嵌入式系统(Embedded system),是一种“完全嵌入受控器件内部,为特定应用而设计的专用计算机系统”。为控制、监视或辅助设备、机器或用于工厂运作的设备。与个人计算机这样的通用计算机系统不同,嵌入式系统通常执行的是带有特定要求的预先定义的任务。
嵌入式系统本身是一个相对模糊的定义。目前嵌入式系统已经渗透到我们生活中的每个角落,工业、服务业、消费电子……,而恰恰由于这种范围的扩大,使得“嵌入式系统”更加难于明确定义。举个简单例子:一个手持的mp3是否可以叫做是嵌入式系统呢?答案肯定是“是”。
实际上,嵌入式系统本身是一个外延极广的名词,凡是与产品结合在一起的具有嵌入式特点的控制系统都可以叫嵌入式系统,而且有时很难以给它下一个准确的定义。现在人们讲嵌入式系统时,某种程度上指近些年比较热的具有操作系统的嵌入式系统,本文在进行分析和展望时,也沿用这一观点。
作为一个系统,往往是在硬件和软件交替发展的双螺旋的支撑下逐渐趋于稳定和成熟,嵌入式系统也不例外。 嵌入式系统的出现最初是基于单片机的。70年代单片机的出现,使得汽车、家电、工业机器、通信装置以及成千上万种产品可以通过内嵌电子装置来获得更佳的使用性能:更容易使用、更快、更便宜。
从中可以看出嵌入式系统是软件和硬件的综合体,还可以涵盖机械等附属装置。目前国内一个普遍被认同的定义是:以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。
嵌入式实时操作系统是指当外界事件或数据产生时,能够接受并以足够快的速度予以处理,其处理的结果又能在规定的时间之内来控制生产过程或对处理系统作出快速响应,并控制所有实时任务协调一致运行的嵌入式操作系统。
基本定义:嵌入式实时操作系统是专门为嵌入式系统定制的一种操作系统。与传统的通用操作系统相比,它更加注重实时性、可靠性和资源利用率。实时性意味着系统能够及时地响应外部事件或信号,并在规定的时间内完成相应的任务。
因为采用实时操作系统的意义就在于能够及时处理各种突发的事件,即处理各种中断,因而衡量嵌入式实时操作系统的最主要、最具有代表性的性能指标参数无疑应该是中断响应时间了。中断响应时间通常被定义为:中断响应时间=中断延迟时间+保存CPU状态的时间+该内核的ISR进入函数的执行时间[2]。
实时操作系统(RTOS):实时操作系统是嵌入式系统中最常用的操作系统之一。它专注于处理实时数据流和任务,确保系统在特定时间内完成任务。一些常见的实时操作系统包括FreeRTOS、VxWorks、RTOS-32等。嵌入式Linux:Linux内核经过裁剪和优化,被用于嵌入式系统,形成嵌入式Linux。
而后台系统则是一个无限循环,通过API函数执行任务,这在简单的应用中充当着任务管理者的角色,运行在任务级别。实时操作系统的诞生 然而,随着技术的发展,实时操作系统(RTOS)应运而生,特别是硬实时和软实时的区分,为嵌入式系统带来了全新的性能维度。
1、基本定义:嵌入式实时操作系统是专门为嵌入式系统定制的一种操作系统。与传统的通用操作系统相比,它更加注重实时性、可靠性和资源利用率。实时性意味着系统能够及时地响应外部事件或信号,并在规定的时间内完成相应的任务。
2、在嵌入式系统的世界里,它们的运行模式可分为两类,一类是经典的前后台系统,另一类则是具有实时特性的RTOS(实时操作系统)。嵌入式系统之所以多倾向于实时,是因其在许多关键应用中对响应速度和任务完成时间有着严格的要求。
3、实时操作系统(RTOS):实时操作系统是嵌入式系统中最常用的操作系统之一。它专注于处理实时数据流和任务,确保系统在特定时间内完成任务。一些常见的实时操作系统包括FreeRTOS、VxWorks、RTOS-32等。嵌入式Linux:Linux内核经过裁剪和优化,被用于嵌入式系统,形成嵌入式Linux。
4、我们所说的嵌入式操作系统,大多数情况下特指嵌入式实时操作系统,如μC/OS-II、eCOS和Linux。理解嵌入式实时操作系统,首先需要对嵌入式系统有基本认知,即它是一种专门设计用于控制、监测或辅助操作机器和设备的装置,根据IEEE(国际电气和电子工程师协会)的定义。