件和硬件进行描述、综合、和验证。在系统目标要求的指导下,通过综合分析系统软硬件 功能及现有资源,协同设计软硬件体系结构,以最大限度地挖掘系统软硬件能力,避免由 于独立设计软硬件体系结构而带来的种种弊病,得到高性能低代价的优化设计方案。 嵌入式操作系统 目前流行的嵌入式操作系统可以分为两类:一类是从运行在个人电脑上的操作系统向 下移植到嵌入式系统中,形成的嵌入式操作系统,如微软公司的 Windows CE及其新版本 SUN公司的Java操作系统,朗讯科技公司的 Inferno,嵌入式 Linux等。这类系统经过个 人电脑或高性能计算机等产品的长期运行考验,技术日趋成熟,其相关的标准和软件开发 方式已被用户普遍接受,同时积累了丰富的开发工具和应用软件资源。 另一类是实时操作系统,如 WindRiver公司的 VxWorks,ISI的pSOS,QNX系统软件 公司的QNX,AI的 Nucleus,中国科学院凯思集团的 Hopen嵌入式操作系统等,这类产 品在操作系统的结构和实现上都针对所面向的应用领域,对实时性高可靠性等进行了精巧 的设计,而且提供了独立而完备的系统开发和测试工具,较多地应用在军用产品和工业控 制等领域中。 Linux是90年代以来逐渐成熟的一个开放源代码的操作系统。PC机上的 Linux版本 在全球数以百万计爱好者的合力开发下,得到了非常迅速的发展。90年代末 uClinux, RTLinux等相继推出,在嵌入式领域得到了广泛的关注,它拥有大批的程序员和现成的应 用程序,是我们研究开发工作的宝贵资源 学习嵌入式系统的意义 从控制意义上说,嵌入式系统涉及系统最底层的,芯片级的信息处理与控制。在某种 意义上,对这些“微观”世界的了解与驾驭正是控制的真正目的。嵌入式系统与通常意义 上的控制系统在设计思路和总体架构方面有许多不同之处,而这些不同之处恰恰是传统控 制学科教学中较少教给学生的。在当今信息化社会中,嵌入式系统在人们的日常工作和生 活中所占的份额,可能已超过传统意义的控制系统,这就是为什么我们的学生感到学的没 有用,而有用的又没有学的原因。在嵌入式系统及开发环境方面,目前仍有许多问题尚在 研究发展之中,如,嵌入式系统的硬件软件协同设计方法;面向多目标,多任务的微内核 嵌入式操作系统;分布嵌入式系统的实时性问题,分布式计算,分布式信息交互与综合处 理;以及嵌入式系统的多目标交叉编译和交叉调试工具的研究等。我们希望通过这本教材 再配合我们的实验开发平台,学习嵌入式系统的一些基本理论和硬件软件综合设计的方法 与技能,亲自动手,实现一个嵌入式系统的解决方案,为今后的深入研究打下一个初步基 “嵌入式系统”作为自动化学科一门理论与实际密切结合的,知识与技术含量较高的综 合性专业课程,必将随着信息产业的发展而逐渐趋于成熟 本教材第一章由刘森同学执笔,第二,四章由杨占敏同学执笔,陈清阳同学参与编写了 其中一部分,第三,五章由钟忻同学执笔,第六章由杜威,李强同学执笔。沈卓立,郭东 航,桂伟力,陈建平等同学的工作成果和经验许多被吸收到本教材中。在此,向他们表示 诚挚的谢意。 全书由慕春棣策划和组织编写,并负责审校。由于我们的水平有限,许多问题还在摸索 之中,加之编写比较仓促,教材中肯定有许多错误和不确切之处,恳请读者批评指正。 慕春棣 2003年1月于清华园- 2 - 件和硬件进行描述、综合、和验证。在系统目标要求的指导下，通过综合分析系统软硬件 功能及现有资源，协同设计软硬件体系结构，以最大限度地挖掘系统软硬件能力，避免由 于独立设计软硬件体系结构而带来的种种弊病，得到高性能低代价的优化设计方案。 嵌入式操作系统 目前流行的嵌入式操作系统可以分为两类：一类是从运行在个人电脑上的操作系统向 下移植到嵌入式系统中，形成的嵌入式操作系统，如微软公司的 Windows CE 及其新版本， SUN 公司的 Java 操作系统，朗讯科技公司的 Inferno，嵌入式 Linux 等。这类系统经过个 人电脑或高性能计算机等产品的长期运行考验，技术日趋成熟，其相关的标准和软件开发 方式已被用户普遍接受，同时积累了丰富的开发工具和应用软件资源。 另一类是实时操作系统，如 WindRiver 公司的 VxWorks，ISI 的 pSOS，QNX 系统软件 公司的 QNX，ATI 的 Nucleus，中国科学院凯思集团的 Hopen 嵌入式操作系统等，这类产 品在操作系统的结构和实现上都针对所面向的应用领域，对实时性高可靠性等进行了精巧 的设计，而且提供了独立而完备的系统开发和测试工具，较多地应用在军用产品和工业控 制等领域中。 Linux 是 90 年代以来逐渐成熟的一个开放源代码的操作系统。 PC 机上的 Linux 版本 在全球数以百万计爱好者的合力开发下，得到了非常迅速的发展。90 年代末 uClinux， RTLinux 等相继推出，在嵌入式领域得到了广泛的关注，它拥有大批的程序员和现成的应 用程序，是我们研究开发工作的宝贵资源。 学习嵌入式系统的意义 从控制意义上说，嵌入式系统涉及系统最底层的，芯片级的信息处理与控制。在某种 意义上，对这些“微观”世界的了解与驾驭正是控制的真正目的。嵌入式系统与通常意义 上的控制系统在设计思路和总体架构方面有许多不同之处，而这些不同之处恰恰是传统控 制学科教学中较少教给学生的。在当今信息化社会中，嵌入式系统在人们的日常工作和生 活中所占的份额，可能已超过传统意义的控制系统，这就是为什么我们的学生感到学的没 有用，而有用的又没有学的原因。在嵌入式系统及开发环境方面，目前仍有许多问题尚在 研究发展之中，如，嵌入式系统的硬件软件协同设计方法；面向多目标，多任务的微内核 嵌入式操作系统；分布嵌入式系统的实时性问题，分布式计算，分布式信息交互与综合处 理；以及嵌入式系统的多目标交叉编译和交叉调试工具的研究等。我们希望通过这本教材 再配合我们的实验开发平台，学习嵌入式系统的一些基本理论和硬件软件综合设计的方法 与技能，亲自动手，实现一个嵌入式系统的解决方案，为今后的深入研究打下一个初步基 础。 “嵌入式系统”作为自动化学科一门理论与实际密切结合的，知识与技术含量较高的综 合性专业课程，必将随着信息产业的发展而逐渐趋于成熟。 本教材第一章由刘森同学执笔，第二，四章由杨占敏同学执笔，陈清阳同学参与编写了 其中一部分，第三，五章由钟忻同学执笔，第六章由杜威，李强同学执笔。沈卓立，郭东 航，桂伟力，陈建平等同学的工作成果和经验许多被吸收到本教材中。在此，向他们表示 诚挚的谢意。 全书由慕春棣策划和组织编写，并负责审校。由于我们的水平有限，许多问题还在摸索 之中，加之编写比较仓促，教材中肯定有许多错误和不确切之处，恳请读者批评指正。 慕春棣 2003 年 1 月于清华园