嵌入式系统的基本概念

1.前后台系统

应用程序一般是个无限循环，循环中的函数看做后台行为，而终端服务程序看作前台行为。

2.操作系统

3.实时操作系统RTOS

4.代码的临界区

不允许被打断的那部分

5.资源

6.共享资源

7.任务（线程）

8.任务切换

9.内核

10.调度

11.占先式内核，非占先式内核

12.任务优先级

13.中断

14.时钟节拍：周期性中断

前后台系统 （New Roman" STYLE="line-height:1.3em">Foreground/Background System）

应用程序是一个无限的循环，循环中调用相应的函数完成相应的操作，这部分可以看成后台行为New Roman" STYLE="line-height:1.3em">(background)。中断服务程序处理异步事件，这部分可以看成前台行为（New Roman" STYLE="line-height:1.3em">foreground）。后台也可以叫做任务级。前台也叫中断级。

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代码的临界段

New Roman" STYLE="line-height:1.3em">代码的临界段也称为临界区，指处理时不可分割的代码。一旦这部分代码开始执行，则不允许任何中断打入。为确保临界段代码的执行，在进入临界段之前要关中断，而临界段代码执行完以后要立即开中断。New Roman" STYLE="line-height:1.3em">

资源

New Roman" STYLE="line-height:1.3em">任何为任务所占用的实体都可称为资源。资源可以是输入输出设备，例如打印机、键盘、显示器，资源也可以是一个变量，一个结构或一个数组等。New Roman" STYLE="line-height:1.3em">

共享资源

New Roman" STYLE="line-height:1.3em">可以被一个以上任务使用的资源叫做共享资源。New Roman" STYLE="line-height:1.3em">

任务

New Roman" STYLE="line-height:1.3em">一个任务，也称作一个线程，是一个简单的程序，该程序可以认为New Roman" STYLE="line-height:1.3em">CPU完全只属该程序自己。实时应用程序的设计过程，包括如何把问题分割成多个任务，每个任务都是整个应用的某一部分，每个任务被赋予一定的优先级，有它自己的一套New Roman" STYLE="line-height:1.3em">CPU寄存器和自己的栈空间。New Roman" STYLE="line-height:1.3em">

每个任务都处在以下New Roman" STYLE="line-height:1.3em">5种状态之一的状态下，这New Roman" STYLE="line-height:1.3em">5种状态是休眠态，就绪态、运行态、挂起态New Roman" STYLE="line-height:1.3em">(等待某一事件发生New Roman" STYLE="line-height:1.3em">)和被中断态

休眠态相当于该任务驻留在内存中，但并不被多任务内核所调度。

就绪意味着该任务已经准备好，可以运行了，但由于该任务的优先级比正在运行的任务的优先级低，还暂时不能运行。

运行态的任务是指该任务掌握了New Roman" STYLE="line-height:1.3em">CPU的控制权，正在运行中。

挂起状态也可以叫做等待事件态New Roman" STYLE="line-height:1.3em">WAITING，指该任务在等待，等待某一事件的发生

发生中断时，New Roman" STYLE="line-height:1.3em">CPU提供相应的中断服务，原来正在运行的任务暂不能运行，就进入了被中断状态。

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内核（Kernel）

New Roman" STYLE="line-height:1.3em">多任务系统中，内核负责管理各个任务，或者说为每个任务分配New Roman" STYLE="line-height:1.3em">CPU时间，并且负责任务之间的通讯。内核提供的基本服务是任务切换。New Roman" STYLE="line-height:1.3em">

调度（New Roman" STYLE="line-height:1.3em">Scheduler）

调度（Scheduler）,英文还有一词叫dispatcher，也是调度的意思。就是要决定该轮到哪个任务运行了。

多数实时内核是基于优先级调度法的。每个任务根据其重要程度的不同被赋予一定的优先级。

基于优先级的调度法指，CPU总是让处在就绪态的优先级最高的任务先运行。然而，究竟何时让高优先级任务掌握CPU的使用权，有两种不同的情况，这要看用的是什么类型的内核，是不可剥夺型的还是可剥夺型内核。

不可剥夺型内核（New Roman" STYLE="line-height:1.3em">Non-Preemptive Kernel）

不可剥夺型内核允许每个任务运行，直到该任务自愿放弃New Roman" STYLE="line-height:1.3em">CPU的控制权。中断可以打入运行着的任务。中断服务完成以后将New Roman" STYLE="line-height:1.3em">CPU控制权还给被中断了的任务。任务级响应时间要大大好于前后系统，但仍是不可知的，商业软件几乎没有不可剥夺型内核。

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可重入性（New Roman" STYLE="line-height:1.3em">Reentrancy）

New Roman" STYLE="line-height:1.3em">可重入型函数可以被一个以上的任务调用，而不必担心数据的破坏。可重入型函数任何时候都可以被中断，一段时间以后又可以运行，而相应数据不会丢失。可重入型函数或者只使用局部变量，即变量保存在New Roman" STYLE="line-height:1.3em">CPU寄存器中或堆栈中。如果使用全局变量，则要对全局变量予以保护。New Roman" STYLE="line-height:1.3em">

