嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)Μc/OS-Ⅱ原理及應(yīng)用

前言

　　有人說(shuō)，嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用和發(fā)展是計(jì)算機(jī)技術(shù)自桌面系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)之后，IT產(chǎn)業(yè)和IT技術(shù)的又一個(gè)新的重大進(jìn)展。　　事實(shí)的確如此。就現(xiàn)在的情況來(lái)看，在當(dāng)今人們的生產(chǎn)和生活中，嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用和影響無(wú)處不在。暫且不論火箭、地球衛(wèi)星、汽車生產(chǎn)線，也不論先進(jìn)的武器裝備系統(tǒng)，就是在日常生活中人們幾乎天天離不開(kāi)的移動(dòng)電話、空調(diào)器、數(shù)碼相機(jī)、洗衣機(jī)、電飯鍋、電熱水器等裝置和設(shè)備中，都有嵌入式系統(tǒng)暗暗地在發(fā)揮著控制作用，從而使這些裝置和設(shè)備具有了較高的自動(dòng)化水平，甚至體現(xiàn)出了某種智能性，為人們提供了更為體貼、更為周到的服務(wù)?？梢云谕?，就在不遠(yuǎn)的將來(lái)，普通百姓還會(huì)用到地球衛(wèi)星定位系統(tǒng)、高級(jí)音像系統(tǒng)、智能可視電話、智能采暖設(shè)備、個(gè)人醫(yī)療保健設(shè)備、家用機(jī)器人等更為人性化的裝置和設(shè)備，從而使人們的生活更舒適，工作效率更高。然而，這一切無(wú)不依賴于嵌入式系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用?！　”娝苤?，我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)正處在一個(gè)高速發(fā)展時(shí)期，我國(guó)正在成為世界電子制造業(yè)的重要基地之一，從而形成了對(duì)嵌入式系統(tǒng)技術(shù)及相關(guān)技術(shù)人才的巨大需求。面對(duì)這種日益廣泛而迫切的需求，各高等院校和培訓(xùn)機(jī)構(gòu)都紛紛開(kāi)設(shè)了與嵌入式系統(tǒng)技術(shù)相關(guān)的專業(yè)和課程，以期學(xué)生在校學(xué)習(xí)期間就能受到嵌入式系統(tǒng)技術(shù)方面的教育和訓(xùn)練。　　但是，如何進(jìn)行這方面的工作卻遇到了挑戰(zhàn)。從目前的情況來(lái)看，至少有兩個(gè)主要的困難：一是不論哪個(gè)專業(yè)都不可能投入較大量的教學(xué)時(shí)數(shù)來(lái)專門用于嵌入式系統(tǒng)的教學(xué)；二是掌握嵌入式系統(tǒng)的技術(shù)和設(shè)計(jì)方法對(duì)學(xué)生的基礎(chǔ)要求較高，任何一個(gè)專業(yè)都不可能以嵌入式系統(tǒng)為培養(yǎng)目標(biāo)設(shè)置該專業(yè)的基礎(chǔ)課程（至少目前是這樣）。因此作者認(rèn)為，在目前的情況下，嵌入式系統(tǒng)的教學(xué)應(yīng)該依托于各專業(yè)的現(xiàn)有課程體系，選準(zhǔn)切入點(diǎn)，以學(xué)生初步掌握嵌入式系統(tǒng)的基本概念、基本理論、基本應(yīng)用、基本設(shè)計(jì)方法和基本特點(diǎn)為教學(xué)目標(biāo)，設(shè)置1～2門小型課較為合適。　　作為嵌入式系統(tǒng)這種比較特殊的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其基本構(gòu)成仍然是硬件和軟件兩部分。對(duì)于硬件部分的教學(xué)，各專業(yè)可在原教學(xué)內(nèi)容基礎(chǔ)上根據(jù)嵌入式系統(tǒng)的硬件特點(diǎn)加以適當(dāng)?shù)男薷暮脱a(bǔ)充（這樣不會(huì)增加過(guò)多的課時(shí)）。而軟件部分（主要是嵌入式操作系統(tǒng)），作為計(jì)算機(jī)專業(yè)可以把原有的操作系統(tǒng)課程在內(nèi)容上進(jìn)行延伸，比如把一個(gè)實(shí)際的嵌入式操作系統(tǒng)（例如μC/OS-II）當(dāng)作一個(gè)實(shí)例來(lái)介紹，同時(shí)也避免了原來(lái)操作系統(tǒng)課程過(guò)于空洞的弊端。當(dāng)然，也可以把嵌入式操作系統(tǒng)單獨(dú)作為一門小課來(lái)講授。因?yàn)橛?jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生已學(xué)過(guò)操作系統(tǒng)課程，所以單獨(dú)設(shè)置的這門小課的內(nèi)容就可以適當(dāng)豐富一些（比如，μCLinux和μC/OS-II）。