Bài giảng 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