性；用户界面不够友好，主要用来控制系统负载以及监控应用程序运行。

（3）通用的嵌入式实时操作系统阶段

以通用型嵌入式实时操作系统为标志的嵌入式系统，如VxWorks、pSos、Windows CE就是这一阶段的典型代表。这一阶段嵌入式系统的特点是：能运行在各种不同的微处理器上；具有强大的能用型操作系统的功能，如具备了文件和目录管理、多任务、设备驱动支持、网络支持、图形窗口以及用户界面等功能；具有丰富的API和嵌入式应用软件。

（4）以Internet为标志的嵌入式系统

伴随着通用型嵌入式实时操作系统的发展，面向Internet网络和特定应用的嵌入式操作系统正日益引起人们的重视，成为重要的发展方向。嵌入式系统与Internet的真正结合、嵌入式操作系统与应用设备的无缝结合代表着嵌入式操作系统发展的未来。

3 两种源码开放的RTOS

嵌入式实时操作系统有很多，如VxWorks、PalmOS、WindowsCE等。这些操作系统均属于商品化产品，价格昂贵且由于源泉代码不公开导致了诸如对设备的支持、应用软件的移植等一系列的问题；而开放源码的RTOS在成本和技术上有其特有的优势，在RTOS领域占有越来越重要的地位，本文将介绍μC/OS-II和eCos两种优秀的源码公开的实时操作系统，通过对它们各自的特点和性能进行分析和比较，给出相关的数据，为选择一种合适的RTOS提供参考。

3．1 μC/OS-II

μC/OS-II的前射是μC/OS，最早出自于1992年美国嵌入式系统专家Jean J.Labrosse在《嵌入式系统编程》杂志的5月和6月刊上刊登的文章连载，并把μC/OS的源码发布在该杂志的BBS上。当时就有500多人下载了这份源码。世界上数以千计的工程技术人员将μC/OS应用到了各个领域，如照相机业、发动机控制、网络接入设备、高速公路电话系统、ATM机和工业机器人等。许多大学用μC/OS作教材，用于实时系统教学。1998年，作者决定出版μC/OS的第二本书《μC/OS-II The Real Time Kernel》，并设立了正式的网站：www. ΜC/OS-II.com，给μC/OS-II增加了一些新的功能，并且增加了约200页的解释。

μC/OS和μC/OS-II是专门为计算机的嵌入式应用设计的，绝大部分代码是用C语言编写的。CPU硬件相关部分是用汇编语言编写的、总量约200行的汇编语言部分被压缩到最低限度，为的是便于移植到任何一种其它的CPU上。许多移植的范例可以从网站上得到。用户只要有标准的ANSI的C交叉编译器，有汇编器、连接器等软件工具，就可以将μC/OS嵌入到开发的产品中。

μC/OS具有执行效率高、占用空间小、实时性能优良和可扩展性能等特点，最小内核可编译至2KB。μC/OS-II已经移植到了几乎所有知名的CPU上。

3．2 eCos

eCos(embedded Configurable operating system)，即嵌入式可配置操作系统，最初起源于美国的Cygnus Solutions公司。Cygnus公司于1998年11月发布了第一个eCos版本eCos1.1，当时只支持有限的几种处理器结构。1999年11月，RedHat公司以6.74亿美元收购了Cygnus公司。在此后的几年里，eCos成为其嵌入式领域的关键产品，得到了迅速的发展。2002年，RedHat公司由于财务方面的原因，裁剪了eCos开发队伍，但并没有停止eCos的发展。RedHat公司随后宣称将继续支持eCos的发展，而由原eCos主要开发人员组建了eCos Centric公司，并于2003年5月正式发布了eCos2.0。

虽然eCos是RedHat的产品，但是eCos并不是Linux或Linux的派生，eCos弥补了Linux在嵌入式应用领域的不足。目前，一个最小配置的Linux内核大概有500KB，需要占用1.5MB的内存空间，这还不包括应用程序和其它所需的服务；eCos可以提供实时嵌入式应用所需的基本运行基件，而只占用几十KB或几百KB的内存空间。eCOS是一个源码开放的可配置、可移植、无版税、面向深嵌入式应用的实时操作系统。从eCOS的名称可以看出，它最大的特点在于它是一个配置灵活的系统。ECOS的核心部分是由不同的组件组成的，包括内核、C语言库和底层运行包等。每个组件以能提供大量的可配置选项，利用eCOS提供的配置工具可以很方便地进行配置。通过不同的配置使得eCOS能够满足不同的嵌入式应用。