时间片轮番调度法

New Roman" STYLE="line-height:1.3em">当两个或两个以上任务有同样优先级，内核允许一个任务运行事先确定的一段时间，叫做时间额度（quantum），然后切换给另一个任务。也叫做时间片调度。内核在满足以下条件时，把New Roman" STYLE="line-height:1.3em">CPU控制权交给下一个任务就绪态的任务：l当前任务已无事可做l当前任务在时间片还没结束时已经完成了。New Roman" STYLE="line-height:1.3em">目前，μNew Roman" STYLE="line-height:1.3em">C/OS-Ⅱ不支持时间片轮番调度法。应用程序中各任务的优先级必须互不相同New Roman" STYLE="line-height:1.3em">

静态优先级

New Roman" STYLE="line-height:1.3em">应用程序执行过程中诸任务优先级不变，则称之为静态优先级New Roman" STYLE="line-height:1.3em">

动态优先级

应用程序执行过程中，任务的优先级是可变的，则称之为动态优先级。

TTL和CMOS电平

1，TTL电平：

=2.0V，输入低电平<=0.8V，噪声容限是0.4V。

2，CMOS电平：

1逻辑电平电压接近于电源电压，0逻辑电平接近于0V。而且具有很宽的噪声容限。New Roman" STYLE="line-height:1.3em">3，New Roman" STYLE="line-height:1.3em">TTL和New Roman" STYLE="line-height:1.3em">COMS电路比较：New Roman" STYLE="line-height:1.3em">

1）New Roman" STYLE="line-height:1.3em">TTL电路是电流控制器件，而New Roman" STYLE="line-height:1.3em">coms电路是电压控制器件。New Roman" STYLE="line-height:1.3em">

2）New Roman" STYLE="line-height:1.3em">TTL电路的速度快，传输延迟时间短New Roman" STYLE="line-height:1.3em">(5-10ns)，但是功耗大。New Roman" STYLE="line-height:1.3em">COMS电路的速度慢，传输延迟时间长New Roman" STYLE="line-height:1.3em">(25-50ns),但功耗低。New Roman" STYLE="line-height:1.3em">COMS电路本身的功耗与输入信号的脉冲频率有关，频率越高，芯片集越热，这是正常现象。

New Roman" STYLE="line-height:1.3em">ISP（New Roman" STYLE="line-height:1.3em">In System Programming），即在系统编程。它允许New Roman" STYLE="line-height:1.3em">MCU还在产品电路板上时，对其下载新的程序。这种技术的一个明显优点是，不需要把New Roman" STYLE="line-height:1.3em">MCU芯片从你的电路板上拆下来，再装到传统的编程器上来写入新的程序。你尽可以把具有New Roman" STYLE="line-height:1.3em">ISP功能的New Roman" STYLE="line-height:1.3em">MCU芯片焊接在电路板上，应用更加可靠、方便。

New Roman" STYLE="line-height:1.3em">IAP（New Roman" STYLE="line-height:1.3em">In Application Programming），即在应用中程序。就是说，New Roman" STYLE="line-height:1.3em">MCU自己可以获取新的代码并对自己重新编程。这是一个极为有用的技术，比如可以通过New Roman" STYLE="line-height:1.3em">Internet、程控电话网等给你的产品远程升级，就像常见的杀毒软件可以自动升级一样。有了这项技术，你就可以利用现在的程控电话网、互联网等实现你的嵌入式系统远程自动升级，而无须传统的那种给客户邮寄芯片而带来的不便。

New Roman" STYLE="line-height:1.3em">ISP和New Roman" STYLE="line-height:1.3em">IAP的核心技术是相同的，都是调用内部的标准程序对New Roman" STYLE="line-height:1.3em">Flash存储器进行擦除和重新编程。区别在于：New Roman" STYLE="line-height:1.3em">ISP由片内固化的一个默认的串行加载程序（New Roman" STYLE="line-height:1.3em">Boot Loader）来完成这一动作；而New Roman" STYLE="line-height:1.3em">IAP则由用户在自己的程序中完成这一调用，这就为产品的远程升级提供了可能，甚至可以说是New Roman" STYLE="line-height:1.3em">MCU应用技术的一个里程碑。

先进微控制器总线架构AMBA是ARM公司为高性能片上微控制器定义的一套总线标准，是一种中央多路选择器互连方案，它读数据和写数据的总线分开，完成片上数据传送。AMBA包括先进高性能总线（AHB）、先进系统总线(ASB)和先进外设总线(APB)。AHB和ASB都是高性能总线，采用高性能、高带宽系统设计，它支持多个主 (Master)设备和多个从(Slave)设备，ARM公司推荐使用AHB。APB实际上是二级总线，为AHB/ASB 提供一个低功耗和接口简单的扩展。它从整体上说是一个从设备。APB通过桥与AHB/ASB连接。

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