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Phar Lap ETS – 工业强度的实时操作系统技术白皮书 摘要 在以前,嵌入式系统开发者不得不分别以很高的价格获得开发工具和调试工具,但效果却不是很理想。
现在随着 Phar Lap Embedded ToolSuite ETS 的推出,开发者以合理的价格获得了一个功能非常齐全的实 时操作系统。
这个开发工具可以为 32 位 X86 架构的硬件提供创建多线程实时嵌入式系统和应用程序的所有组 件。
开发包的核心组件是实时 ETS 内核, 它是一个功能丰富的实时操作系统,包括可靠的网络支持, 实时 GUI, 防止优先级倒置设置, 强大的事件日志系统和多介质引导功能软盘、 PC IDE 硬盘、 卡 ATA 驱动器,M-Systems 的 Flash 盘和 ROM。
实时 ETS 内核是可裁减的, 你可以只选择你所需要的组件,这样可以生成一个小尺寸的、 高效、易于使用的、具有工业强度的实时操作系统。
简介 基于 32 位 X86 架构的 PC 机市场已经实现了标准化,市场非常成熟。
这使 PC 架构的平台成为嵌入式系统 开发的一个明显而有吸引力的解决方案,采用 X86 架构具有如下优点:l 32 位 X86 架构的 PC 家族的性价比优势l 廉价的、工业标准的编译器和其他成熟的运行在 Windows 平台的第 3 方开发工具l 标准的应用程序编程接口API,例如 Win32 下的支持多线程、多任务、确定优先级和 WinSock为 TCP/IP 协 议栈提供标准接口功能的 API 函数l 大量价格合适的专为嵌入式系统设计的 32 位 X86 板卡 因此,使用 ETSEmbedded ToolSuite创建你的嵌入式应用程序比使用其它多个提供商的工具更能减少你 的开销。
这个开发工具本身比它的竞争者价格低廉,并且它支持 Windows 编译器,比其他嵌入式系统专有的 编译器花费更少。
使用标准的 Windows 工具开发嵌入式软件是 ETS 的几个最大优势之一。
例如你可以使用十分熟悉的 Visual Studio C/C编译器创建嵌入式应用程序,并且可以用它来进行应用程序的调试。
ETS StudioExdivss 插件让你使用 Visual Studio 集成调试环境IDE的所有功能,包括自动编译更改过的源代码以生成 ETS 应 用程序。
ETS 开发工具包主要包括以下模块:l 实时 ETS 操作系统。
支持 C/C运行库和 Win32 API 的子集l 实时线程管理器。
实时线程管理器具有以下优点:n 支持确定性的多线程嵌入式应用程序,包括可靠的避免优先级倒置的处理n 支持优先级的调度n 支持具有可变时间片的轮讯调度l PEG 图形支持包。
一个支持所有图形特征的实时 GUI,它是一个小型的、快速并且易于在实际任何支持图形 输出的硬件上配置出图形l 网络支持包。
包括内置支持 WinSock 1.1 编程接口的 TCP/IP 协议栈;支持多种以太网和 PPP/SLIP 串行连接; 支持现有绝大多数 10、100 和 1000M 以太网卡驱动。
l 文件系统支持包。
支持兼容 MS-DOS 的文件系统,支持 FAT12、 FAT16、和 FAT32 格式,并且支持广泛的磁盘 类型,包括 IDECHS 和 LBA 格式、软盘、PC 卡 ATA 转动的和 flash 介质、M-Systems 的文件系统。
l 嵌入式 StudioExdivss。
嵌入到 Microsoft Visual Studio 上的一个插件,用来开发和调试嵌入式应用程序l 动态链接库加载器DLLl 浮点仿真库。
为没有浮点协处理器支持的平台提供浮点仿真库l ETS PC 卡支持包。
支持 PC 卡 ATA 磁盘、以太网适配器、串口和 modeml LinkLoc。
一个 32 位的链接/定位器l Visual System Builder。
一个用来配置 ETS 内核、应用程序和创建 ETS Visual Studio 工程及工作区的工 具l IDE PC 制作系统引导的工具软驱、 硬盘、 卡 ATA 或 M-System flash。
可以直接从 ROM 中引导作为一个 BIOS 扩展或者从 DOS 引导。