4 μC/OS-II与eCOS的比较

对于以上两种源泉码公开的实时操作系统，我们主要从以下几个方面进行比较。通过比较，能够为大家选择适合自己系统的RTOS提供参考。

4．1 内核调度机制

RTOS内核的核心是调度器。当系统包含多个任务或多个线程时，必须使用调度器来决定当前执行哪一个任务或线程。调度器对线程的运行进行控制，并为线程提供一种同步机制。表1列出了这两种RTOS调度器（调度机制）的比较。

表1 调度器比较

调度方法 同优先级调度 优先级数/个 任务数量/个

uC/OS-II

固定

优先级

抢占式

无

64

（8个保留）

56

eCos: 位图

优先级

抢占式

无

32

32

eCos:多级队列

优先级

抢占式

有

32

无限

eCos:奖券

测试中

测试中

测试中

测试中

μC/OS只支持固定优先级抢占式，不支持时间片轮转调度，调度方法简单、实时性好，用法也简单；eCOS调度方法丰富，适应性好。当然，目前的eCOS只允许在其目标系统中使用一个单独的调度器，未来的版本将可以允许多个调度器协同工作。

4．2 任务间同步、通信机制

RTOS的功能一般要通过若干任务和中断服务程序共同完成，任务与任务之间、任务与中断服务程序之间必须协调动作，互相配合，这就牵涉到任务间的同步与通信问题。表2为这两种操作系统同步与通信机制的比较。

表2 同步与通信机制的比较

uC/OS-II

eCos

同步与通信机制

信号量、邮箱、消息队列

互斥、条件变量、计数型信号量、邮箱和事件标志

4．3 任务切换时间和中断延迟时间

任务切换时间和中断延迟时间是评估RTOS性能的两个重要指标。任务切换时间可以反映出RTOS执行任务的速度，而中断延迟时间可以反映出RTOS对外界变化的反应速度。表3为这两种操作系统任务切换时间和中断延迟时间的比较。

表3 任务切换时间和中断延迟时间的比较

任务切换时间/us

中断延迟时间/μs

测试环境

μC/OS-II

29.7～34.2

78.8

Intel80186(33MHz)

eCos

15.84

19.2

MPC860A3(33MHz)

4．4 对硬件的支持

μC/OS-II和eCOS支持当前流行的大部分嵌入式CPU，都具有很好的可移植特性。μC/OS-II支持从8位到32位的CPU；而eCOS可以在16位、32位和64位等不同体系结构之间移植。μC/OS-II和eCOS由于本身内核就很小，经过裁剪后的代码最小可以分别为小于2KB和10KB，所需的最小数据RAM空间可以为4KB和10KB，因此它们对硬件的要求很低，具有极高的经济性。

结语

通过比较可以看到：μC/OS-II相对eCOS来说，源代码最小很多，特别适合学习和研究。它最大的特点是小巧，适合应用在一些RAM和ROM有限的小型嵌入式系统中，如单片机系统。ECOS最大的特点是配置灵活，适合于用在一些商业级或工业级的嵌入式系统，如一些消费电子、汽车领域等等。总之，选用什么样的操作系统，要根据目标系统的硬件条件和用户应用程序的复杂度来确定。

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引用的资料： 嵌入式操作系统EOS（Embedded OperatingSystem）是一种用途广泛的系统软件，过去它主要应用于工业控制和国防系统领域。EOS负责嵌入系统的全部软、硬件资源的分配、调度工作，控制协调并发活动；它必须体现其所在系统的特征，能够通过装卸某些模块来达到系统所要求的功能。目前，已推出一些应用比较成功的EOS产品系列。随着Internet技术的发展、信息家电的普及应用及EOS的微型化和专业化，EOS开始从单一的弱功能向高专业化的强功能方向发展。嵌人式操作系统在系统实时高效性、硬件的相关依赖性、软件固态化以及应用的专用性等方面具有较为突出的特点。EOS是相对于一般操作系统而言的，它除具备了一般操作系统最基本的功能，如任务调度、同步机制、中断处理、文件功能等外，还有以下特点：

(1)可装卸性。开放性、可伸缩性的体系结构。

(2)强实时性。EOS实时性一般较强，可用于各种设备控制当中。

(3)统一的接口。提供各种设备驱动接入.

