嵌入式系统设计师考试笔记之操作系统基础复习笔记一

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

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。