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本書(shū)從最底層來(lái)深入闡述嵌入式操作系統(tǒng)，分享給大家提供源碼，讓大家理解含義.
講述原理 從無(wú)到有，和你一起一步步編寫(xiě)實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核
操作系統(tǒng)內(nèi)核也許并沒(méi)有像你想象的那么神秘
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2017-11-8 02:24 上傳
目前我所見(jiàn)的絕大部分介紹操作系統(tǒng)的書(shū)籍只是從應(yīng)用的角度告訴讀者應(yīng)該如何使用操作系統(tǒng) ， 而且相當(dāng)一部分書(shū)籍只是把原有的用戶(hù)手冊(cè)整理了一下便出書(shū)了 ， 這樣的書(shū)籍只能當(dāng)做一本使用手冊(cè)去查 ， 從學(xué)習(xí)的角度來(lái)說(shuō)意義不大 ， 一不介紹實(shí)現(xiàn)背景 、 原理 ， 二不介
紹應(yīng)用例子 ， 無(wú)法讓讀者深刻體會(huì)操作系統(tǒng)的用法 。 本手冊(cè)最大特點(diǎn)是從操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 、 編碼的角度講述操作系統(tǒng)內(nèi)核原理 。 本手冊(cè)不是在操作系統(tǒng)寫(xiě)完后才寫(xiě)的 ， 而是一邊設(shè)計(jì)一邊編碼一邊編寫(xiě) ， 記錄了操作系統(tǒng)從無(wú)到有的過(guò)程 ， 講解了操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的原理 ， 只要
讀者了解 C 語(yǔ)言，再對(duì)匯編語(yǔ)言和硬件稍微有所了解便能看懂本手冊(cè)。
05 年 4 月，經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的學(xué)生時(shí)代我終于參加工作了！
在學(xué)校里接觸了少的可憐的硬件開(kāi)發(fā) ， 由于無(wú)人指導(dǎo)再加上本人做和尚撞鐘 ， 因此所調(diào)試的單板問(wèn)題百出 。 進(jìn)入公司后 ， 當(dāng)我可在硬件與底層軟件之間選擇時(shí)我毫不猶豫的選擇了軟件，直至走到今天。最開(kāi)始被分配到做微碼，后來(lái)又陰錯(cuò)陽(yáng)差的搞起了 C 語(yǔ)言底層軟件開(kāi)發(fā) 。 我剛?cè)牍緯r(shí)可謂軟件基礎(chǔ)太差 ， 學(xué)校里學(xué)的知識(shí)也使我僅知道一點(diǎn) C 語(yǔ)言的概念 ，從來(lái)沒(méi)有實(shí)戰(zhàn)過(guò) 。 好在當(dāng)時(shí)所作的項(xiàng)目編碼階段已經(jīng)結(jié)束 ， 我的工作就是學(xué)習(xí)別人的代碼并幫助測(cè)試 、 修改問(wèn)題 ， 當(dāng)然 ， 做的也并不好 。 現(xiàn)在回想起來(lái) ， 在這平淡的工作過(guò)程中有三點(diǎn)對(duì)我至關(guān)重要 ， 一 、 正是在這段時(shí)間培養(yǎng)起我比較扎實(shí)的 C 語(yǔ)言基礎(chǔ) ， 不能說(shuō)學(xué)到了很多 ，但絕對(duì)是讓我明白了很多最基本的概念 ， 讓我知道了學(xué)習(xí)的方法 。 二 、 正是在這段時(shí)間我接
觸了項(xiàng)目的開(kāi)發(fā) ， 讓我參與到歷時(shí)幾年幾百人相互協(xié)助的項(xiàng)目開(kāi)發(fā)中 ， 看到大項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)過(guò)程 ， 接觸到了很多在學(xué)校里永遠(yuǎn)不會(huì)接觸到的事物 ， 這些經(jīng)驗(yàn)對(duì)我今后至關(guān)重要 ， 雖然只是冰山一角。三、正是在這段時(shí)間讓我有機(jī)會(huì)第一次接觸了嵌入式操作系統(tǒng) —— vxworks ，雖