(4)操作方便、简单、提供友好的图形GUI，图形界面，追求易学易用.

(5)提供强大的网络功能，支持TCP/IP协议及其它协议，提供TCP／UDP／IP／PPP协议支持及统一的MAC访问层接口，为各种移动计算设备预留接口.

(6)强稳定性，弱交互性。嵌入式系统一旦开始运行就不需要用户过多的干预，这就要负责系统管理的EOS具有较强的稳定性。嵌入式操作系统的用户接口一般不提供操作命令，它通过系统调用命令向用户程序提供服务。

(7)固化代码。在嵌入系统中，嵌入式操作系统和应用软件被固化在嵌入式系统计算机的ROM中。辅助存储器在嵌入式系统中很少使用，因此，嵌入式操作系统的文件管理功能应该能够很容易地拆卸，而用各种内存文件系统.

(8)更好的硬件适应性，也就是良好的移植性.

国际上用于信息电器的嵌入式操作系统有40种左右。现在，市场上非常流行的EOS产品，包括3Corn公司下属子公司的Palm OS，全球占有份额达50％，Microsoft公司的Windows CE不过29％。在美国市场，Palm OS更以80％的占有率远超Windows CE。开放源代码的Linux很适于做信息家电的开发.

比如：中科红旗软件技术有限公司开发的红旗嵌入式Linux和美商网虎公司开发的基于Xlinux的嵌人式操作系统“夸克＂。“夸克”是目前全世界最小的Linux，它有两个很突出的特点，就是体积小和使用GCS编码。

常见的嵌入式系统有:Linux、uClinux、WinCE、PalmOS、Symbian、eCos、uCOS-II、VxWorks、pSOS、Nucleus、ThreadX 、Rtems 、QNX、INTEGRITY、OSE、C Executive .

嵌入式操作系统的种类

一般情况下，嵌入式操作系统可以分为两类，一类是面向控制、通信等领域的实时操作系统，如WindRiver公司的VxWorks、ISI的pSOS、QNX系统软件公司的QNX、ATI的Nucleus等；另一类是面向消费电子产品的非实时操作系统，这类产品包括个人数字助理(PDA)、移动电话、机顶盒、电子书、WebPhone等。

a. 非实时操作系统

早期的嵌入式系统中没有操作系统的概念，程序员编写嵌入式程序通常直接面对裸机及裸设备。在这种情况下，通常把嵌入式程序分成两部分，即前台程序和后台程序。前台程序通过中段来处理事件，其结构一般为无限循环；后台程序则掌管整个嵌入式系统软、硬件资源的分配、管理以及任务的调度，是一个系统管理调度程序。这就是通常所说的前后台系统。一般情况下，后台程序也叫任务级程序，前台程序也叫事件处理级程序。在程序运行时，后台程序检查每个任务是否具备运行条件，通过一定的调度算法来完成相应的操作。对于实时性要求特别严格的操作通常由中断来完成，仅在中断服务程序中标记事件的发生，不再做任何工作就退出中断，经过后台程序的调度，转由前台程序完成事件的处理，这样就不会造成在中断服务程序中处理费时的事件而影响后续和其他中断。

实际上，前后台系统的实时性比预计的要差。这是因为前后台系统认为所有的任务具有相同的优先级别，即是平等的，而且任务的执行又是通过FIFO队列排队，因而对那些实时性要求高的任务不可能立刻得到处理。另外，由于前台程序是一个无限循环的结构，一旦在这个循环体中正在处理的任务崩溃，使得整个任务队列中的其他任务得不到机会被处理，从而造成整个系统的崩溃。由于这类系统结构简单，几乎不需要RAM/ROM的额外开销，因而在简单的嵌入式应用被广泛使用。

b. 实时操作系统

实时系统是指能在确定的时间内执行其功能并对外部的异步事件做出响应的计算机系统。其操作的正确性不仅依赖于逻辑设计的正确程度，而且与这些操作进行的时间有关。“在确定的时间内”是该定义的核心。也就是说，实时系统是对响应时间有严格要求的。

