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核心程序設計

【編輯本段】1。NucleusPLUS嵌入式操作系統

NucleusPLUS嵌入式操作系統是目前最流行的操作系統。NucleusPLUS是為實時嵌入式應用程序設計的搶占式多任務操作系統內核。它95%的代碼都是用ANSIC寫的,所以移植性很強,可以支持大多數類型的處理器。從實現上看,NucleusPLUS是壹套C函數庫。應用代碼與核心函數庫連接生成目標代碼,目標代碼下載到目標板的RAM中或直接燒錄到目標板的ROM中執行。在典型的目標環境中,NucleusPLUS核心代碼區域通常不超過20千字節。NucleusPLUS采用軟件組件的方法。每個組件都有壹個明確的用途,通常由幾個C和匯編語言模塊組成,提供清晰的外部接口,通過這些接口完成對組件的引用。除了少數特殊情況,不允許從外部訪問組件內部的全局。由於軟件組件方法,NucleusPLUS的每個組件都非常容易替換和重用。NucleusPLUS的組件包括任務控制、內存管理、任務間通信、任務同步和互斥、中斷管理、定時器和I/O驅動程序。Nucleus有以下特點:1,提供源代碼NucleusPLUS向每壹位用戶提供帶有嚴格註釋的C源代碼。這樣,用戶可以深入了解底層內核的運行方式,並可以根據自己的特殊要求刪除或更改系統軟件,這對軟件的規範化管理和系統軟件的測試有很大的幫助。此外,由於提供了RTOS的源代碼,用戶不僅可以學習和研究RTOS,而且在產品量產時也不用支付許可費,可以節省大量開支。對於軍方來說,由於提供了源代碼,用戶可以完全控制內核,而不用擔心操作系統中可能出現異常任務導致系統崩潰。2.高性價比NucleusPLUS由於其先進的微內核技術,在優先級安排、任務調度、任務切換等方面具有相當大的優勢。此外,C++語言的全面支持使NucleusPLUS內核成為名副其實的面向對象實時操作系統內核。然而,它的價格是合理的。因此,很容易被廣大R&D單位所接受。3.易學易用NucleusPLUS可以結合Paradigm、SDS和ATI自帶的多任務調試器,形成壹個強大的集成開發環境。有了相應的編譯器、動態鏈接庫和各種底層驅動軟件,用戶可以方便地開發和調試RTOS。此外,由於這些集成開發環境(IDE)為所有開發工程師所熟悉,因此易於學習和使用。4.豐富的功能模塊NucleusPLUS不僅提供了強大的內核操作系統,還提供了多種功能模塊。例如,用於通信系統的局域網和廣域網模塊、支持圖形應用的實時Windows模塊、支持互聯網的WEB產品模塊、用於工業計算機的實時BIOS模塊、應用軟件的圖形用戶界面和性能分析模塊等。用戶可以根據自己的應用選擇不同的應用模塊。NucleusPLUS支持的CPU類型:NucleusPLUS的RTOS內核可以支持以下類型的CPU: x86、68XXX、68HCXX、NEC V25、Coldfire、29K、I960、MIPS、SPARC Lite、TIDSP、ARM 6/7、Stronarm、H8/300h、Sh1/2/3、PowerPC、V8xx、Tricore、MCore、松下MN10200、Tricore、MCore等可以說NUCLEUS+是支持CPU類型最豐富的實時多任務操作系統。對於各種嵌入式應用,NucleusPLUS也提供了相應的網絡協議(如TCP/IP、SNMP等。)來滿足用戶對通信系統的開發需求。此外,可重入文件系統、可重入C函數庫和圖形界面也為開發人員提供了方便。針對不同的CPU類型,Nucleus還提供了編譯器、動態鏈接庫、多任務調試器等相應工具來配置用戶的開發環境。值得壹提的是,ATI公司最近發布了基於MicrosoftDevelopersStudio的嵌入式集成開發環境-NUCLEUSEDE。因此率先將嵌入式開發工具與微軟強大的開發環境相結合,為工程師提供強大的開發手段。三、源代碼帶來的優勢眾所周知,Nucleus實時多任務操作系統為用戶提供了源代碼。這不僅在業務上給用戶帶來了極大的好處(免版稅),在技術上也給用戶帶來了極大的便利,即無需編寫調試BSP,達到易學易用的目的,加速產品上市。