嵌入式操作系統(tǒng)原理與應(yīng)用

內(nèi)容概要

　　《嵌入式操作系統(tǒng)原理與應(yīng)用》以嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)為核心，重點(diǎn)講述了嵌入式技術(shù)中的嵌入式操作系統(tǒng)，并且考慮到嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的特點(diǎn)，也介紹了嵌入式系統(tǒng)的硬件平臺和系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)。這樣讀者既能夠深入地學(xué)習(xí)實(shí)時(shí)多任務(wù)嵌入式操作系統(tǒng)，也能對嵌入式系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)開發(fā)有一個(gè)比較全面的學(xué)習(xí)和理解?！　　肚度胧讲僮飨到y(tǒng)原理與應(yīng)用》的主要內(nèi)容有：嵌入式操作系統(tǒng)的概念、嵌入式系統(tǒng)的硬件構(gòu)成、ARM體系結(jié)構(gòu)、嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)內(nèi)核、任務(wù)間通信、中斷處理與定時(shí)機(jī)制、I/O子系統(tǒng)、VxWorks文件系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、內(nèi)存管理、系統(tǒng)引導(dǎo)程序及調(diào)試環(huán)境的建立和嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)等?！　　肚度胧讲僮飨到y(tǒng)原理與應(yīng)用》語言流暢、條理清晰，內(nèi)容全面且深入淺出，并結(jié)合作者多年的實(shí)際開發(fā)經(jīng)驗(yàn)編寫而成?！肚度胧讲僮飨到y(tǒng)原理與應(yīng)用》可作為高等理工院校自動(dòng)化、電氣工程及其自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、電子信息工程、測摔技術(shù)與儀器、電子科學(xué)與技術(shù)等相關(guān)專業(yè)的本科生和研究生教材，也可供從事嵌入式系統(tǒng)開發(fā)、系統(tǒng)控制的科研人員和工程師參考。

書籍目錄

1 嵌入式操作系統(tǒng)的概念 1 1.1 操作系統(tǒng)的概念和結(jié)構(gòu) 1 1.2 操作系統(tǒng)的功能和主要特征 2 1.2.1 操作系統(tǒng)的功能 2 1.2.2 操作系統(tǒng)的主要特征 5 1.3 操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 6 1.3.1 操作系統(tǒng)的內(nèi)核 6 1.3.2 傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模式 8 1.3.3 現(xiàn)代的操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模式 9 1.4 嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) 11 1.4.1 嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的特點(diǎn) 11 1.4.2 嵌入式應(yīng)用 12 1.4.3 嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的發(fā)展 13 1.5 嵌入式實(shí)時(shí)系統(tǒng)的分類 15 1.5.1 按速度分類 15 1.5.2 按確定性分類 15 1.5.3 按軟件結(jié)構(gòu)分類 15 1.6 商用嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) 18 1.7 小結(jié) 19 思考題 19 2 嵌入式系統(tǒng)的硬件構(gòu)成 20 2.1 嵌入式系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu) 20 2.2 嵌入式系統(tǒng)硬件 22 2.2.1 嵌入式處理器 22 2.2.2 存儲(chǔ)器 24 2.2.3 輸入輸出設(shè)備 25 2.3 嵌入式系統(tǒng)硬件開發(fā)相關(guān)技術(shù) 27 2.3.1 接口技術(shù) 27 2.3.2 總線 30 2.3.3 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)常用的硬件 調(diào)試和編程技術(shù) 34 