l 通俗易懂的在线用户文档。
提供深入浅出的入门指导和对实时系统编程问题的深入探究 实时 ETS 内核 除了提供通用操作系统的很多特性外,实时 ETS 内核在设计上就是针对嵌入式实时操作系统的。
作为一 个嵌入式 RTOS,它具有针对嵌入式计算机应用程序的额外特性:l 实时 ETS 内核是可裁减的。
可以根据你的需要你的系统中包括哪些组件。
如果应用程序不需要操作系统支持 某种特性,可以将其排除,以减少实时 ETS 内核的内存占用l 实时 ETS 内核能够保证应用程序的实时响应l 实时 ETS 内核提供许多额外的 API 以处理中断向量、事件日志、配置系统、输出状态信息和调试实时应用程 序l 实时 ETS 内核只运行在物理内存中。
为了保证实时响应,它不提供请求分页的虚拟内存。
嵌入式应用程序开 发必须考虑到这点。
特别是一个嵌入式应用程序不能无限制的分配内存,必须使用固定大小的栈。
l 实时 ETS 内核可以为非标准硬件定制。
所有与硬件相关的模块都提供源代码,并且可以按照你的需要进行替 换和修改。
实时 ETS 内核被分为两个部分:ETS 监视器ETS Monitor和开发应用程序的 ETS 支持库。
l ETS 支持库包括 Win32 API,C/C 运行支持库,并且也包含实时 ETS 内核的可选组件的支持库l ETS 监视器负责同开发机的通讯、程序下载或卸载磁盘、以及系统硬件初始化和切换处理器到保护模式的转 换和应用程序的加载。
实时 ETS 内核是一个用于运行嵌入式程序的简单紧凑的 RTOS可以小到 97 Kb。
ETS 监视器初始化系统为 32 位保护模式,ETS 支持库为 C/C 运行库提供支持,这使得开发嵌入式系统的程序就像开发 Windows 控制 台程序一样简单。
ETS 监视器包括一个可选的主机通讯模块,允许嵌入式系统与运行 Windows 的 PC 主机通讯。
可以使用熟 悉的 Windows 工具开发嵌入式应用程序,然后通过连到目标机的电缆下载编译和链接好了的程序。
目标机上 的实时 ETS 内核会加载刚刚下载完毕的程序,并且在目标机上的程序调试,可以与运行在主机上的 Visual Studio 调试器同步。
在应用程序被加载前,监视器执行低优先级的任务,设置一个保护模式下的运行环境。
一旦应用程序运 行, ETS 库将提供应用程序序要的底层支持。
仅仅不支持的是那种在嵌入式系统上不可调用的函数。
为了兼容今天市场上广泛采用的目标系统,ETS 监视器和实时 ETS 内核库都包括了相关的硬件支持模块, 提供与嵌入式硬件的接口。
这些模块以源代码的形式提供。
实时 ETS 内核包含了一些可定制和配置的选项。
实现这种架构的其中一个目的就是为了最小化内存占用, 提高嵌入式系统性能。
嵌入式的应用程序只加载在实际运行中使用的内核组件,以减小系统额外的开销。
下 表总结了不同实时 ETS 内核组件的内存要求。
使用内存 ROM(代码) RAM(数据) 基本 ETS 内核 Min Max Min Max ETS 监控器 17k 33k 13k 25k ETS 内核库 33k 60k 13k 18k 总体 50k 93k 26k 43k 使用内存 ROM(代码) RAM(数据) 多线程支持 28k 6k 结构异常支持 3k lt1k 浮点仿真 23k lt1k 本地 FAT 文件系统 64k 28k 100k DLL 装载器 15k 8k PC 卡支持 32k 16k M-Systems Flash 支持 30k 6k TCP/IP 栈 100k 100k 2 SLIP/PPP 驱动 20k 7k Ethernet 驱动 4k – 11k 2k – 70k GUI PEG 230k 120k SNMP 28k 19k Win32 串口支持 19k 16k USB 33k 33k USB 类/设备驱动 15k 8k 注意:实时 ETS 内核支持不使用 ROM 的嵌入式系统。
统计这种系统所需的内存,只需将 ROM 和 RAM 加在 一起即可。
最小的 C运行库 保护模式环境 实时 ETS 内核总是为嵌入式程序设置一个保护模式的环境。
当应用程序从 mai
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