然僅僅是嵌入式操作系統(tǒng)的一些應(yīng)用層概念。
由于我基礎(chǔ)較差再加上我是慢熱型 ， 當(dāng)時(shí)工作的并不好 ， 一年半后幾經(jīng)周折我換到了一個(gè)小部門(mén) 。 以前幾百人的開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)不見(jiàn)了 ， 眾多的技術(shù)專(zhuān)家 、 牛人不見(jiàn)了 ， 一二十層 、 幾個(gè) 、幾十個(gè) CPU 的板子不見(jiàn)了，取而代之的是巴掌大的單板，所謂專(zhuān)家就是我，我一個(gè)人就可以是整個(gè)項(xiàng)目的全部軟件開(kāi)發(fā)人員，設(shè)計(jì)軟件結(jié)構(gòu)、編寫(xiě)從驅(qū)動(dòng)層到業(yè)務(wù)層的所有代碼 。 以前所做的工作是冰山一角 ， 只知功能不識(shí)業(yè)務(wù) ， 現(xiàn)如今則需要我承擔(dān)與軟件相關(guān)的所有工作 。
正是在這種環(huán)境中我可以借鑒以前的一些經(jīng)驗(yàn)并按照自己現(xiàn)有的想法設(shè)計(jì)軟件 ， 在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的同時(shí)也證明了我在硬件、底層軟件所掌握知識(shí)的正確性。從做大系統(tǒng)的冰山一角 ， 到做麻雀雖小五臟俱全的小系統(tǒng) ， 各有各的難處 ， 但也各有各的優(yōu)點(diǎn) ， 這也為我編寫(xiě)這本手冊(cè)
提供了必要條件。
在做這些小系統(tǒng)時(shí)有一個(gè)問(wèn)題一直困擾著我 ， 我所作的設(shè)備需要與主設(shè)備對(duì)接 ， 主設(shè)備會(huì)實(shí)時(shí)下發(fā)命令給我們執(zhí)行 ， 并且需要實(shí)時(shí)回應(yīng)消息 ， 這樣看來(lái)如果有一個(gè)嵌入式操作系統(tǒng)就會(huì)比較好實(shí)現(xiàn) 。 但我們的小系統(tǒng)硬件資源受限制 ， 主頻低 、 存儲(chǔ)空間少 ， 使得我很難找到一個(gè)合適的操作系統(tǒng) 。 現(xiàn)有的一些能用的操作系統(tǒng)需要收費(fèi) ， 有些不提供源碼 ， 但讓我最不能接受的是資料不全 ， 真看不明白 ， 使用這些操作系統(tǒng)如果在項(xiàng)目開(kāi)發(fā)過(guò)程中出了問(wèn)題又沒(méi)有很好的技術(shù)支持將是很大的風(fēng)險(xiǎn) ， 因此在做這些小系統(tǒng)時(shí)我一直是裸奔 。 裸奔是可以搞定一切，但對(duì)于系統(tǒng)設(shè)計(jì)、維護(hù)來(lái)說(shuō)確實(shí)是比較費(fèi)勁。
在一個(gè)項(xiàng)目中我拋棄了原有的 51 單片機(jī)，使用了 ARM7TDMI 處理器。隨著反復(fù)查 看ARM 芯片手冊(cè)并在項(xiàng)目調(diào)試過(guò)程中對(duì) ARM7 芯片的逐步了解 ， 我逐漸意識(shí)到實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的操作系統(tǒng)內(nèi)核調(diào)度功能似乎并沒(méi)有想象中的那么困難 ， 原以為實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)調(diào)度功能需要深入了解編譯器的知識(shí)，現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)只要使用標(biāo)準(zhǔn)的 C 語(yǔ)言、一些匯編語(yǔ)言和芯片硬件知識(shí)就可以實(shí)現(xiàn)。
整理一下我目前所處的情況：
1. 迫切需要一個(gè)適合小系統(tǒng)的嵌入式操作系統(tǒng)，但又沒(méi)有合適的。
2. 了解了嵌入式操作系統(tǒng)的一些概念。