2.4 小結(jié) 37 思考題 38 3 ARM體系結(jié)構(gòu) 39 3.1 ARM的結(jié)構(gòu)和特性 39 3.1.1 ARM處理器系列 39 3.1.2 ARM處理器的特點(diǎn) 42 3.1.3 ARM處理器模式 43 3.2 ARM寄存器介紹 43 3.3 ARM體系的異常中斷 45 3.4 ARM的存儲(chǔ)系統(tǒng) 47 3.5 ARM指令系統(tǒng) 48 3.6 ARM指令基本尋址方式 50 3.7 ARM指令集 52 3.8 ARM匯編程序設(shè)計(jì) 55 3.8.1 ARM匯編器所支持的偽指令 55 3.8.2 匯編語言的語句格式 56 3.8.3 匯編語言的程序結(jié)構(gòu) 60 3.8.4 ARM和Thumb混合編程簡介 60 3.9 小結(jié) 61 思考題 62 4 嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)內(nèi)核 63 4.1 嵌入式實(shí)時(shí)內(nèi)核的結(jié)構(gòu)和功能 63 4.1.1 嵌入式實(shí)時(shí)內(nèi)核的結(jié)構(gòu) 63 4.1.2 嵌入式實(shí)時(shí)內(nèi)核的功能 65 4.2 嵌入式實(shí)時(shí)內(nèi)核的任務(wù)管理 72 4.2.1 多任務(wù)機(jī)制 72 4.2.2 任務(wù)狀態(tài)和狀態(tài)轉(zhuǎn)變 73 4.2.3 任務(wù)調(diào)度策略 74 4.2.4 任務(wù)異常處理 76 4.3 嵌入式實(shí)時(shí)內(nèi)核的共享代碼和重入 76 4.4 VxWorks操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 79 4.4.1 VxWorks操作系統(tǒng) 79 4.4.2 VxWorks的內(nèi)核Wind 81 4.5 VxWorks任務(wù)編程接口 82 4.5.1 任務(wù)控制函數(shù) 82 4.5.2 任務(wù)擴(kuò)展函數(shù) 86 4.5.3 VxWorks系統(tǒng)任務(wù) 87 4.6 POSIX調(diào)度接口 88 4.6.1 POSIX和Wind調(diào)度方法的 差異 88 4.6.2 獲得和設(shè)置POSIX任務(wù)優(yōu)先級 89 4.6.3 獲得和顯示當(dāng)前的調(diào)度策略 90 4.6.4 獲得調(diào)度參數(shù)：優(yōu)先級限制和 時(shí)間片 91 4.7 小結(jié) 91 思考題 92 5 任務(wù)間通信 93 5.1 實(shí)時(shí)內(nèi)核任務(wù)間通信機(jī)制 93 5.1.1 任務(wù)之間的關(guān)系 93 5.1.2 共享內(nèi)存 94 5.1.3 互斥 95 5.1.4 信號量 96 5.1.5 內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 96 5.2 二進(jìn)制信號量 97 5.2.1 互斥 98 5.2.2 同步 99 5.2.3 二進(jìn)制信號量用于任務(wù)間同步 100 5.3 互斥信號量 104 5.3.1 優(yōu)先級倒置 105 5.3.2 刪除安全 106 5.3.3 遞歸資源訪問 106 5.3.4 互斥信號量用于任務(wù)間同步 107 5.4 計(jì)數(shù)器信號量 112 5.4.1 計(jì)數(shù)器信號量 112 5.4.2 計(jì)數(shù)器信號量用于任務(wù)間同步 113 5.5 消息隊(duì)列 116 5.5.1 概述 116 5.5.2 普通消息隊(duì)列 119 5.5.3 消息隊(duì)列使用例子 121 5.6 管道 124 5.6.1 概述 124 5.6.2 使用管道 125 5.6.3 管道用于任務(wù)間通信 126 5.7 POSIX信號量 129 5.7.1 POSIX信號量接口 129 5.7.2 POSIX和Wind信號量比較 130 5.7.3 未命名信號量使用 130 5.7.4 命名信號量的使用 132 5.8 POSIX消息隊(duì)列 134 5.8.1 POSIX和Wind消息隊(duì)列比較 135 5.8.2 POSIX消息隊(duì)列屬性 135 5.8.3 顯示消息隊(duì)列屬性 137 5.8.4 用消息隊(duì)列通信 137 5.8.5 通知任務(wù)有消息在等待 140 5.8.6 POSIX隊(duì)列信號 143 5.9 小結(jié) 144 思考題 144 6 中斷處理與定時(shí)機(jī)制 145 6.1 中斷管理 145 6.1.1 異常的定義 145 6.1.2 中斷的類型 146 6.1.3 中斷處理的過程 148 6.1.4 實(shí)時(shí)內(nèi)核的中斷管理 150 6.2 中斷服務(wù)程序 