嵌入式系统在多点温度控制中的应用(一)(4)

（应用任务）的执行，并且将执行权交给拥有最高优先级的任务。
 ⑵ 内存管理
如同分时操作系统一样，实时操作系统使用内存管理单元（MMU）进行内存管理。实时操作系统内存管理模式可以分为实模式与保护模式（主要对Intel x86 而言）。目前主流的实时操作系统一般都可以提供两种模式，让用户根据应用自主选择。
 ⑶ 最小内存开销
 RTOS的设计过程中，最小内存开销是一个较重要的指标，这是因为在工业控制领域中的某些工控机（如上下位机控制系统中的下位机），由于基于降低成本的考虑，其内存的配置一般都不大，而在这有限的空间内不仅要装载实时操作系统，还要装载用户程序。因此，在RTOS的设计中，其占用内存大小是一个很重要的指标，这是RTOS设计与其它操作系统设计的明显区别之一。
 ⑷ 最大中断禁止时间与中断延迟时间
当RTOS运行在核心态或执行某些系统调用的时候，是不会因为外部中断的到来而中断执行的。只用当RTOS重新回到用户态才响应外部中断请求，这一过程所需要的最大时间就是最大中断禁止时间。
 中断延迟（Interrupt Latency）时间是指系统确认中断开始直到执行中断服务程序的第一条指令为止整个处理过程所需要的时间。实时操作系统的中断延迟时间有下列三个因素决定：处理器硬件电路的延迟时间，通常这个时间可以忽略；实时操作系统处理中断并将控制权转移给相关处理程序所需要的时间；实时操作系统的中断禁止时间。
 ⑸ 任务切换时间(Context-Switching Time)
当由于某种原因使一个任务退出运行时，RTOS保存它的运行现场信息、插入相应队列、并根据一定的调度算法重新选择一个新任务使之投入运行，这一过程所需时间称为任务切换时间。更准确地说，任务切换时间是实时操作系统将控制权从一个任务的执行中取回，然后交给另一个任务所需的时间。它包括保存目前正在执行任务的现场信息所需要的时间、RTOS决定下一个调度任务所需的调度时间以及RTOS把另外一个任务调入系统执行所需要的时间。
 在上述几项中，最大中断禁止时间和任务切换时间是评价一个RTOS实时性最重要的两个技术指标。
 
2.2 嵌入式系统的组成
 一个嵌入式系统是一个有特定功能或用途的计算机软硬件的集合体，其硬件的核心部件是嵌入式处理器，包括微控制器（MCU）、数字信号处理器（DSP）、嵌入式微处理器（MPU）、嵌入式片上系统（System On Chip）等。而软件的核心部件式嵌入式操作系统，目前流行的嵌入式操作系统有VxWorks、pSOS、QNX、Windows CE、Palm OS、QNX、Linux等。
2.2.1 嵌入式处理器
 目前据不完全统计，全世界嵌入式处理器的品种总量已经超过1000多种，流行的体系结构有30多个系列。现在几乎每个半导体制造商都生产嵌入式处理器，根据其现状，大致分为以下几类：
 1).嵌入式微处理器（Embedded Microprocessor Unit, EMPU）
 嵌入式处理器的基础是通用CPU，在应用中，将微处理器装配在专门设计的电路板上，只保留和嵌入式应应用有关的母板功能，这样可以大幅度减少系统体积和功耗。为了满足嵌入式应用的特殊要求，嵌入式微处理器具有体积小、重量轻、成本低、可靠性高等优点，但是设计中需外加ROM、RAM、总线接口、各种外设等器件，从而降低了系统的可靠性，技术保密性也较差。
 嵌入式处理器目前主要有Aml86/88、386EX、SC-400、Power PC、68000、MIPS、ARM系列等。
 2).嵌入式微控制器（Microcontroller Unit,MCU）
 嵌入式微控制器又称单片机，顾名思义，就是将整个计算机系统集成到一片芯片中。嵌入式微控制器一般以某种微处理器内核为核心，芯片内部集成ROM/EPROM、RAM、总线、总线逻辑、定时/计数器、WatchDog、I/O、串行口、脉冲调制输出、A/D、D/A、Flash等各种必要功能和外设。和嵌入式微处理器相比，微控制器的最大特点是单片化，体积大大减少，从而使功耗和成本下降、可靠性提高。
 嵌入式微控制器是目前嵌入式系统工业的主流。微控制器的片上外设资源一般比较丰富，适合于控制，故称为微控制器。嵌入式微控制器目前的品种和数量最多，比较有代表性的通用系列有8051、P51XA、MCS-251/96、MC68HC05/11/16、68300等，
 3).嵌入式DSP处理器（Embedded Digital Signal Processor, EDSP）
 DSP处理器对系统结构和指令进行了特殊设计，使其适合于执行DSP算法，编译效率较高，指令执行速度快。在数字滤波、FFT、谱分析等方面DSP算法正大量进入嵌入式领域，DSP应用正从在单片机中以普通指令实现DSP功能，过渡到采用嵌入式DSP处理器。嵌入式DSP处理器有两个发展来源，一是DSP处理器经过单片化、EMC改造、增加片上外设称为嵌入式DSP处理器；二是在通用单片机或SOC中增加DSP协处理器。
 目前嵌入式DSP处理器比较有代表性的产品是Texas Instruments的TMS320系列和Motorola 的DSP56000系列。
 4).嵌入式片上系统（System On Chip, SOC）
 随着EDI的推广、VLSI设计的普及以及半导体工艺的迅速发展，可以结合许多功能区块，将功能做在一个芯片上而构成一个更为复杂的系统，这就是SOC。它结合了微内核，像ARM RISC、MIPS RISC、DSP或是其它的微处理器核心，外加通信接口单元，像USB、TCP/IP通信单元、GPRS通信接口、GSM通信接口、蓝牙模块等等。这样开发的应用系统电路板变得很简洁，对于减小体积和功耗、提高可靠性非常有利。
 SOC分为通用和专用两类，通用系列包括Siemens的TriCore，Motorola的M-Core，某些ARM系列器件。专用SOC一般专用于某个或某类系统中，一个有代表性的产品是Philips的Smart XA，它将XA单片机内核和支持超过2048位复杂RSA算法的CCU单元制作在一块硅片上，形成一个可加载JAVA或者C语言的专用SOC，可用于公众互联网如Internet安全方面。
 
2.2.2 嵌入式操作系统
 嵌入式操作系统并不是一个新生的事物，从20世纪80年代起，国际上就有一些IT组织、公司开始进行商用嵌入式操作系统和专用操作系统的研究，它作为嵌入式系统灵魂，大大提高了嵌入式系统的开发效率，一改以往嵌入式软件设计只能针对具体的应用从头做起的历史。在嵌入式操作系统之上开发嵌入式系统将减少系统开发的工作量，增强了嵌入式应用软件的可移植性，使嵌入式系统的开发方法更具科学性，可以说嵌入式操作系统的出现为嵌入式系统的发展铺平了道路。
 嵌入式操作系统是一段在嵌入式系统启动后首先执行的背景程序，用户的应用程序是运行于其上的各个任务，它