实时系统对逻辑和时序的要求非常严格，如果逻辑和时序出现偏差将会引起严重后果。实时系统有两种类型：软实时系统和硬实时系统。软实时系统仅要求事件响应是实时的，并不要求限定某一任务必须在多长时间内完成；而在硬实时系统中，不仅要求任务响应要实时，而且要求在规定的时间内完成事件的处理。通常，大多数实时系统是两者的结合。实时应用软件的设计一般比非实时应用软件的设计困难。实时系统的技术关键是如何保证系统的实时性。

实时多任务操作系统是指具有实时性、能支持实时控制系统工作的操作系统。其首要任务是调度一切可利用的资源完成实时控制任务，其次才着眼于提高计算机系统的使用效率，重要特点是要满足对时间的限制和要求。实时操作系统具有如下功能：任务管理(多任务和基于优先级的任务调度)、任务间同步和通信(信号量和邮箱等)、存储器优化管理(含ROM的管理)、实时时钟服务、中断管理服务。实时操作系统具有如下特点：规模小，中断被屏蔽的时间很短，中断处理时间短，任务切换很快。

实时操作系统可分为可抢占型和不可抢占型两类。对于基于优先级的系统而言，可抢占型实时操作系统是指内核可以抢占正在运行任务的CPU使用权并将使用权交给进入就绪态的优先级更高的任务，是内核抢了CPU让别的任务运行。不可抢占型实时操作系统使用某种算法并决定让某个任务运行后，就把CPU的控制权完全交给了该任务，直到它主动将CPU控制权还回来。中断由中断服务程序来处理，可以激活一个休眠态的任务，使之进入就绪态；而这个进入就绪态的任务还不能运行，一直要等到当前运行的任务主动交出CPU的控制权。使用这种实时操作系统的实时性比不使用实时操作系统的系统性能好，其实时性取决于最长任务的执行时间。不可抢占型实时操作系统的缺点也恰恰是这一点，如果最长任务的执行时间不能确定，系统的实时性就不能确定。

可抢占型实时操作系统的实时性好，优先级高的任务只要具备了运行的条件，或者说进入了就绪态，就可以立即运行。也就是说，除了优先级最高的任务，其他任务在运行过程中都可能随时被比它优先级高的任务中断，让后者运行。通过这种方式的任务调度保证了系统的实时性，但是，如果任务之间抢占CPU控制权处理不好，会产生系统崩溃、死机等严重后果。

嵌入式操作系统的发展

嵌入式操作系统伴随着嵌入式系统的发展经历了4个比较明显的阶段。

第一阶段是无操作系统的嵌入算法阶段，是以单芯片为核心的可编程控制器形式的系统，同时具有与监测、伺服、指示设备相配合的功能。这种系统大部分应用于一些专业性极强的工业控制系统中，一般没有操作系统的支持，通过汇编语言编程对系统进行直接控制，运行结束后清除内存。这一阶段系统的主要特点是：系统结构和功能都相对单一，处理效率较低，存储容量较小，几乎没有用户接口。由于这种嵌入式系统使用简便、价格很低，以前在国内工业领域应用较为普遍，但是已经远远不能适应高效的、需要大容量存储介质的现代化工业控制和新兴的信息家电等领域的需求。

第二阶段是以嵌入式CPU为基础、以简单操作系统为核心的嵌入式系统。这一阶段系统的主要特点是：CPU种类繁多，通用性比较差；系统开销小， 效率高；一般配备系统仿真器，操作系统具有一定的兼容性和扩展性；应用软件较专业，用户界面不够友好；系统主要用来控制系统负载以及监控应用程序运行。