由于非計(jì)算機(jī)專業(yè)原來(lái)就沒(méi)有操作系統(tǒng)課程，于是就應(yīng)該單獨(dú)設(shè)置一門嵌入式操作系統(tǒng)的課程。課程的內(nèi)容應(yīng)以系統(tǒng)簡(jiǎn)單、概念清晰且有較強(qiáng)實(shí)用性的嵌入式操作系統(tǒng)為宜?！　”緯褪菫槭箤W(xué)生了解和初步掌握嵌入式操作系統(tǒng)特點(diǎn)、體系結(jié)構(gòu)及實(shí)際應(yīng)用而編寫的教學(xué)用書?！　”緯奶攸c(diǎn)及內(nèi)容如下：　　?以源碼公開(kāi)的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μC/OS-II為核心，介紹了嵌入式操作系統(tǒng)在任務(wù)、任務(wù)的調(diào)度和管理、任務(wù)之間的通信和同步、內(nèi)存管理等方面的實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用特點(diǎn)?！　?語(yǔ)言文字通俗易懂，盡量避免了大量程序源代碼的剖析講解，而代之以插圖和例題，力求重點(diǎn)突出。?　　在μC/OS-II系統(tǒng)的移植的講解方面，盡量避免讀者可能不太熟悉的計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)，從而沖擊讀者學(xué)習(xí)的重點(diǎn)，而以大多數(shù)讀者都比較了解和熟悉的51系列單片機(jī)為硬件系統(tǒng)（盡管μC/OS-II在51單片機(jī)上應(yīng)用有些嫌大），以使讀者可以集中精力學(xué)習(xí)和掌握系統(tǒng)移植方面的知識(shí)和方法。另外，鑒于基于ARM核的嵌入式處理器在國(guó)內(nèi)嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用占有相當(dāng)大的份額，并且發(fā)展態(tài)勢(shì)也越來(lái)越猛，因此本書也單獨(dú)用了一章的篇幅介紹了μC/OS-II在ARM上的移植。?　　由于實(shí)驗(yàn)條件的限制，也為了學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)這類軟件的方便，大多數(shù)讀者通常還是要以PC機(jī)為學(xué)習(xí)工具的，因此本書的例題幾乎都可在PC機(jī)中調(diào)試和運(yùn)行。另外，為了使讀者更好地使用例題代碼和了解μC/OS-II在PC機(jī)中的移植，作者把相關(guān)內(nèi)容作為附錄收到本書中。?　　本書的教學(xué)時(shí)數(shù)以不超過(guò)30學(xué)時(shí)為宜，其中應(yīng)有6學(xué)時(shí)左右的實(shí)驗(yàn)和8學(xué)時(shí)左右的大型作業(yè)。?　　本書是為教學(xué)目的編寫的教材，適用于高等院校計(jì)算機(jī)技術(shù)及應(yīng)用、自動(dòng)化、生產(chǎn)過(guò)程控制、儀器儀表、電子技術(shù)等專業(yè)高年級(jí)的教學(xué)，同時(shí)也可用于工程技術(shù)人員的自學(xué)和培訓(xùn)。?　　閱讀和學(xué)習(xí)本書的內(nèi)容，須在C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)和微型計(jì)算機(jī)原理（最好學(xué)習(xí)過(guò)單片機(jī)原理）等方面具有一定的基礎(chǔ)?！　∪珪?章。參加本書編寫的有房紅征、李益民、劉德華、胡曉紅和任哲。由任哲擔(dān)任主編并負(fù)責(zé)全書的統(tǒng)稿工作?！　≡诒緯牟邉澓途帉戇^(guò)程中，得到了很多同仁的關(guān)心、指導(dǎo)和幫助。特別是本書有關(guān)μC/OS-II移植的第7章和第8章分別采用了楊屹先生和周立功先生的方法和程序代碼，另外本書還用到了JeanJ.Labrosse先生書中的部分例題代碼。為此，向?yàn)楸緯鲞^(guò)貢獻(xiàn)的人們表示衷心的感謝！　　由于作者在嵌入式系統(tǒng)知識(shí)方面的欠缺，尤其是在嵌入式系統(tǒng)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)方面的不足，因此本書無(wú)論是在教學(xué)內(nèi)容的選取編排上、例題的選用上，還是對(duì)于難點(diǎn)、重點(diǎn)的講解上，一定會(huì)有很多不足甚至錯(cuò)誤，在此誠(chéng)摯希望讀者批評(píng)指正。作者的電子郵箱為renzhe71@sina.com。另外，對(duì)μC/OS-II在51單片機(jī)上的移植感興趣的讀者可與楊屹先生溝通探討，其網(wǎng)址為www.armecos.com，電子郵箱為asdjf@163.com。對(duì)μC/OS-II在ARM核上的移植感興趣的讀者可與周立功先生聯(lián)系，其電子郵箱為zlg3@zlgmcu.com。