152 6.2.1 設(shè)置中斷處理程序 152 6.2.2 中斷堆棧 154 6.2.3 ISR的特殊限制 154 6.2.4 中斷級異常 155 6.2.5 保留的最高中斷級 156 6.2.6 最高中斷級ISRs的約束 156 6.2.7 中斷與任務(wù)的通信 156 6.3 時(shí)間管理 156 6.3.1 硬件時(shí)鐘設(shè)備 157 6.3.2 時(shí)間管理 158 6.4 看門狗機(jī)制和應(yīng)用 161 6.4.1 看門狗 161 6.4.2 利用看門狗處理任務(wù)時(shí)限 162 6.5 POSIX計(jì)時(shí)器和內(nèi)存上鎖 166 6.5.1 POSIX計(jì)時(shí)器 166 6.5.2 POSIX內(nèi)存上鎖接口 167 6.6 小結(jié) 167 思考題 168 7 I/O子系統(tǒng) 169 7.1 基本I/O概念 169 7.1.1 I/O子系統(tǒng) 169 7.1.2 端口映射與內(nèi)存映射I/O和 DMA 170 7.1.3 文件名稱 171 7.2 I/O系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 172 7.2.1 標(biāo)準(zhǔn)的I/O函數(shù) 173 7.2.2 標(biāo)準(zhǔn)I/O函數(shù)到驅(qū)動(dòng)程序函數(shù) 的映射 174 7.2.3 設(shè)備 175 7.2.4 文件描述符 176 7.2.5 基本I/O的操作流程 177 7.3 VxWorks的I/O接口 178 7.3.1 文件描述符 178 7.3.2 標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤 輸出設(shè)備 179 7.3.3 打開和關(guān)閉 180 7.3.4 新建和刪除 181 7.3.5 讀寫操作 181 7.3.6 I/O系統(tǒng)的其他操作 182 7.3.7 基于多文件描述符的掛起 操作：select功能 183 7.4 緩沖I/O 184 7.5 其他的格式化I/O操作 185 7.5.1 printf()、sprintf()、sscanf() 函數(shù) 185 7.5.2 printErr()和fdprintf() 185 7.5.3 信息記錄 186 7.6 基本I/O應(yīng)用示例 186 7.7 小結(jié) 191 思考題 191 8 文件系統(tǒng) 192 8.1 與MS-DOS系統(tǒng)兼容的文件系統(tǒng) 192 8.1.1 dosFs文件系統(tǒng)的磁盤組織 193 8.1.2 包含必要的dosFs文件系統(tǒng) 組件 194 8.1.3 初始化dosFs文件系統(tǒng) 195 8.1.4 初始化及使用支持dosFs的 設(shè)備 195 8.1.5 對磁盤和磁盤卷進(jìn)行操作 195 8.1.6 目錄操作 196 8.1.7 文件操作 196 8.1.8 分配磁盤空間 199 8.1.9 災(zāi)難恢復(fù)和磁盤卷的一致性 問題 200 8.1.10 dosFs文件系統(tǒng)支持的I/O 控制參數(shù) 200 8.2 原始文件系統(tǒng)(rawFs) 201 8.3 磁帶文件系統(tǒng)(tapeFs) 204 8.4 CD-ROM文件系統(tǒng)(cdromFs) 206 8.5 目標(biāo)機(jī)服務(wù)器文件系統(tǒng)（TSFS） 207 8.6 文件系統(tǒng)應(yīng)用示例 208 8.7 小結(jié) 213 思考題 213 9 內(nèi)存管理 214 9.1 引言 214 9.2 內(nèi)存管理機(jī)制 215 9.2.1 固定大小存儲(chǔ)區(qū)管理 215 9.2.2 可變大小存儲(chǔ)區(qū)管理 217 9.2.3 VxWorks動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理機(jī)制 218 9.2.4 VxWorks動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理函數(shù) 219 9.3 內(nèi)存保護(hù) 220 9.3.1 存儲(chǔ)器管理單元MMU 220 9.3.2 VxWorks的虛擬內(nèi)存接口 224 9.4 小結(jié) 227 思考題 227 10 系統(tǒng)引導(dǎo)程序及調(diào)試環(huán)境的建立 228 10.1 嵌入式系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu) 228 10.1.1 嵌入式操作系統(tǒng)的運(yùn)行條件 229 10.1.2 系統(tǒng)的啟動(dòng)流程 230 10.2 嵌入式系統(tǒng)的引導(dǎo)裝載程序 bootloader 230 