3. 掌握了 ARM7 芯片的硬件結(jié)構(gòu)、 C 語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言知識(shí)。
4. 找不到一本可以較好的介紹操作系統(tǒng)的書(shū)籍 ， 希望能讓更多的人了解嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核調(diào)度的基本原理，并以一種簡(jiǎn)單易懂的方式讓更多的人接受。
事已如此 ， 萬(wàn)事具備 ！ 現(xiàn)在 ， 我們就開(kāi)始一起編寫(xiě)兩個(gè)嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核 —— Wanli x和 Mindows ！
Wanlix 是一個(gè)內(nèi)核非常小的嵌入式操作系統(tǒng)，只有幾百個(gè)字節(jié)（大小與編譯器、編譯選項(xiàng)也有關(guān) ） ，但功能也非常少，只提供任務(wù)切換功能，而且需要主動(dòng)調(diào)用函數(shù)切換任務(wù)。但 ， 它確實(shí)可以實(shí)現(xiàn)任務(wù)調(diào)度功能 ， 最難能可貴的是它的小巧 ， 非常適合資源特別少但又需要任務(wù)切換的小項(xiàng)目。在這個(gè)源碼開(kāi)放的時(shí)代， Linux 、 Unix 遍地生根，它就跟我姓了 ， 因此叫 Wanlix 。
地球人都知道 Windows ，它是一種大型 PC 機(jī)操作系統(tǒng)，它是分時(shí)操作系統(tǒng)，它是 P C機(jī)通用操作系統(tǒng)。而我們將要編寫(xiě)的 Mindows 則是一種小型操作系統(tǒng)，是實(shí)時(shí)的，是用在嵌入式設(shè)備上的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，一切都是與 Windows 相反的！因此這個(gè)操作系統(tǒng)就
叫 Mindows ！
本手冊(cè)假定讀者具有一定的軟硬件基礎(chǔ)，對(duì)于其中軟件編碼方面的基礎(chǔ)問(wèn)題不再贅述 。另外需要特殊說(shuō)明的是 ， 我使用 vxworks 嵌入式操作系統(tǒng)時(shí)間只有一年左右 ， 而且只是使用過(guò)極其簡(jiǎn)單的幾個(gè)最基本的功能，在后來(lái)的一個(gè)項(xiàng)目中還簡(jiǎn)單使用過(guò) TI DSP 的 BIOS操作系統(tǒng) ， 因此本人對(duì)嵌入式操作系統(tǒng)的了解僅限皮毛 ， 本手冊(cè)也僅是根據(jù)本人在使用上述兩種操作系統(tǒng)中所建立的感官印象并按照我自己的想法來(lái)實(shí)現(xiàn)的 ， 錯(cuò)誤 、 疏漏之處在所難免 ，還請(qǐng)各位多多包涵，如有問(wèn)題，可以反饋到論壇。
本人免費(fèi)提 供 Wanli x 和 Mindow s 的源碼 ， 但不承擔(dān)您使用本操作系統(tǒng)為您帶來(lái)的損失 。另外 ， 本人語(yǔ)文水平實(shí)在有限 ， 當(dāng)我還年輕的時(shí)候就因?yàn)楦咧羞�需要寫(xiě)作文 ， 就沒(méi)有報(bào)考高中，后來(lái)是班主任硬逼著改報(bào)的高中，在此向當(dāng)年的班主任孫老師表示感謝！因此 ， 本手冊(cè)無(wú)法顧及語(yǔ)言?xún)?yōu)美邏輯順通，只要大家能看明白就行了，有問(wèn)題我們可以再交流。
最后 ， 向那些無(wú)償付出自己知識(shí)的兄弟姐妹們表示敬意 ！ 在編寫(xiě)操作系統(tǒng)過(guò)程中 ， 確實(shí)遇到了一些問(wèn)題 ， 正是在網(wǎng)上查到你們貢獻(xiàn)出的寶貴經(jīng)驗(yàn)才能讓我得以完成此操作系統(tǒng)的編寫(xiě) ， 因此 ， 我也將這本手冊(cè)無(wú)償提供給大家 ， 供大家參考 ， 希望本手冊(cè)能給你能帶來(lái)一些幫助！
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