1、http:/metc . gdut . /wulm/read news . ASP？NewsID=730嵌入式操作系統(tǒng)EOS也稱為實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(Real Time Operation System，RTOS)，是嵌入式操作系統(tǒng)軟件，是包括硬盤、軟件系統(tǒng)在內(nèi)的嵌入式系統(tǒng)的重要組件，通常包含與硬件相關(guān)的基本驅(qū)動(dòng)程序軟件、系統(tǒng)內(nèi)核、設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序接口、通信協(xié)議、圖形界面、標(biāo)準(zhǔn)化瀏覽器瀏覽器等。嵌入式操作系統(tǒng)具有通用操作系統(tǒng)的基本特征，可以有效地管理日益復(fù)雜的系統(tǒng)資源。虛擬化硬件可以將開(kāi)發(fā)人員從繁忙的驅(qū)動(dòng)程序移植和維護(hù)中解放出來(lái)?？梢蕴峁?kù)函數(shù)、驅(qū)動(dòng)程序、工具集和應(yīng)用程序。嵌入式

2、操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)嵌入式系統(tǒng)的所有軟件、硬件資源分配、調(diào)度、控制和并發(fā)活動(dòng)協(xié)調(diào)。為了執(zhí)行系統(tǒng)要求的功能，必須反映可以處理特定模塊的系統(tǒng)的特性。在嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)環(huán)境中開(kāi)發(fā)實(shí)時(shí)應(yīng)用程序可以使程序設(shè)計(jì)和擴(kuò)展變得容易，并可以添加新功能，而無(wú)需進(jìn)行重大更改。將應(yīng)用程序劃分為單獨(dú)的任務(wù)模塊，極大地簡(jiǎn)化了應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)過(guò)程。快速可靠地處理實(shí)時(shí)要求苛刻的事件。有效的系統(tǒng)服務(wù)可通過(guò)嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)更有效地利用系統(tǒng)資源。但是，內(nèi)置實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)需要額外的ROM/RAM開(kāi)銷，CPU的2%到5%會(huì)產(chǎn)生額外的負(fù)載。迄今為止，商業(yè)化嵌入式操作系統(tǒng)的發(fā)展主要受用戶嵌入式系統(tǒng)的功能要求、硬件資源和嵌入式操作系統(tǒng)本身的靈活性的限

3、制。嵌入式系統(tǒng)的功能越來(lái)越復(fù)雜，硬件提供的條件越來(lái)越好，選擇嵌入式操作系統(tǒng)的要求也越來(lái)越高。到了高端產(chǎn)品階段，采用商業(yè)化嵌入式操作系統(tǒng)可以說(shuō)是最具成本效益的方案，此階段的應(yīng)用也為嵌入式操作系統(tǒng)的發(fā)展指明了方向。介紹當(dāng)前市場(chǎng)上廣泛使用的嵌入式操作系統(tǒng)：1)VxWorksVxWorks是目前嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域應(yīng)用最廣、市場(chǎng)份額最高的系統(tǒng)。支持X86、i960、Sun Sparc、Motorola MC68xxx、MIPS RX000、POWER PC等多種處理器。大多數(shù)VxWorks API是專有的。使用GNU或Diab編譯和調(diào)試程序。優(yōu)秀的持續(xù)發(fā)展能力、高性能核心和友好的用戶開(kāi)發(fā)環(huán)境占據(jù)了嵌入式實(shí)時(shí)

4、操作系統(tǒng)領(lǐng)域的地位。衛(wèi)星通信、軍事訓(xùn)練、彈道制導(dǎo)、飛機(jī)導(dǎo)航等需要高技術(shù)和實(shí)時(shí)性的領(lǐng)域廣泛使用。美國(guó)的F-16、FA-18戰(zhàn)斗機(jī)、B-2隱形轟炸機(jī)和愛(ài)國(guó)者導(dǎo)彈使用VxWorks，甚至包括1997年4月登陸火星表面的火星探測(cè)器。VxWorks的系統(tǒng)開(kāi)銷少，進(jìn)程調(diào)度、進(jìn)程間通信、中斷處理等系統(tǒng)實(shí)用程序干練、有效，延遲時(shí)間很短。VxWorks提供了使用“優(yōu)先級(jí)搶占”和“循環(huán)調(diào)度”機(jī)制的多任務(wù)機(jī)制，以確保相同的硬件配置滿足更強(qiáng)大的實(shí)時(shí)需求，并為應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)騰出更多空間。靈活性高，用戶可以輕松定制或適當(dāng)開(kāi)發(fā)此操作系統(tǒng)，以滿足實(shí)際應(yīng)用需要。2) NucleusNucleus實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)是由加速器技術(shù)開(kāi)發(fā)的嵌