10.2.1 bootloader作用分析及 一般實(shí)現(xiàn) 231 10.2.2 bootloader的階段1 232 10.2.3 bootloader的階段2 234 10.2.4 u-boot簡介 236 10.3 嵌入式系統(tǒng)板級支持包BSP 237 10.3.1 BSP概念 237 10.3.2 BSP在嵌入式開發(fā)中的位置 和作用 237 10.3.3 BSP以及bootloader與PC機(jī)主板上的BIOS的關(guān)系與區(qū)別 238 10.4 VxWorks的BSP 238 10.4.1 VxWorks的BSP開發(fā) 240 10.4.2 VxWorks的BSP啟動(dòng)流程 242 10.5 基于S3C44B0X開發(fā)板的VxWorks 的BSP定制 244 10.5.1 S3C44B0X開發(fā)板板上資源 244 10.5.2 BSP包的初步定制 245 10.5.3 在BSP包中進(jìn)行串行通信 的建立 248 10.6 小結(jié) 258 思考題 258 11 嵌入式系統(tǒng)的開發(fā) 259 11.1 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)模式 259 11.1.1 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)模式概述 259 11.1.2 處理器及硬件開發(fā)平臺的 選擇 261 11.1.3 操作系統(tǒng)的選擇 263 11.1.4 開發(fā)環(huán)境的選擇 266 11.2 嵌入式系統(tǒng)的硬件/軟件協(xié)同設(shè)計(jì) 技術(shù) 267 11.3 集成開發(fā)環(huán)境Tornado 269 11.3.1 Tornado集成開發(fā)環(huán)境簡述 269 11.3.2 Tornado集成開發(fā)工具 270 11.3.3 VxWorks的交叉編譯開發(fā) 環(huán)境 271 11.4 MATLAB/RTW系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境 273 11.4.1 MATLAB/RTW系統(tǒng)概述 273 11.4.2 RTW生成代碼結(jié)構(gòu)與外部 模式 275 11.4.3 RTW Tornado目標(biāo)環(huán)境 276 11.4.4 RTW程序創(chuàng)建過程 277 11.5 航行器控制系統(tǒng)仿真及性能分析 278 11.5.1 RTW嵌入式代碼在VxWorks/ Tornado環(huán)境下的實(shí)現(xiàn)過程 278 11.5.2 控制系統(tǒng)仿真 282 11.6 小結(jié) 282 思考題 283 參考文獻(xiàn) 284

媒體關(guān)注與評論

前言當(dāng)前，隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)全面滲透到人們的日常生活、工業(yè)過程以及許多領(lǐng)域。對于每個(gè)人來說，后PC時(shí)代的需要不再僅僅是那種放在桌面上處理文檔、進(jìn)行科學(xué)計(jì)算、工程管理和生產(chǎn)控制的臺式計(jì)算機(jī)。而是包括各種PDA、MP3、網(wǎng)絡(luò)家電、智能家電，也包括諸如工業(yè)機(jī)器人、智能儀表、監(jiān)測監(jiān)控和復(fù)雜的武器系統(tǒng)等設(shè)備，所有這些設(shè)備都將擁有至少一顆“芯”。例如，現(xiàn)代豪華汽車，德國BMW的7系列車，其內(nèi)部安裝有近70個(gè)控制器，主要控制軟件大于60MB。而在這些控制器、設(shè)備和儀器中負(fù)責(zé)管理CPU和用戶應(yīng)用程序的就是操作系統(tǒng)。但是臺式計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)和人們說到的這些設(shè)備中的操作系統(tǒng)有非常大的區(qū)別，常將后一種操作系統(tǒng)稱為嵌入式操作系統(tǒng)，也是本書所要講解的操作系統(tǒng)。 嵌入式系統(tǒng)技術(shù)是建立在操作系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)和組成、計(jì)算機(jī)接口技術(shù)、計(jì)算機(jī)語言、電子線路、數(shù)字電路、控制理論、計(jì)算方法和計(jì)算機(jī)技術(shù)等學(xué)科上的一門綜合性很強(qiáng)的技術(shù)科學(xué)。目前，大學(xué)中許多專業(yè)都已經(jīng)將有關(guān)嵌入式系統(tǒng)的課程作為其專業(yè)基礎(chǔ)課程開設(shè)。 隨著嵌入式技術(shù)的普及和應(yīng)用范圍的拓寬，嵌入式系統(tǒng)的復(fù)雜性和規(guī)模都在提高。