嵌入式操作系统常见的几种分类
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嵌入式操作系统常见的几种分类
&除了WinCE的实时性稍差外，大多数嵌入式操作系统的实时性都很强，所以也可称为实时操作系统Real Time Operating System.
著名的嵌入式实时系统实时系统是嵌入式系统里头非常重要的一环，很多人都误以为实时系统执行速度非常快的系统，事实上不然，所谓实时代表的意义是『实时反应』，一般多人多任务操作系统如：Windows 、 UNIX ，在上面执行的软件都一起分享 CPU ，因为 CPU 速度快，所以我们感觉好像可以同时执行多支软件，其实在系统内部的同一时间内都只有一个程序在执行，每个软件都必须排队，而且规定只能用一小段时间后就要换下一位，但是因为 CPU 速度够快，很快又可以被执行到，所以人们感觉并不会很明显软件是一段一段在执行。这是一般所谓的非实时性的操作系统运作模式，而实时操作系统具有立即反应而且不能让出资源的特性，例如汽车的 ABS煞车系统，如果不采用能够立即反应的实时系统，后果可就不堪设想。而这类的应用多半多属体积小、功能简单的地方，所以也算是嵌入式系统。
传统的经典RTOS：
最主要的便是WindRiver 的 Vxworks操作系统，以及其Tornado开发平台。Vxworks因出现稍早，实时性很强（据说可在1ms内响应外部事件请求），并且内核可极微（据说最小可8K），可靠性较高等，所以在北美，Vxworks占据了嵌入式系统的多半疆山。特别是在通信设备等实时性要求较高的系统中，几乎非Vxworks莫属。Vxworks的很多概念和技术都和Linux很类似，主要是C语言开发。像Bell-alcatel、Lucent、华为等通信企业在开发产品时，Vxworks用得很多。但Vxworks因价格很高，所以一些小公司或小产品中往往用不起。目前很多公司都在往嵌入式Linux转（听说华为目前正在这样转）。但无论如何，Vxworks在一段长时间内仍是不可动摇的。
与Vxworks类似的稍有名的实时操作系统还有QNX 的 QNX OS 、Microware 的 OS9、pSOS、Nucleus等RTOS。
Windows CE&&&&&&& 虽然微软 Windows 系统已经称霸了 PC Desktop 环境。但是对于嵌入式系统这块大饼，微软也是垂涎已久，桌上型的 Windows 桌业系统对于嵌入式系统来说自然是太过于肥大的产物，于是微软推出精简版的 Windows CE 作为进攻嵌入式系统的主力。目前主要应用于PDA 上头，但是跟微软一系列 Windows 系统一般，Windows CE也承袭了原有的缺点：耗系统资源、不稳定、效率不佳..等等。毛病实在太多，后来将整个架构重新改写后推出 Windows CE 3.0版，或称为 Pocket PC。改版之后的确改进了不少缺点。Windows CE可应用于 PDA 、WebPAD、Thin Client等等。由于WinCE开发都是大家熟悉的VC++环境，所以学习Windows程序设计课程不会有多大难度，这也是WinCE容易被人们接受的原因，开发环境方便快速，微软的强大技术支持，WinCE开发难度远低于嵌入式Linux。对于急于完成，不想拿嵌入式Linux冒险的开发场合，WinCE是最合适了（找嵌入式Linux的人可没那么好找的），毕竟公司不能像学生学习那样试试看，保证开发成功更重要。根据不同的侧重点，WinCE还有两个特殊版本，一个是MS PocketPC操作系统专用于PDA上（掌上电脑），另一个是MS SmartPhone操作系统用于智能手机上（带PDA功能的手机），两者也都属于WinCE平台。
Palm&&&&&&&& 由 Palm Computing公司的嵌入式操作系统，目前最大的应用在 PDA ，是市场占有率最高的 PDA 操作系统，Palm 操作系统架构非常简洁，因为少去了很多功能，如内存管理、多任务..等等，使得 Palm可以非常不耗系统资源，硬件需求低，连带的整体耗电量便可压缩到非常低，因此采用 Palm 操作系统的 PDA 都有待机时间长的优点。EPOC&&&&&&& 由英国手持装置大厂 Psion 所开发，常用于PDA 与手机结合的场合。最有名的例子 Nokia 9110 ( 附图 4 )系列手机，它就是采用 EPOC 系统。Symbian是由Ericsson, Matsushita, Motorola, Nokia and
