嵌入式操作系统

主流嵌入式操作系统介绍

嵌入式系统是以应用为中心，软硬件可裁减的，适用于对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性严格要求的专用计算机系统。具有软件代码小、高度自动化、响应速度快等特点，特别适合于要求实时和多任务的体系。嵌入式系统主要由嵌入式处理器、相关支撑硬件、嵌入式操作系统及应用软件系统等组成，它是可独立工作的“器件”。

嵌入式操作系统EOS（Embedded OperatingSystem）是一种用途广泛的系统软件，过去它主要应用于工业控制和国防系统领域。EOS负责嵌入系统的全部软、硬件资源的分配、调度工作，控制协调并发活动；它必须体现其所在系统的特征，能够通过装卸某些模块来达到系统所要求的功能。目前，已推出一些应用比较成功的EOS产品系列。随着Internet技术的发展、信息家电的普及应用及EOS的微型化和专业化，EOS开始从单一的弱功能向高专业化的强功能方向发展。嵌人式操作系统在系统实时高效性、硬件的相关依赖性、软件固态化以及应用的专用性等方面具有较为突出的特点。EOS是相对于一般操作系统而言的，它除具备了一般操作系统最基本的功能，如任务调度、同步机制、中断处理、文件功能等外，还有以下特点：

(1)可装卸性。开放性、可伸缩性的体系结构。

(2)强实时性。EOS实时性一般较强，可用于各种设备控制当中。

(3)统一的接口。提供各种设备驱动接入.

(4)操作方便、简单、提供友好的图形GUI，图形界面，追求易学易用.

(5)提供强大的网络功能，支持TCP/IP协议及其它协议，提供TCP／UDP／IP／PPP协议支持及统一的MAC访问层接口，为各种移动计算设备预留接口.

(6)强稳定性，弱交互性。嵌入式系统一旦开始运行就不需要用户过多的干预，这就要负责系统管理的EOS臭有较强的稳定性。嵌入式操作系统的用户接日一般不提供操作命令，它通过系统调用命令向用户程序提供服务。

(7)固化代码。在嵌入系统中，嵌入式操作系统和应用软件被固化在嵌入式系统计算机的ROM中。辅助存储器在嵌入式系统中很少使用，因此，嵌入式操作系统的文件管理功能应该能够很容易地拆卸，而用各种内存文件系统.

（一）VxWorks

VxWorks操作系统是美国WindRiver公司于1983年设计开发的一种嵌入式实时操作系统（RTOS），是Tornado嵌入式开发环境的关键组成部分。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，在嵌人式实时操作系统领域逐渐占据一席之地。

VxWorks具有可裁剪微内核结构；高效的任务管理；灵活的任务间通讯；微秒级的中断处理；支持POSIX 1003．1b实时扩展标准；支持多种物理介质及标准的、完整的TCP/IP网络协议等。

然而其价格昂贵。由于操作系统本身以及开发环境都是专有的，价格一般都比较高，通常需花费10万元人民币以上才能建起一个可用的开发环境，对每一个应用一般还要另外收取版税。一般不通供源代码，只提供二进制代码。由于它们都是专用操作系统，需要专门的技术人员掌握开发技术和维护，所以软件的开发和维护成本都非常高。支持的硬件数量有限。

（二）Windows CE

Windows CE与Windows系列有较好的兼容性，无疑是Windows CE推广的一大优势。其中WinCE3.0是一种针对小容量、移动式、智能化、32位、了解设备的模块化实时嵌人式操作系统。为建立针对掌上设备、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，它能在多种处理器体系结构上运行，并且通常适用于那些对内存占用空间具有一定限制的设备。它是从整体上为有限资源的平台设计的多线程、完整优先权、多任务的操作系统。它的模块化设计允许它对从掌上电脑到专用的工业控制器的用户电子设备进行定制。操作系统的基本内核需要至少200KB的ROM。由于嵌入式产品的体积、成本等方面有较严格的要求，所以处理器部分占用空间应尽可能的小。系统的可用内存和外存数量也要受限制，而嵌入式操作系统就运行在有限的内存（一般在ROM或快闪存储器）中，因此就对操作系统的规模、效率等提出了较高的要求。从技术角度上讲，Windows CE作为嵌入式操作系统有很多的缺陷：没有开放源代码，使应用开发人员很难实现产品的定制；在效率、功耗方面的表现并不出色，而且和Windows一样占用过的系统内存，运用程序庞大；版权许可费也是厂商不得不考虑的因素。