5、入式RTOS，產(chǎn)品只需購(gòu)買一次許可證即可獲取操作系統(tǒng)的源代碼，無(wú)需支付產(chǎn)品版稅。Nucleus的另一大優(yōu)勢(shì)是程序員不必使用主板級(jí)支持包BSP。這是因?yàn)椴僮飨到y(tǒng)對(duì)程序員開(kāi)放，并且可以在操作系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)修改源代碼以執(zhí)行不同的配置。Nucleus更好地支持CPU，并支持當(dāng)前流行的大多數(shù)RISC、CISC和DSP處理器，包括80x86實(shí)時(shí)保護(hù)模式68xxx、PowerPC、i960、MIPS、SH、ARM和ColdFire。Nucleus內(nèi)核非常小，只有4K到20K之間的穩(wěn)定性很好。Nucleus內(nèi)核使用軟件組件方法，每個(gè)組件通常由幾個(gè)c和匯編語(yǔ)言模塊組成，提供明確的外部接口，對(duì)組件的引用是通過(guò)這些接口

6、實(shí)現(xiàn)的。組件內(nèi)的全局訪問(wèn)是外部不允許的，但某些特殊情況除外。由于軟件組件的方法，Nucleus單個(gè)組件易于更換和重復(fù)使用。Nucleus提供了多種功能模塊，其中包括用于通信系統(tǒng)的強(qiáng)大核心、本地和廣域網(wǎng)模塊、支持圖形應(yīng)用程序的實(shí)時(shí)Windows模塊、支持internet網(wǎng)絡(luò)的web產(chǎn)品模塊、工業(yè)計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)BIOS模塊、圖形用戶界面和應(yīng)用程序軟件性能分析模塊，用戶可以根據(jù)自己的應(yīng)用程序選擇不同的應(yīng)用程序模塊。Nucleus還受到許多第三方工具供應(yīng)商和程序提供商(如ARM、Lauterbach、TI、Infineon、high吞吐量、IAR、Tasking等)的支持。Nucleus目前廣泛應(yīng)用于終端

7、設(shè)備、工業(yè)控制、醫(yī)療、汽車電子、導(dǎo)航、通信等領(lǐng)域。特別是在手機(jī)制造業(yè)，幾乎所有手機(jī)制造商都采用Nucleus解決方案。3)OSEOSE主要由ENEA Data AB負(fù)載的ENEA OSE Systems AB負(fù)責(zé)開(kāi)發(fā)和技術(shù)服務(wù)。中國(guó)是2000年引進(jìn)的新生代實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。OSE側(cè)重于最新的RTOS設(shè)計(jì)理念，與其他傳統(tǒng)操作系統(tǒng)相比，RTOS設(shè)計(jì)理念有顯著的不同：l高處理能力核心中實(shí)時(shí)性嚴(yán)格的部分由優(yōu)化的編輯組成，其特點(diǎn)是使用信號(hào)量指針使數(shù)據(jù)處理速度非常快。l非常適合開(kāi)發(fā)復(fù)雜的分布式系統(tǒng)OSE支持多種CPU和DSP，并為開(kāi)發(fā)人員提供了開(kāi)發(fā)由多種處理器組成的分布式系統(tǒng)的最快方法。傳統(tǒng)RTOS可以改進(jìn)為

