嵌入式實時系統的關鍵技術及其在通信系統中的應用

　　作為嶄新的、面向應用的計算機系統，嵌入式系統在集成了通用計算機系統的共性以外，還包含了很多適合“嵌入式”應用的新技術;因為在技術上與通用計算機系統有很多不同，本文首先介紹嵌入式系統的基本概念及其關鍵技術，并結合在通信系統中的應用說明其技術特點及可應用性。

　　1 嵌入式實時系統

　　嵌入式系統內容包含一個或多個控制用的CPU以及針對特定應用環境而開發的高層軟件，通常含有操作系統。在使用過程中，系統內部CPU和軟件的行為并不為外界所感知，因此叫做“嵌入式”系統;通常把對外部事件響應時間很短的嵌入式系統叫做“嵌入式實時系統”;應用于嵌入式實時系統的操作系統叫做“嵌入式實時操作系統”。

　　1.1 嵌入式實時系統的構成

　　嵌入式實時系統包括硬件和軟件兩個方面，由硬件平臺、嵌入式實時操作系統及其他系統軟件模塊、實時應用程序三個部分組成。

　　1.1.1 硬件平臺

　　嵌入式實時系統的硬件平臺通常以為能緊湊、專用性強的CPU為核心同時結合少量的外轉圍設備，具有應用相關性，即多樣性的特點。

　　1.1.2 嵌入式實時操作系統及其他系統軟件模塊

　　操作系統和其他系統軟件介于硬件和應用程序之間，負責調度并管理實時應用程序，并完成對硬件的控制和操作。

　　1.1.3 實時應用程序

　　實時應用程序是基于嵌入式實時操作系統、利用操作系統提供的實時機制完成特定的嵌入式實時系統具體功能的應用程序。

　　1.2 嵌入式實時操作系統的特點

　　除了具有操作系統的共性以外，為適應“嵌入式實時”應用，嵌入式實時操作系統還具有實時性、微內核結合擴展模塊實現通用性與可配置性、操作系統不對外設作假設等突出特點。

　　1.2.1 實時性

　　實時表示“及時”，是一個相對概念;實時性表明操作系統在可預見的時間內響應和處理外部事件的能力，是嵌入式實時操作系統性能的關鍵指標之一。嵌入式實時操作系統一般采用多任務機制，以并發方式執行應用程序。

　　1.2.2 微內核結合擴展模塊實現通用性與可配置性

　　為了在結構和功能上適應不同的“嵌入式”應用，嵌入式實時操作系統通常采用微內核與可配置的功能模塊相結合的體系結構，使操作同時具備了通用性和可配置性。1.2.3 操作系統不對外設作假設

　　操作系統的實現只與CPU有關，而不假設CPU以外的其他物理硬件。與硬件相關的功能依靠另外一個叫做板級支持包(Board Support Package)的軟件層次來完成，從而實現了操作系統的“硬件無關性”，提高了系統的通用性和可移值性。

　　1.3 嵌入式實時系統與通用計算機系統的對比

　　通過對比表1可以看出：嵌入式系統是以應用為中心、以計算機技術為基礎，軟件硬件可裁剪，適應于應用系統，對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統。

表1 嵌入式實時系統與通用計算機系統的對比

　　2 嵌入式實時系統的實現

　　2.1 選擇適合的嵌入式實時操作系統

　　嵌入式實時操作系統是實現嵌入式實時系統的核心。操作系統的性能在很大程度上直接影響著整個系統的實時性能。因此，選擇合適的嵌入式實時操作系統對于實現一個高性能的嵌入式時系統是至關重要的。