尤其是近10年來，嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)得到了飛速的發(fā)展，從支持8位處理器到16 位、32位甚至64位。從支持單一品種的微處理器芯片到支持多種微處理器芯片，從只有實(shí)時(shí)內(nèi)核到除了內(nèi)核外，還提供其他功能模塊，如高速文件系統(tǒng)、TCP/IP網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、GUI系統(tǒng)等。另外又因?yàn)榍度胧较到y(tǒng)具備硬件平臺和軟件平臺的多樣性和應(yīng)用個(gè)性化的特點(diǎn)，因此包括嵌入式系統(tǒng)硬件和軟件產(chǎn)品都呈現(xiàn)出一種高度細(xì)分的市場格局。即不可能像臺式機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)和Windows操作系統(tǒng)那樣，出現(xiàn)一種產(chǎn)品能夠壟斷整個(gè)市場。嵌入式系統(tǒng)的這個(gè)特點(diǎn)不但為我國的嵌入式產(chǎn)品的研制和開發(fā)提供了一個(gè)難得的發(fā)展機(jī)遇，也決定了市場對嵌入式系統(tǒng)技術(shù)開發(fā)人員的大量需求。為此，目前全國各高校大多已經(jīng)開設(shè)嵌入式系統(tǒng)類的課程。 這次在西北工業(yè)大學(xué)教務(wù)處和化學(xué)工業(yè)出版社的大力支持下，也參照了國內(nèi)外的許多教材和專著，結(jié)合西北工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化類專業(yè)的教學(xué)特點(diǎn)，以及作者對嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，編寫這部教材?？紤]到本書的讀者大多數(shù)是嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用者，非計(jì)算機(jī)專業(yè)畢業(yè)，沒有學(xué)習(xí)過計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的課程。因此，本書不但深入淺出地介紹計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)有關(guān)的基礎(chǔ)知識，為幫助讀者建立嵌入式操作系統(tǒng)打下基礎(chǔ)，并建立設(shè)計(jì)嵌入式操作系統(tǒng)的基本概念，而且還針對嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的特點(diǎn)，向讀者介紹了嵌入式硬件平臺的基本結(jié)構(gòu)。通過本書的學(xué)習(xí)，不但使讀者能全面地學(xué)習(xí)到嵌入式操作系統(tǒng)的概念，也能夠使讀者對嵌入式系統(tǒng)有更全面的學(xué)習(xí)和理解，因此本書更加適合目前的教學(xué)大綱要求。 全書共分11章。主要內(nèi)容如下。 第1章嵌入式操作系統(tǒng)的概念。本章介紹計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)有關(guān)的基礎(chǔ)知識，為幫助讀者建立嵌入式操作系統(tǒng)打下基礎(chǔ)，并建立設(shè)計(jì)嵌入式操作系統(tǒng)的基本概念。本章的內(nèi)容包括操作系統(tǒng)的概念和結(jié)構(gòu)、嵌入式系統(tǒng)的原理和結(jié)構(gòu)、嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)設(shè)計(jì)、商用嵌入式操作系     統(tǒng)等。 第2章嵌入式系統(tǒng)的硬件構(gòu)成。本章將向讀者介紹嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)硬件的基本原理和結(jié)構(gòu)，包括系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和開發(fā)環(huán)境、嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的任務(wù)、任務(wù)編程和調(diào)度、任務(wù)間通信、中斷處理機(jī)制等內(nèi)容。 第3章ARM體系結(jié)構(gòu)。本章主要介紹嵌入式硬件系統(tǒng)的組成、嵌入式處理器的特點(diǎn)和選型。本章以目前使用最多的嵌入式微處理器ARM系列為主，講解嵌入式微處理器的結(jié)構(gòu)和指令、嵌入式系統(tǒng)的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)、輸入/輸出接口和設(shè)備等內(nèi)容。 