8、分布式系統(tǒng)，但它是用戶需要在應(yīng)用程序中執(zhí)行大量任務(wù)的單個(gè)CPU基礎(chǔ)。與傳統(tǒng)RTOS不同，OSE的體系結(jié)構(gòu)發(fā)生了重大變化，因?yàn)樗紫茸鳛镃PU之間通信的主要手段，在核心系統(tǒng)中執(zhí)行消息傳遞和傳統(tǒng)RTOS必須在應(yīng)用程序中執(zhí)行的任務(wù)。對(duì)于復(fù)雜的并行系統(tǒng)，OSE提供了簡(jiǎn)化多CPU處理的簡(jiǎn)單通信方法。l強(qiáng)大的容錯(cuò)能力系統(tǒng)支持可以在不中斷實(shí)時(shí)系統(tǒng)的情況下從硬件或軟件故障中恢復(fù)。OSE適用于需要容錯(cuò)、非間斷、具有安全要求的分布式系統(tǒng)。例如，實(shí)時(shí)完成設(shè)備的硬件安裝和軟件配置、系統(tǒng)故障恢復(fù)等。L OSE獲得了廣泛的認(rèn)證示例：IEC 61508，SIL3認(rèn)證；級(jí)別a-d(do-178 b)；En 60001-4等。

9、電信、數(shù)據(jù)、工業(yè)控制、航空和其他領(lǐng)域(尤其是電信)廣泛使用，如Ericsson、Nokia和Siemens。4)Windows CEMicrosoft Windows CE是多線程、完全優(yōu)先級(jí)、多任務(wù)操作系統(tǒng)，專為資源有限的整體平臺(tái)而設(shè)計(jì)。模塊化設(shè)計(jì)，可定制從手持設(shè)備到專用工業(yè)控制器的用戶電子設(shè)備。多線程、全優(yōu)先級(jí)、多任務(wù)操作系統(tǒng)，專為資源有限的平臺(tái)而設(shè)計(jì)，而不是精簡(jiǎn)的Windows95版本。Windows CE的通用函數(shù)提供了模塊化操作系統(tǒng)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員可以針對(duì)特殊產(chǎn)品進(jìn)行自定義。Windows CE操作系統(tǒng)的基本核心需要至少200K的系統(tǒng)硬件資源要求較高的ROM(ROM)，并且專為在廣闊的

10、平臺(tái)上運(yùn)行而設(shè)計(jì)。支持Win32 API中的單詞集，同時(shí)提供熟悉的開(kāi)發(fā)模型和工具。支持多種用戶界面硬件，包括支持多種串行和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的32位像素顏色深度。支持COM/OLE、OLE自動(dòng)操作和與其他進(jìn)程通信的高級(jí)方法。相反，許多模塊被分解為可以自定義模塊本身的較小部件。自定義包括選擇需要設(shè)備的模塊和零件集，省略不需要的模塊。OEMs還必須運(yùn)行OEM adaptation layer(oal)作為內(nèi)核和設(shè)備硬件與必需的嵌入式設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序之間的接口。5)嵌入式LinuxLinux是類似于Unix的操作系統(tǒng)。嵌入式Linux由于代碼開(kāi)放性和強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能，已應(yīng)用于中低價(jià)嵌入式網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。嵌入式Linu

11、x的主要特性：L Linux是分層結(jié)構(gòu)，是內(nèi)核完全開(kāi)放的系統(tǒng)。Linux由許多小型、高性能的微內(nèi)核系統(tǒng)組成。在內(nèi)核代碼完全開(kāi)放的前提下，不同領(lǐng)域和不同級(jí)別的用戶可以根據(jù)自己的應(yīng)用需要輕松地改造內(nèi)核，以低成本設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)符合自己需求的嵌入式系統(tǒng)。l強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)支持功能。在internet時(shí)代誕生的Linux通過(guò)Unix的功能支持所有標(biāo)準(zhǔn)internet協(xié)議，并保證可以使用Linux的網(wǎng)絡(luò)堆棧將其開(kāi)發(fā)為嵌入式TCP/IP網(wǎng)絡(luò)堆棧。此外，Linux支持ext2、fat16、fat32、romfs等文件系統(tǒng)，為開(kāi)發(fā)嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用程序奠定了良好的基礎(chǔ)。L Linux開(kāi)發(fā)環(huán)境自配置系統(tǒng)Linux擁有完整的工具