第三阶段是通用的嵌入式实时操作系统阶段，是以嵌入式操作系统为核心的嵌入式系统。这一阶段系统的主要特点是：嵌入式操作系统能运行于各种不同类型的微处理器上，兼容性好；操作系统内核精小、效率高，并且具有高度的模块化和扩展性；具备文件和目录管理、设备支持、多任务、网络支持、图形窗口以及用户界面等功能；具有大量的应用程序接口(API)，开发应用程序简单；嵌入式应用软件丰富。

第四阶段是以基于Internet为标志的嵌入式系统，这是一个正在迅速发展的阶段。目前大多数嵌入式系统还孤立于Internet之外，但随着Internet的发展以及Internet技术与信息家电、工业控制技术等结合日益密切，嵌入式设备与Internet的结合将代表着嵌入式技术的真正未来。

使用实时操作系统的必要性

嵌入式实时操作系统在目前的嵌入式应用中用得越来越广泛，尤其在功能复杂、系统庞大的应用中显得愈来愈重要。

首先，嵌入式实时操作系统提高了系统的可靠性。在控制系统中，出于安全方面的考虑，要求系统起码不能崩溃，而且还要有自愈能力。不仅要求在硬件设计方面提高系统的可靠性和抗干扰性，而且也应在软件设计方面提高系统的抗干扰性，尽可能地减少安全漏洞和不可靠的隐患。长期以来的前后台系统软件设计在遇到强干扰时，使得运行的程序产生异常、出错、跑飞，甚至死循环，造成了系统的崩溃。而实时操作系统管理的系统，这种干扰可能只是引起若干进程中的一个被破坏，可以通过系统运行的系统监控进程对其进行修复。通常情况下，这个系统监视进程用来监视各进程运行状况，遇到异常情况时采取一些利于系统稳定可靠的措施，如把有问题的任务清除掉。

其次，提高了开发效率，缩短了开发周期。在嵌入式实时操作系统环境下，开发一个复杂的应用程序，通常可以按照软件工程中的解耦原则将整个程序分解为多个任务模块。每个任务模块的调试、修改几乎不影响其他模块。商业软件一般都提供了良好的多任务调试环境。

再次，嵌入式实时操作系统充分发挥了32位CPU的多任务潜力。32位CPU比8、16位CPU快，另外它本来是为运行多用户、多任务操作系统而设计的，特别适于运行多任务实时系统。32位CPU采用利于提高系统可靠性和稳定性的设计，使其更容易做到不崩溃。例如， CPU运行状态分为系统态和用户态。将系统堆栈和用户堆栈分开，以及实时地给出CPU的运行状态等，允许用户在系统设计中从硬件和软件两方面对

实时内核的运行实施保护。如果还是采用以前的前后台方式，则无法发挥32位CPU的优势。

从某种意义上说，没有操作系统的计算机(裸机)是没有用的。在嵌入式应用中，只有把CPU嵌入到系统中，同时又把操作系统嵌入进去，才是真正的计算机嵌入式应用。

实时操作系统的优缺点

在嵌入式实时操作系统环境下开发实时应用程序使程序的设计和扩展变得容易，不需要大的改动就可以增加新的功能。通过将应用程序分割成若干独立的任务模块，使应用程序的设计过程大为简化；而且对实时性要求苛刻的事件都得到了快速、可靠的处理。通过有效的系统服务，嵌入式实时操作系统使得系统资源得到更好的利用。