第4章嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)內(nèi)核。本章介紹RTOS的結(jié)構(gòu)和功能，包括內(nèi)核、任務(wù)、任務(wù)的調(diào)度等。另外以VxWorks的實(shí)時(shí)內(nèi)核Wind和任務(wù)編程接口為實(shí)例。本章也是各章的重要    基礎(chǔ)。 第5章任務(wù)間通信。實(shí)時(shí)內(nèi)核的主要部分是任務(wù)，內(nèi)核中多個(gè)任務(wù)之間不可避免地存在相互協(xié)同的關(guān)系，來完成一定的內(nèi)核功能，這種協(xié)同最直觀的就是任務(wù)間相互通信。嵌入式操作系統(tǒng)一般都會(huì)提供許多任務(wù)間通信的方法。本章對于每一種通信機(jī)制，均從主要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、功能和有關(guān)的資源配置等方面講解。希望通過本章的學(xué)習(xí)，讀者能夠了解實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)的同步、互斥與通信機(jī)制的基本原理，以便在做具體應(yīng)用開發(fā)時(shí)能夠正確、合理地使用。 對于嵌入式系統(tǒng)開發(fā)者來說，中斷、異常和定時(shí)都是必須要面對的工作，它們不但是RTOS中非常重要的概念，也是利用RTOS開發(fā)正確、高效應(yīng)用程序的重要基礎(chǔ)。因此正確理解中斷和定時(shí)的機(jī)制，對于用戶開發(fā)操作系統(tǒng)和設(shè)計(jì)應(yīng)用程序都是十分有意義的。因此在第6章向讀者介紹操作系統(tǒng)內(nèi)核的兩個(gè)主要功能：中斷和定時(shí)，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步結(jié)合VxWorks來闡述這些概念。 第7章介紹嵌入式系統(tǒng)中的I/O子系統(tǒng)。一般的操作系統(tǒng)提供I/O系統(tǒng)、文件系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的主要目的，就是為應(yīng)用層提供標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)接口，以最大程度地屏蔽應(yīng)用層對硬件的相關(guān)性，來減輕開發(fā)者對底層硬件和操作系統(tǒng)的依賴性。本章是先介紹嵌入式系統(tǒng)的基本I/O操作機(jī)制，最后還是以VxWorks的I/O系統(tǒng)為對象介紹實(shí)時(shí)內(nèi)核的I/O系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用。 第8章是VxWorks文件系統(tǒng)。所謂文件系統(tǒng)，是指操作系統(tǒng)中用來組織、存儲(chǔ)和命名文件的結(jié)構(gòu)。本章將介紹dosFs文件系統(tǒng)、rawFs原始文件系統(tǒng)、tapeFs磁帶文件系統(tǒng)、CD_ROM文件系統(tǒng)和目標(biāo)服務(wù)器文件系統(tǒng)。 第9章內(nèi)存管理。嵌入式系統(tǒng)開發(fā)者通常在基本RTOS提供的基礎(chǔ)上制定內(nèi)存管理功能。因此，了解操作系統(tǒng)的內(nèi)存管理成為開發(fā)嵌入式系統(tǒng)的一個(gè)重要方面，對嵌入式系統(tǒng)的內(nèi)存管理有充分的了解，對系統(tǒng)開發(fā)者也是有利的。這也是本章編排的初衷。 系統(tǒng)引導(dǎo)程序及調(diào)試環(huán)境的建立是第10章的內(nèi)容。本章將從嵌入式系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)啟動(dòng)流程、 引導(dǎo)裝載程序的概念和主要任務(wù)以及引導(dǎo)裝載程序與板級支持包的對比等四個(gè)方面來討論嵌入式系統(tǒng)的引導(dǎo)機(jī)制。最后將給出筆者在s3c44b0x開發(fā)板上開發(fā)VxWorks的板級支持包過程，并詳細(xì)分析了開發(fā)流程，對于初次涉足嵌入式操作系統(tǒng)開發(fā)的讀者提供很好的實(shí)例。 第11章涉及嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)方法。本章首先介紹嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)模式，重點(diǎn)討論如何選擇處理器和硬件開發(fā)平臺、操作系統(tǒng)和開發(fā)環(huán)境等問題。這些對后續(xù)的嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)有很大的影響。