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嵌入式操作系统的特点和常用的系统有哪些?

嵌入式/内核开发 作者:粤嵌科技 时间:2018-12-03 15:35:18 0 删除 编辑

    嵌入式操作系统相信对于学习嵌入式的同学来说已经不算是陌生, 嵌入式操作系统 则是它其中的一种模式,指的是用于嵌入式系统的操作系统。随着互联网的不断更新发展,市场上对于操作系统的需求也越来越广泛同时也是越来越严格,相应的对于嵌入式操作系统的需求也多种多样。在这里我们就来说说嵌入式操作系统的特点以及常用的几种嵌入式操作系统。
    嵌入式系统中的一些重要概念
    1.嵌入式处理器:
    嵌入式系统的核心,是控制、辅助系统运行的硬件单元。范围极其广阔,从最初的4位处理器,目前仍在大规模应用的8位单片机,到最新的受到广泛青睐的32位,64位嵌入式CPU。
    2.分时操作系统:

     对于分时操作系统,软件的执行在时间上的要求,并不严格,时间上的错误,一般不会造成灾难性的后果。目前分时系统的强项在于多任务的管理,而实时操作系统的重要特点是具有系统的可确定性,即系统能对运行情况的最好和最坏等的情况能做出精确的估计。

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     3.多任务操作系统:
     系统支持多任务管理和任务间的同步和通信,传统的单片机系统和DOS系统等对多任务支持的功能很弱,而目前的Windows是典型的多任务操作系统。在嵌入式应用领域中,多任务是一个普遍的要求。
     4.实时操作系统(Real Time Operating System):
     嵌入式系统目前最主要的组成部分。根据操作系统的工作特性,实时是指物理进程的真实时间。实时操作系统具有实时性,能从硬件方面支持实时控制系统工作的操作系统。其中实时性是第一要求,需要调度一切可利用的资源完成实时控制任务,其次才着眼于提高计算机系统的使用效率,重要特点是要满足对时间的限制和要求。
     (1)实时操作系统中的重要概念:
     系统响应时间(System response time):系统发出处理要求到系统给出应答信号的时间。
     任务换道时间(Context-switching time):任务之间切换而使用的时间。
     中断延迟(Interrupt latency):计算机接收到中断信号到操作系统作出响应,并完成换道转入中断服务程序的时间。
     (2)实时操作系统的工作状态:
     实时系统中的任务有四种状态:运行(Executing),就绪(Ready),挂起(Suspended),冬眠(Dormant)。
     嵌入式系统的特点
     嵌入式系统的几个重要特征如以下:
     1.系统内核小。由于嵌入式系统一般是应用于小型电子装置的,系统资源相对有限,所以内核较之传统的操作系统要小得多。比如Enea公司的OSE分布式系统,内核只有5K,而Windows的内核?简直没有可比性。
     2.专用性强。嵌入式系统的个性化很强,其中的软件系统和硬件的结合非常紧密,一般要针对硬件进行系统的移植,即使在同一品牌、同一系列的产品中也需要根据系统硬件的变化和增减不断进行修改。同时针对不同的任务,往往需要对系统进行较大更改,程序的编译下载要和系统相结合,这种修改和通用软件的“升级”是完全两个概念。
     3.系统精简。嵌入式系统一般没有系统软件和应用软件的明显区分,不要求其功能设计及实现上过于复杂,这样一方面利于控制系统成本,同时也利于实现系统安全。
     4.高实时性的系统软件(OS)是嵌入式软件的基本要求。而且软件要求固态存储,以提高速度;软件代码要求高质量和高可靠性。
     5.嵌入式软件开发要想走向标准化,就必须使用多任务的操作系统。嵌入式系统的应用程序可以没有操作系统直接在芯片上运行;但是为了合理地调度多任务、利用系统资源、系统函数以及和专家库函数接口,用户必须自行选配RTOS(Real-Time Operating System)开发平台,这样才能保证程序执行的实时性、可靠性,并减少开发时间,保障软件质量。
     6.嵌入式系统开发需要开发工具和环境。由于其本身不具备自举开发能力,即使设计完成以后用户通常也是不能对其中的程序功能进行修改的,必须有一套开发工具和环境才能进行开发,这些工具和环境一般是基于通用计算机上的软硬件设备以及各种逻辑分析仪、混合信号示波器等。开发时往往有主机和目标机的概念,主机用于程序的开发,目标机作为最后的执行机,开发时需要交替结合进行。
     常用的嵌入式操作系统
     1.VxWorks
     VxWorks操作系统是WinRiver(美国风河系统)公司于1983年设计开发的一种嵌入式实时操作系统(RTOS),它具有良好的持续发展能力、高性能的内核以及友好的用户开发环境,在嵌入式实时操作系统领域牢牢地占据着一席之地。
     VxWorks所具有的显著特点是:可靠性、实时性和可裁剪性。
     它支持多种处理器,如X86、i960、Sun Sparc、Motorola MC68xxx、MIPS、PowerPC等。
     2.Windows Embedded
     WindowsCE是微软针对个人计算机以外的计算机产品所研发的嵌入式操作系统,而CE则为CustomerEmbedded的缩写。该操作系统是一种针对小容量、移动式、智能化、32位、连接设备的模块化实时嵌入式操作系统。针对掌上设备、无线设备的动态应用程序和服务提供了一种功能丰富的操作系统平台。但Windows CE的嵌入不够实时,它属于软实时操作系统,目前也开始应用在中文手机的研究开发之中。
     由于该操作系统与Windows有相似的背景,而且界面也比较统一,因此也得到了大家比较好的认可。该操作系统的基本内核需要至少200KB的ROM。
     3.嵌入式Linux(最主流)
     Linux操作系统源于一位芬兰大学生——LinusTorvalds的课余作品。当时,LinusTorvalds正在学习计算机科学家AndrewS.Tanenbaum开发的Minix操作系统,但发现Minix的功能很不完善,于是就编写了一个保护模式下的操作系统,这就是Linux的原型。
     最开始,Linux被定位于黑客用的操作系统,并被放至FTP服务器上供人们自由下载。
     Linux的内核小、功能强大、运行稳定、系统健壮、效率高,易于定制裁剪,在价格上极具竞争力。Linux不仅支持X86CPU,还可以支持其他数十种CPU芯片。
     4.嵌入式实时内核uC/OS(推荐)
     uC/OS与Linux一样,是一款公开源代码的免费实时内核,已在各个领域得到了广泛的应用。uC/OS的特点如下:
     (1)具有RTOS的基本性能;
     (2)代码尺寸小,结构简明;
     (3)易学、易移植;
     uC/OS提供完善的嵌入式实时内核的源代码,并对该代码作详尽的解释。而商业上的实时操作系统不但价格昂贵,而且其中很多都是所谓的黑盒子,即不提供源代码。
     5.其他嵌入式操作系统
     (1)Palm OS
     Palm OS是一款32位的嵌入式操作系统,它的界面采用触控式。优势在于本身是一套专门为掌上电脑编写的操作系统。
     (2)QNX
     QNX是唯一可以将实时POSIX环境外加一个完全的窗口系统安装在1MB以下的闪储或只读存储器上的操作系统。


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