但是，使用嵌入式实时操作系统还需要额外的ROM/RAM开销，2~5%的CPU额外负荷，以及内核的费用。

CAD快速坐标标注

将以下文件存入记事本，然后改名为：zbbz.lsp 注意哦，后缀名是LSP，前面的你好记就行。; $Header: /tahoe/develop/coreACAD/support/xplode.lsp 9 3/09/99 3:33p Ulmern $ ; $NoKeywords: $==== 开始 ==== (defun c:zbbz () ;;;==== 设置 ==== (prompt "\n输入字高：") (princ (getvar "textsize")) (princ "") (setq 输入字高 (getreal)) (if (not 输入字高) (setq 字高 (getvar "textsize")) (setq 字高 输入字高) ) (setq old_dimzin (getvar "dimzin")) (setvar "dimzin" 1) (setq 精度 3) (setvar "cmdecho" 0) (标注) ) ;;;==== 取起点的位置及数值 ==== (defun 标注() (setq 标注点 (getpoint "\n点取标注点:")) (if 标注点 (继续) (退出)) ) (defun 继续() (setq 绝对标注点 (trans 标注点 1 0)) (setq x_坐标值 (rtos (car 绝对标注点) 2 精度)) (setq y_坐标值 (rtos (nth 1 绝对标注点) 2 精度)) ;;;==== 取标注引线位置及长度和角度 ==== (setq 临时起点 (getpoint 标注点 "\n点取标注位置:")) (setq 引线长度 (distance 标注点 临时起点)) (setq 临时角度 (atof (angtos (angle 标注点 临时起点 ) 0 3))) ;;;==== 检查标注引线的角度并设为标准值 ==== (setq 标准角度 (cond ((= 临时角度 15) 0) ((= 临时角度 37.5) 30) ((= 临时角度 52.5) 45) ((= 临时角度 67.5) 60) ((= 临时角度 105) 90) ((= 临时角度 127.5) 120) ((= 临时角度 141) 135) ((= 临时角度 165) 150) ((= 临时角度 195) 180) ((= 临时角度 217.5) 210) ((= 临时角度 232.5) 225) ((= 临时角度 255) 240) ((= 临时角度 285) 270) ((= 临时角度 307.5) 300) ((= 临时角度 322.5) 315) ((= 临时角度 345) 330) (0) ) ) ;;;==== 设标注引线终点的位置 ==== (setq 起点 (polar 标注点 (angtof (itoa 标准角度) 0) 引线长度)) ;;;==== 设标注线终点的位置及方向 ==== (setq x_字符数 (strlen x_坐标值)) (setq y_字符数 (strlen y_坐标值)) (if ( x_字符数 y_字符数) (setq 坐标字符数 x_字符数) (setq 坐标字符数 y_字符数) ) (setq 坐标字符长 (* 坐标字符数 字高)) (if (and ( 标准角度 270) ( 标准角度 90)) (setq 标注方向 180) (setq 标注方向 0) ) (if (= 标注方向 180) (setq 终点 (list (- (car 起点) 坐标字符长) (nth 1 起点))) (setq 终点 (list ( (car 起点) 坐标字符长) (nth 1 起点))) ) ;;;==== 设标注数字的起点 ==== (if (= 标注方向 0) (setq 文字开始点 起点) (setq 文字开始点 终点)) (setq 起点_x (list (car 文字开始点) ( (nth 1 文字开始点) (/ 字高 3.5)))) (setq 起点_y (list (car 文字开始点) (- (nth 1 文字开始点) 字高 (/ 字高 3.5)))) ;;;==== 使两个坐标字符等长 ==== (setq 相差字符数 (abs(- x_字符数 y_字符数))) (setq 补充空格数 "") (repeat 相差字符数 (setq 补充空格数 (strcat 补充空格数 " "))) (if (= 相差字符数 0) (setq x_c (strcat "Y=" x_坐标值) y_c (strcat "X=" y_坐标值))) (if (and (/= l 0) ( x_字符数 y_字符数)) (setq x_c (strcat "Y=" x_坐标值) y_c (strcat "X=" 补充空格数 y_坐标值))) (if (and (/= l 0) ( x_字符数 y_字符数)) (setq x_c (strcat "Y=" 补充空格数 x_坐标值) y_c (strcat "X=" y_坐标值))) ;;;==== 标注 ==== (setq old_osmode (getvar "osmode")) (setvar "osmode" 0) (command "line" 标注点 起点 终点) (command "") (command "text" 起点_x 字高 "0" y_c) (command "text" 起点_y 字高 "0" x_c) (setvar "osmode" old_osmode) (标注) ) ;;;==== 还原 ==== (defun 退出() (setvar "dimzin" old_dimzin) (setvar "cmdecho" 1) (princ) ) ;;;==== 结束 ==== 谁要你看懂，你只要看懂第一句话就行了。好，我发你邮箱，存了后，在邮箱里告诉你怎么用。