Giáo trình Môn Hệ Nhúng - Chương 4: Hệ điều hành nhúng - Phạm Văn Thuận

Hệ nhúng 244 Nội dung chương 4 Chương 4: Hệ điều hành nhúng 4.1. Kiến trúc hệ điều hành nhúng 4.2. Các hệ điều hành nhúng điển hình Hệ nhúng 4.1. Kiến trúc hệ điều hành nhúng  Hệ điều hành là gì? • Hệ điều hành bản chất là phần mềm hệ thống Quản lý tài nguyên phần cứng máy tính Cung cấp các hàm dịch vụ cho phép các ứng dụng tương tác với tài nguyên hệ thống  Lợi ích của hệ điều hành • Tăng tính khả chuyển (portable) • Tăng tính ổn định, tin cậy của hệ thống 245 Hệ nhúng Sơ đồ phân cấp hệ thống 246 Hệ nhúng Kiến trúc hệ điều hành Unix 247 Hệ nhúng Kiến trúc hệ điều hành Windows 248 Hệ nhúng Kiến trúc hệ điều hành nhúng  Khái niệm hệ điều hành nhúng • Mang đặc trưng cơ bản của hệ điều hành Quản lý tài nguyên phần cứng và phần mềm của hệ thống Trung gian giữa phần cứng và phần mềm, giúp phần cứng làm việc trong suốt với phần mềm ứng dụng Cung cấp giao diện hàm chuẩn cho phần mềm ứng dụng 249 Hệ nhúng Kiến trúc hệ điều hành nhúng  Đặc trưng riêng của hệ điều hành nhúng • Tăng tính tin cậy • Khả năng tương thích mềm: dễ dàng nâng cấp hay thu gọn để tương thích với nền tảng hệ thống • Đòi hỏi ít bộ nhớ hơn • Cung cấp các cơ chế lập lịch hỗ trợ hệ điều hành thời gian thực (Realtime OS – RTOS) • Hỗ trợ các hệ thống không có ổ cứng thông qua cơ chế khởi động và thực thi từ ROM và RAM • Tăng tính khả chuyển (portability) 250 Hệ nhúng Hệ điều hành nhúng thời gian thực  Hệ thống thời gian thực (Realtime): các phần mềm, phần cứng hoạt động thỏa mãn các ràng buộc về thời gian  Phân loại: • Hard Realtime: không đáp ứng deadline -> lỗi hệ thống • Firm Realtime: không đáp ứng deadline-> giảm chất lượng dịch vị (QoS) • Soft Realtime: không đáp ứng deadline -> giảm chất lượng dịch vụ (QoS) 251 Hệ nhúng Hệ điều hành nhúng thời gian thực 252 Hệ nhúng Cấu trúc nhân hệ điều hành 253 Hệ nhúng Các hệ điều hành nhúng điển hình  Embedded Linux  Windows CE  Android 254 Hệ nhúng Embedded Linux  Hỗ trợ rất nhiều nền tảng kiến trúc  Linux kernel bao gồm các thành phần chính • Hardware abstract layer (HAL) • Memory Management: quản lý bộ nhớ • Scheduler: lập lịch • File system • IO subsystem • Networking subsystem • Inter Process Communication (IPC) 255 Hệ nhúng Embedded Linux  Hỗ trợ rất nhiều kiến trúc (cả 32 bit và 64 bit) • X86, ARM, PowerPC, MIPS, SuperH, AVR32,  Không hỗ trợ các vi điều khiển hiệu năng thấp  Hỗ trợ cả kiến trúc có và không có khối quản lý bộ nhớ (MMU)  Các hệ thống có thể dùng chung toolchains, bootloader và kernel, các thành phần khác phải riêng biệt và tương thích với từng hệ thống 256 Hệ nhúng Windows CE  Hệ điều hành nhúng của Microsoft  Hỗ trợ 5 kiến trúc phổ biến: ARM/StrongARM, MIPS, PPC, SuperH, X86  Môi trường phát triển ứng dụng • Visual Studio + Platform Builder + Emulator • Embedded Visual C++ 257 Hệ nhúng Windows CE 258 OEM Hardware Embedded Shell Applications WIN32 APIs COREDLL, WINSOCK, OLE, COMMCTRL, COMMDLG, WININET, TAPI Windows CE Shell Services Remote Connectivity Kernel Library IrDA GWES Device Manager File Manager TCP/IP OAL Bootloader Drivers Device drivers File drivers Microsoft OEM ISV, OEM Hệ nhúng Android  Hệ điều hành phát triển bởi Google trên nền Linux, bước đầu tập trung phát triển cho điện thoại  Android chỉ sử dụng lại Linux kernel -> cần kiến thức chuyên sâu về Android để làm việc với Android  Android là một stack hoàn chỉnh cho phát triển ứng dụng 259 Hệ nhúng Android stack 260 Hệ nhúng Android  Các thành phần chính • Linux kernel • Android runtime • Android Native Libraries • Application frameworks • Application 261 Hệ nhúng Android 262