嵌入式实时操作系统简介

嵌入式实时操作系统简介

一：引言

嵌入式实时操作系统（RTOS）是一类特殊的操作系统，用于控制和管理嵌入式系统中的实时任务。本文将介绍嵌入式实时操作系统的基本概念、特点和应用领域。

二：嵌入式实时操作系统的定义

1. 实时操作系统的概念

实时操作系统是一种能够处理实时任务的操作系统。实时任务是指必须在严格的时间约束内完成的任务，例如航空航天、工业自动化和医疗设备等领域的应用。

2. 嵌入式实时操作系统的特点

嵌入式实时操作系统相比于通用操作系统具有以下特点：

- 实时性：能够满足严格的时间要求，保证实时任务的及时响应。

- 可靠性：具备高可用性和容错能力，能够保证系统的稳定运行。

- 精简性：占用资源少，适应嵌入式系统的有限硬件资源。 - 可定制性：能够根据具体应用需求进行定制和优化。

三：嵌入式实时操作系统的体系结构

1. 内核

嵌入式实时操作系统的核心部分，负责任务和资源管理、中断处理和调度算法等。

- 任务管理：包括任务的创建、删除、挂起和恢复等。

- 资源管理：包括内存、文件系统、网络资源等的管理。

- 中断处理：负责中断的响应和处理。

- 调度算法：根据任务的优先级和调度策略进行任务的调度。

2. 设备管理

嵌入式实时操作系统需要与各种外设进行通信和交互，设备管理模块负责管理设备驱动、中断处理和设备的抽象接口等。

3. 系统服务

提供一系列系统服务，例如时钟管理、内存管理和文件系统等，以支持应用程序的运行。

四：嵌入式实时操作系统的应用领域

嵌入式实时操作系统广泛应用于以下领域： 1. 工业自动化：用于控制和监控工业设备和生产过程。

2. 航空航天：用于飞行控制、导航和通信系统。

3. 交通运输：用于车辆控制和交通管理。

4. 医疗设备：用于医疗仪器和设备控制和数据处理。

附件：

本文档附带示例代码和案例分析供参考。

注释：

1. 实时任务：Real-Time Task，简称RTT。

第一章 嵌入式系统概论

一.填空

1. 嵌入式系统是以____为目的、以_____基础的计算机系统。

2. 计算机系统按应用可以分为______系统和_______系统。

3. 嵌入式系统按软件结构可分为嵌入式_____系统和嵌入式______系统。

4. 嵌入式系统按是否具有实时性能可分为嵌入式______系统和嵌入式_______系统。

5. 嵌入式实时系统除具有嵌入式系统的基本特征外，还具______和______的重要特点。

6. 嵌入式系统的硬件架构是以______为中心，由______，I/O设备，通信模块以及电源等必

要的辅助接口组成。

7. 嵌入式系统的软件通常固态化存储在______、_______或NVRAM中。

8. 嵌入式系统的开发由于受到______限制，通常采用______环境。

9. 嵌入式系统开发采用的交叉开发环境是由_____和______组成的。

10. 嵌入式系统的设计是使用一组________和_____来完成所需功能的过程。

解答:

1. 嵌入式应用;计算机技术

2. 通用计算机; 嵌入式计算机

3. 单线程;事件驱动

4. 非实时;实时

5. 实时性;可靠性

6. 嵌入式处理器;存储器

7. ROM;FLASH

8. 系统资源开销的;交叉开发

9. 宿主机;目标机

10. 物理硬件;软件

二.选择

1. 以下哪一项不属于嵌入式操作系统（）

A．VxWorks B. WinCE C. BSD D. uClinux

2. 以下关于嵌入式系统说法正确的是 （）

A．以开发为中心 B 对实时，成本，功耗要求严格

C．软硬件协同 D 软件可剪裁

3. 以下关于嵌入式系统说法正确的是 （）

A．嵌入的系统中可以共存多个嵌入式系统

B．对高性能要求严格

C．软硬件缺乏协同

D．不要求实时性

4. 对响应时间有严格要求的嵌入式系统是（）