嵌入式系统设计师考试笔记之操作系统基础

，嵌入式系统设计主要包含系统设计、硬件设计和软件设计。其中大部分工作是嵌入式软件方面，包括操作系统的移植、系统体系架构设计、设备驱动程序编写、用户应用程序设计等等。所以在嵌入式系统设计师的考试中也应该集中在这几点上面。前面的几篇文章对嵌入式硬件方面做了几个总结，现在对嵌入式软件方面做一些个人的归纳，再结合历年真题分析一下，对我认为常见的考点梳理了一下，不知道对大家有没有用处。 嵌入式系统设计是一个涉及系统设计、硬件设计和软件设计的综合领域，在这个领域中，软件设计尤为关键，特别是在操作系统移植、体系架构设计、驱动程序编写以及用户应用程序设计等方面。在面对嵌入式系统设计师考试时，掌握操作系统基础是考生必须要迈过的门槛。本文将针对操作系统基础部分，结合历年真题，对考试中常见的考点进行梳理，希望对正在备考的朋友们有所帮助。 我们来看嵌入式软件设计的特点。嵌入式软件通常规模较小，但开发难度较大，因为它对实时性和可靠性有着极高的要求。此外，为了适应特定的应用场景，软件往往需要固化存储在硬件设备中。嵌入式软件可以分为三大类：系统软件、应用软件和支撑软件。系统软件如操作系统、驱动程序和中间件，是整个系统运行的基石；应用软件定义了设备的功能和用户交互；支撑软件则是辅助开发的工具。系统软件作为嵌入式系统的核心，需要对硬件资源进行管理和调度，以支持应用软件的运行。 在没有操作系统的嵌入式系统中，实现方式通常有循环轮转和前后台系统两种。循环轮转方式较为简单，但其缺点是难以处理异步事件；而前后台系统则通过引入中断处理机制，提高了对异步事件的响应能力。这种系统往往依赖于中断服务程序来处理外部事件，但这也意味着对中断的管理需要非常细致和周到。 引入操作系统后，系统的可靠性、开发效率和可扩展性均会显著提升。这是因为操作系统为硬件和应用软件之间提供了一层抽象，简化了硬件访问，增强了系统的稳定性和易维护性。同时，操作系统的移植工作也因为有了标准化的接口而变得简单。设备驱动层，也就是我们通常所说的板级支持包（BSP），成为了操作系统与硬件之间的桥梁，负责硬件的初始化和管理，并提供驱动支持。BSP一般包含了引导加载程序（BootLoader）和设备驱动程序，其中BootLoader负责在系统启动时执行硬件初始化和加载操作系统内核。 设备驱动程序是嵌入式系统中不可或缺的关键组件。即便在没有操作系统的环境中，驱动程序也是必须的，因为它提供了对硬件设备初始化、管理和访问的接口。驱动程序的设计可以采用分层结构或混合结构。分层结构通过分离硬件接口和调用接口，使系统更易于维护和升级；而混合结构则省去了明确的层次划分，使得上层接口和硬件接口直接交互，简化了设计但可能降低了可维护性。 在操作系统之上，嵌入式中间件为系统软件、驱动程序和应用软件提供了一种抽象层，这极大地简化了不同组件之间的通信，并促进了软件的重用和互操作性。中间件的这些特性，使得它在嵌入式系统设计中扮演了不可或缺的角色，同时也成为了考试中的一个考查点。 备考嵌入式系统设计师考试的朋友们应该深入理解这些概念，并熟悉操作系统的基础知识、设备驱动编写、BSP设计以及中间件的作用。通过对历年真题的分析，可以识别出考试的重点和常考知识点，这样有助于大家更有针对性地准备考试。 总结来说，嵌入式系统设计师考试中操作系统基础部分涉及的内容广泛，考生需要对嵌入式软件设计的核心知识点有充分的理解。通过对历年真题的研究，考生可以更好地把握考试的脉络，从而提高备考的效率和成效。希望本文能对大家的备考之路有所帮助。