嵌入式系统

一、嵌入式系统概述

嵌入式操作系统是应用于嵌入式系统，实现软硬件资源的分配、任务调度、控制、协调并发活动等的操作系统软件。

1.1 基本特性

除了具有一般操作系统的基本功能（如多任务调度、同步机制等）外，嵌入式操作系统还具有以下特性：

二、嵌入式系统的组成及特点

2.1 系统定义

嵌入式系统（Embedded System）是以**特定应用为中心**、以**计算机技术为基础**，并将可配置与可裁剪的软、硬件集成于一体的**专用计算机系统**。

2.2 组成结构

graph TB
    subgraph 嵌入式系统组成
        A["嵌入式处理器"]
        B["相关支撑硬件"]
        C["嵌入式操作系统"]
        D["支撑软件"]
        E["应用软件"]
    end

    A --> B --> C --> D --> E

    style A fill:#e3f2fd
    style C fill:#e8f5e9
    style E fill:#fff3e0

2.3 系统特点

三、嵌入式系统的分类

3.1 按用途分类

graph LR
    A["嵌入式系统"] --> B["实时系统"]
    A --> C["非实时系统"]
    B --> D["强实时系统"]
    B --> E["弱实时系统"]

    style B fill:#ffebee
    style D fill:#ffcdd2

3.2 按安全性分类

3.3 实时系统评价指标

四、嵌入式软件的组成及特点

4.1 架构模式

大多数嵌入式系统具备实时特征，典型架构可概括为两种模式：

4.2 开发环境

嵌入式系统的最大特点是**运行和开发在不同环境中进行**：

graph LR
    subgraph 宿主机["宿主机（开发环境）"]
        A["交叉编译器"]
        B["交叉链接器"]
        C["源代码调试器"]
    end

    subgraph 目标机["目标机（运行环境）"]
        D["嵌入式系统"]
    end

    宿主机 -->|串口/网络/JTAG| 目标机

    style A fill:#e3f2fd
    style D fill:#e8f5e9

4.3 软件层次结构

4.4 软件主要特点

五、嵌入式系统硬件体系结构

5.1 组成结构

传统嵌入式系统主要由以下部件组成：

5.2 嵌入式微处理器分类

5.3 存储器分类

5.4 总线分类

5.5 看门狗电路

看门狗电路是嵌入式系统必须具备的一种**系统恢复能力**，可防止程序出错或死锁。

组成：输入端、寄存器、计数器、狗叫模块

工作原理：

graph LR
    A["程序正常运行"] -->|定期喂狗| B["计数器复位"]
    B --> A
    A -->|超时不喂狗| C["触发狗叫模块"]
    C --> D["重启 MCU"]

    style C fill:#ffebee
    style D fill:#ffcdd2

六、安全攸关软件的安全性设计

6.1 定义

IEEE 定义安全攸关软件是**"用于一个系统中，可能导致不可接受的风险的软件"**。

6.2 DO-178B 标准

DO-178B 标准为制造机载系统和设备的机载软件提供指导，使其能够在满足适航要求的安全性水平下完成预期功能。

软件生命周期划分：

graph TB
    subgraph 软件生命周期
        A["软件计划过程"]
        B["软件开发过程"]
        C["软件综合过程"]
    end

    B --> B1["软件需求过程"]
    B --> B2["软件设计过程"]
    B --> B3["软件编码过程"]
    B --> B4["集成过程"]

    C --> C1["软件验证过程"]
    C --> C2["软件配置管理过程"]
    C --> C3["软件质量保证过程"]
    C --> C4["审定联络过程"]

安全等级划分：

七、总结

评论