第3小節(jié)介紹實(shí)時(shí)軟件設(shè)計(jì)方法。第4小節(jié)介紹嵌入式系統(tǒng)的軟件/硬件協(xié)同設(shè)計(jì)問題。最后，還要向讀者介紹目前嵌入式系統(tǒng)的最新開發(fā)方法，即快速控制原型和硬件在回路的仿真。以便讀者在今后的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中能夠應(yīng)用最新的技術(shù)和最新的方法來完成自己的設(shè)計(jì)。 嵌入式系統(tǒng)是一門涉及面較廣的學(xué)科，就嵌入式系統(tǒng)本身來看，可分硬件平臺和軟件平臺，而軟件平臺又分為底層的操作系統(tǒng)內(nèi)核和I/O驅(qū)動(dòng)以及上層的應(yīng)用程序。本書僅介紹嵌入式系統(tǒng)中軟件平臺的底層，即嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)核和I/O驅(qū)動(dòng)。其他部分本書僅僅作了扼要的介紹，在實(shí)際嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中，讀者還需要進(jìn)一步學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)的硬件平臺結(jié)構(gòu)和上層應(yīng)用程序的開發(fā)技術(shù)。 在本書的編寫和使用過程中，西北工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化教研室和自動(dòng)控制理論教研室的許多老師都曾給予了極大的幫助，許多與作者有過合作的研究所的工程師也提出過許多具體和中肯的意見。尤其是作者的研究生王慧、王歡、趙勛峰、王艷、張朝、蘇娟、陳興隆、張競凱、劉魯玉、張佐經(jīng)等也都參與了本書編寫的前期準(zhǔn)備工作，在此表示衷心的感謝。許多使用過本書講義的學(xué)生也曾經(jīng)提出過許多寶貴的意見，也向他們表示深深的謝意。 本書的編寫還參閱了大量的文獻(xiàn)，這些文獻(xiàn)給我們不少啟迪，在此向引用這些文獻(xiàn)的作者表示感謝。 最后，第一作者還要感謝他的夫人和女兒長期對他的教學(xué)和科研工作給予的支持和鼓勵(lì)，在生活中給予的關(guān)懷，也正是這些支持、鼓勵(lì)和關(guān)懷，不斷激勵(lì)作者的向上精神。 由于編者水平有限，不妥之處在所難免，敬請讀者給予批評指正。 　 　 　　編  者      　2007年6月

編輯推薦

本書以嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)為核心，重點(diǎn)講述了嵌入式技術(shù)中的嵌入式操作系統(tǒng)，并且考慮到嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的特點(diǎn)，也介紹了嵌入式系統(tǒng)的硬件平臺和系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)。這樣讀者既能夠深入地學(xué)習(xí)實(shí)時(shí)多任務(wù)嵌入式操作系統(tǒng)，也能對嵌入式系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)開發(fā)有一個(gè)比較全面的學(xué)習(xí)和理解。  本書的主要內(nèi)容有：嵌入式操作系統(tǒng)的概念、嵌入式系統(tǒng)的硬件構(gòu)成、ARM體系結(jié)構(gòu)、嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)內(nèi)核、任務(wù)間通信、中斷處理與定時(shí)機(jī)制、I/O子系統(tǒng)、VxWorks文件系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、內(nèi)存管理、系統(tǒng)引導(dǎo)程序及調(diào)試環(huán)境的建立和嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)等。 本書語言流暢、條理清晰，內(nèi)容全面且深入淺出，并結(jié)合作者多年的實(shí)際開發(fā)經(jīng)驗(yàn)編寫而成。本書可作為高等理工院校自動(dòng)化、電氣工程及其自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、電子信息工程、測控技術(shù)與儀器、電子科學(xué)與技術(shù)等相關(guān)專業(yè)的本科生和研究生教材，也可供從事嵌入式系統(tǒng)開發(fā)、系統(tǒng)控制的科研人員和工程師參考。

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