內(nèi)容概要

μC/OS-Ⅱ是一個(gè)源碼開(kāi)放的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)內(nèi)核。本書詳細(xì)介紹了嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ內(nèi)核的任務(wù)管理和調(diào)度、系統(tǒng)時(shí)鐘和節(jié)拍服務(wù)、時(shí)間管理、中斷、任務(wù)的通信和同步、內(nèi)存的簡(jiǎn)單管理原理，同時(shí)給出了大量的實(shí)例以幫助讀者學(xué)習(xí)和理解。　　最后，以在51單片機(jī)和ARM上移植μC/OS-Ⅱ介紹了移植方法?！　”緯勺鳛楦叩仍盒Ｓ?jì)算機(jī)、電子技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、儀器儀表等信息類專業(yè)的教材，也可供對(duì)嵌入式操作系統(tǒng)感興趣的工程技術(shù)人員參考。

書籍目錄

第1章 嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的基本概念　1.1 計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)1　1.2 嵌入式系統(tǒng)和嵌入式操作系統(tǒng)3　1.3 嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μC/OS-II簡(jiǎn)介12　1.4 小結(jié)13　1.5 練習(xí)題14第2章 μC/OS-II中的任務(wù)　2.1 任務(wù)的基本概念15　2.2 任務(wù)堆棧21　2.3 任務(wù)控制塊及任務(wù)控制塊鏈表25　2.4 任務(wù)就緒表及任務(wù)調(diào)度29　2.5 任務(wù)的創(chuàng)建37　2.6 任務(wù)的掛起和恢復(fù)46　2.7 其他任務(wù)管理函數(shù)53　2.8 μC/OS-II的初始化和任務(wù)的啟動(dòng)60　2.9 一個(gè)示例64　2.10 小結(jié)72　2.11 練習(xí)題73第3章 μC/OS-II的中斷和時(shí)鐘　3.1 μC/OS-II的中斷74　3.2 μC/OS-II的時(shí)鐘80　3.3 時(shí)間管理88　3.4 小結(jié)96　3.5 練習(xí)題97第4章 任務(wù)的同步與通信第5章 信號(hào)量集第6章 內(nèi)存的動(dòng)態(tài)分配第7章 在51單片機(jī)上移植μC/OS-II第8章 在ARM7上移植μC/OS-II第9章 μC/OS-II可剪裁性的實(shí)現(xiàn)附錄A 文件PC.C中的函數(shù)附錄B μC/OS-II中使用的數(shù)據(jù)類型附錄C μC/OS-II在80x86上的移植附錄D C51開(kāi)發(fā)工具μVision2簡(jiǎn)介附錄E MagicARM2200教學(xué)實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)平臺(tái)簡(jiǎn)介附錄F 光盤上例題代碼的使用方法參考文獻(xiàn)

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