對RTOS有所了解的工程師壹定知道,使用RTOS最大的障礙是編寫和調試BSP。眾所周知,在調試目標系統的軟件之前,需要將目標與主機連接起來,建立通信。為此,我們可以編寫壹個監控程序(monitor)。但是如果要調試壹個基於RTOS內核的程序,主機上的調試器不僅要和目標建立通信,還要識別RTOS的任務,這樣才能執行Task-awareDebugger。所以,只有監視器是不夠的。如果我們選擇的RTOS不提供源代碼,那麽主機上的調試器只能通過用戶編寫的BSP來了解現有硬件平臺上內核對任務的調度情況。顯然,編寫BSP必須對CPU目標系統的硬件和應用軟件有全面深入的了解。壹般來說,對於壹個有壹定硬件開發經驗的工程師來說,編寫壹個新的BSP的平均時間是兩個月左右。這對於壹個新手來說比較難。對於寫BSP的工程師來說,另壹個更大的挑戰是如何調試BSP,也就是如何驗證寫出來的BSP是否正確。通常剛焊接安裝好的PCB會有很多硬件或者軟件的bug。更常見的是,CPU部分工作不正常。有時定時誤差和總線誤差仍然存在。當妳把寫好的BSP燒到EPROM(或者FLASH)裏,試圖建立目標和主機的聯系時,妳會發現幾乎100%根本沒有通信,眼前壹片漆黑。不知道是軟件出了問題還是硬件不行。BSP運行正常嗎?我不知道。在妳的焦慮和摸索中,妳可能會發現,幾個月已經悄悄過去了。對於早期的實時操作系統,BSP是必經之路。然而,新壹代RTOS-NucleusPLUS避免了BSP帶來的痛苦過程。因為Nucleus的調試是基於壹個全新的動態鏈接庫(DLL)。用戶只需通過監視器或BDM調試端口(或JTAG調試端口)建立目標系統與主機之間的通信,並將Nucleus的動態鏈接庫(dll)添加到主機上的調試器初始化特性中。此時調試器可以自動識別目標系統中運行的Nucleus內核和各種應用任務,從而完成任務級調試。上述dll由RTOS廠商和調試器廠商完成,用戶無需自己編寫。因此,Nucleus的用戶只需要專註於基於Nucleus的編程工作。對於壹個新手來說,經過壹兩天的學習和訓練,就可以全身心投入到應用程序的編程工作中,而不需要花費大量的時間去研究CPU和具體的硬件。另外,由於有源程序,用戶在調試程序時可以通過STEPINTO命令清晰地追溯到RTOS的內層,觀看和學習內核的任務管理和調度機制。對於有興趣研究RTOS深層技術的工程師來說非常方便。對於Motorola68K和PowerPC,用戶可以使用GreenHill公司的Mutil調試器或TRACE-ICD來調試NucleusPLUS。對於ARM和StrongARM,用戶可以使用ARM公司的SDT251調試器或TRACE-ICD調試NucleusPLUS。對於Intelx86實模式,用戶可以使用Paradigm調試器及其DLL進行任務級調試。對於Intelx86保護模式,可以使用SSI公司的Softprobe調試器和SSIDLL進行調試。對於i960、SH3/4、ARM6/7、MIPS等芯片,可以使用ATI自帶的UDB調試器調試任務。結論:動態鏈接庫是RTOS工具中壹個新的應用趨勢。這樣用戶可以避免BSP帶來的麻煩,靈活方便的開發調試,大大加快開發進度。Nucleus實時操作系統提供源代碼,支持多種CPU類型,配合各種DLL動態連接庫,給RTOS科技項目的使用和研究帶來了極大的好處。

ARM系列的開發需要大量的設備投入。另外,如果想做壹個比較大的系統,還必須需要壹個操作系統。買個好的操作系統也要幾十萬。ARM的應用層研發可以基於C、c++等大部分開發語言,對於軟件公司來說非常方便。只要硬件和操作系統準備好了,其他工作就可以分成N個人的模塊。至於底層的東西,ARM也可以有很大的支持,所以如果需要用ARM系列開發高端產品,可行性比較高,開發周期也不會很長。當然,對於arm芯片來說,還是有壹些限制的,比如沒有除法指令,所以編程時要盡量避免除法,否則會導致程序代碼增加,執行速度降低。壹般來說,除法還是可以用移位和乘法代替的。

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