12、鏈套件，可以輕松構(gòu)建自己的嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和跨操作環(huán)境，從而突破嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中的模擬工具障礙。Linux也符合IEEE POSIX.1標(biāo)準(zhǔn)，使應(yīng)用程序具有良好的可移植性。傳統(tǒng)的嵌入式開(kāi)發(fā)程序調(diào)試和調(diào)試工具使用在線模擬器(ICE)實(shí)現(xiàn)。更換目標(biāo)主板上的微處理器，為目標(biāo)程序提供完整的模擬環(huán)境，完成監(jiān)控和調(diào)試程序。但是一般價(jià)格比較貴，只適合做最底調(diào)試。內(nèi)置Linux允許硬件和軟件支持正常的串行端口功能，無(wú)需模擬器即可順利完成開(kāi)發(fā)和調(diào)試任務(wù)，從而降低了開(kāi)發(fā)成本。嵌入式Linux為開(kāi)發(fā)人員提供了一套完整的工具鏈。使用GNU的gcc作為編譯器，gdb、kgdb、xgdb作為調(diào)試工具，可以輕松地執(zhí)行從操作系

13、統(tǒng)到應(yīng)用程序的不同級(jí)別的調(diào)試。L Linux具有廣泛的硬件支持功能。可以在多種處理器(如RISC或CISC、32位或64位)上運(yùn)行Linux。Linux中常用的微處理器是Intel X86芯片系列，但也可以在Motorola的68K系列CPU和IBM、Apple、Motorola的PowerPC CPU和Intel的StrongARM CPU等處理器上運(yùn)行。Linux支持多種主要硬件設(shè)備和最新的硬件技術(shù)，并且可以在沒(méi)有存儲(chǔ)管理單元(MMU)的處理器上運(yùn)行。這意味著嵌入式Linux將來(lái)將有更廣闊的應(yīng)用前景。但是，嵌入式Linux也有一些缺點(diǎn)。Linux的實(shí)時(shí)擴(kuò)展實(shí)時(shí)性是嵌入式操作系統(tǒng)的基本要求。

14、在嵌入式Linux開(kāi)發(fā)過(guò)程中，最重要的問(wèn)題是擴(kuò)展Linux的實(shí)時(shí)性能，因?yàn)長(zhǎng)inux還不是真正的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，內(nèi)核不支持事件優(yōu)先級(jí)和搶占實(shí)時(shí)特性。Linux內(nèi)核的體系結(jié)構(gòu)Linux上的內(nèi)核系統(tǒng)使用Monolithic。在此體系結(jié)構(gòu)中，內(nèi)核的所有部分集中在一起，所有部件編譯在一起并連接在一起。這樣，系統(tǒng)的不同部分可以直接通信，有效縮短操作之間的切換時(shí)間，提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度和CPU利用率，并實(shí)時(shí)良好。但是，系統(tǒng)大小也相對(duì)較大，與嵌入式系統(tǒng)的容量較小、資源有限的特性不一致。Linux是需要占用內(nèi)存的操作系統(tǒng)。這可以減少一些不必要的功能來(lái)彌補(bǔ)，但會(huì)浪費(fèi)很多時(shí)間，容易造成大麻煩。許多Linux應(yīng)用程序使用虛擬內(nèi)存，許多嵌入式系統(tǒng)沒(méi)有價(jià)值。因此，并非所有Linux應(yīng)用程序都可以在無(wú)盤Linux嵌入式系統(tǒng)上運(yùn)行。適用于Linux的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境提供完整的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境是每個(gè)嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)人員的期望，Linux在基于圖形界面的特定系統(tǒng)定制平臺(tái)的研究中與Windows操作系統(tǒng)仍有所不同。因此，要進(jìn)一步闡明嵌入式Linux在嵌入式操作系統(tǒng)領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)，必須改善和改善整體集成開(kāi)發(fā)環(huán)境。6)QNXQNX是實(shí)時(shí)、可擴(kuò)展的操作系統(tǒng)，部分符合POSIX相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，如POSIX.1b實(shí)時(shí)擴(kuò)展。提供小型微內(nèi)核和一些可選的