嵌入式實時系統及其在通信系統中的應用

摘 要：闡述了嵌入式實時系統的原理及特點，分析并論述嵌入式實時系統實現過程中的關鍵問題，討論了嵌入式實時系統在通信領域中的應用。
關鍵詞：嵌入式實時系統 嵌入式實時操作系統 板級支持包（BSP） 電信管理網
　　近年來，以PC機為代表的通用計算機系統在硬件和軟件方面都取得了飛速的發(fā)燕尾服，處理器的運算速度已經達到了每秒10億次的數量級。作為計算機系統核心的操作系統也從字符界面的單任務、單用戶的DOS，發(fā)展到擁有圖形界面的多用戶、多任務的Windows 98、Windows NT。計算機的應用已經擴展到通信、交通、家電及醫(yī)療諸多領域。
　　然而，在經過了很長一段時間的快速發(fā)展，尤其是作為過去十年IT發(fā)展的推動力以后，以PC為代表的通用計算機系統出現了發(fā)展減緩的趨勢;與此同時，新興IT產生的發(fā)展要求越來越多的設備具有小型化、智能化的特點。為適應這一發(fā)展趨勢，在計算機系統的應用過程中發(fā)展了一類特殊的系統——嵌入式計算機系統，即嵌入式系統。
　　由于具備簡潔、高效等特點，在最近幾年，嵌入式系統表現出了強勁的發(fā)展勢頭;隨著二十一世紀的到來，IT業(yè)迎來了一個嶄新的、以嵌入式系統為核心的“后PC時代（Post-PC Era）”。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;因此，嵌入式系統的發(fā)展越來越多地受到人們的普遍重視，其強大而靈活的可應用性得到了計算機、通信和信息等產業(yè)的廣泛認可，其就任已經擴展到前所未有的廣泛領域。嵌入式系統的出現與發(fā)展將真正實現計算機的“無處不在”。

　　
　　因為在技術上與通用計算機系統有很多不同，因此，本文首先介紹了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(huán)境而開發(fā)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”;相應的應用程序叫做“嵌入式時應用程序”。
　　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。如圖1所示。
　　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。
　　在以上三個部分中，嵌入式實時操作系統是嵌入式實時系統的核心，是應用程序開發(fā)和運行的平臺，是嵌入式實時系統區(qū)別于其他通用計算機系統的集中體現，也是推動嵌入式實時系統廣泛應用的關鍵因素。
　　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。