Poison在1998年所共同出资组成的公司，之前Symbian是Psion的软件部门，从事手持式计算机软件开发的工作达16年之久。Linux&Linux本身不是一个为嵌入式设计的操作系统，不是微内核的，并且实时性不强。目前应用在嵌入式领域的Linux系统主要有两类：一类是专为嵌入式设计的已被裁减过的Linux系统，最常用的是uClinux（不带MMU功能），目前占较大应用份额，可在ARM7上跑；另一类是跑在ARM 9上的，一般是将Linux 2.4.18内核移植在其上，可使用更多的Linux功能（当然uClinux更可跑在ARM 9上）。很多人预测，嵌入式Linux预计将占嵌入式操作系统的50%以上份额，非常重要。缺点是熟悉Linux的人太少，开发难度稍大。目前很多教材和很多大学都以ucOS/II为教学用实时操作系统，这主要是由于ucOS/II较简单，且开源，非常适合入门者学习实时操作系统原理，但ucOS/II的缺点是功能有限，实用用得较少，所以要学习就应学直接实用的，比如 uClinux就很实用。况且熟悉了Linux开发，不仅在嵌入式领域有用，对开发Linux应用软件，对加深操作系统的认识也有帮助，可谓一举多得。据说，目前Intel、Philip都在大搞ARM+LINUX的嵌入式开发，Fujitum则是在自己的处理器上大搞Linux开发。
&&&&&&&&& 跨平台&&&&&&&&&&& Linux 一开始是基于Intel 386 机器而设计，但是随着网络的散布，各式各样的需求涌现，因此就有许多工程师致力于各式平台的移植，造成了 Linux可以在 x86、MIPS、ARM/StrongARM、PowerPC、Motorola 68k、Hitachi SH3/SH4、Transmeta..等等平台上运作的盛况。这些平台几乎涵盖了所有嵌入式系统所需的 CPU，因此选择 Linux 就可以把更多的硬件平台纳入考虑的范围。嵌入式环境不如 x86 PC 那样单纯，嵌入式环境所采用的 CPU 架构之多，使用 Linux 作开发，就等于有更多硬件的选择，硬件成本是商业公司考虑的一大重点，选择多自然可以找到最合适的硬件，对于公司的竞争力是有极大的帮助。应用软件众多自由软件世界里有个很大的特色就是软件超级多，而且几乎都是符合 GPL标准，换句话说，大家都可以自由取用，因为这些软件多半是由工程师业余空暇时间所发展，而且不以营利为性质，所以并不能担保这些软件完全没有BUG ，但是仍旧有许多杀手级的软件出现，大家熟知的 KDE 与 GNOME 便是很好的证明，当然与嵌入式系统较为相关如：gcc编译器、Kdevelop ( 附图 5 )整合式开发环境..等等。通常我们都会先在 PC 端造出模拟出嵌入式的环境，并直接在上头开发，因此用的工具也都与开发一般 Desktop 软件类似，良好的工具能够增加开发的速度。&&&&&&&&& 选择多样&&&&&&&&&& 如果公司有能力可以自己实作 Linux 嵌入式系统，因为程序代码全部都开放在那里，您可以随心所欲的设计出自己想要的 Embedded Linux 系统，但是有更多的公司的业务重点不在于此，这时候您也可以选择购买商业版的 Embedded Linux 系统，像是有名的Redhat 公司、Lineo、MontaVista..等等，这些都是商业的 Linux 公司，购买他们的产品就可以得到完整的服务。因此商业或非商业全都在于您的需求。自行开发系统&&&&&&&&& 当然您也可以自行开发系统，严格控制硬件，但是相对的必须投注更大的成本在于研发系统上，原则上如果目标简单明确只是一些基本的 I/O 控制，例如：跑马灯。便适合自己开发，但是如果系统过于复杂则必须审慎评估自行研发的难度与时程的控管。&
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嵌入式操作系统有哪些呢?全在这里
　　嵌入式操作系统(Embedded Operation System，EOS)是指用于嵌入式系统的操作系统。
　　嵌入式系统分为4层，硬件层、驱动层、操作系统层和应用层。嵌入式操作系统是负责嵌入式系统的全部软、硬件资源的分配、任务调度，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，是一种用途广泛的系统软件。
　　嵌入式LINUX
　　嵌入式Linux 是将日益流行的Linux操作系统进行裁剪修改，使之能在嵌入式计算机系统上运行的一种操作系统。Linux做嵌入式的优势，首先，Linux是开放源代码;其次，Linux的内核小、效率高，可以定制，其系统内核最小只有约134KB;第三，Linux是免费的OS，Linux还有着嵌入式操作系统所需要的很多特色，突出的就是Linux适应于多种CPU和多种硬件平台而且性能稳定，裁剪性很好，开发和使用都很容易。同时，Linux内核的结构在网络方面是非常完整的，Linux对网络中最常用的TCP/IP协议有最完备的支持。提供了包括十兆、百兆、千兆的以太网络，以及无线网络，Token Ring(令牌环网)、光纤甚至卫星的支持。
　　移植步骤：1.Bootloader的移植;2.嵌入式Linux操作系统内核的移植;3.嵌入式Linux操作系统根文件系统的创建;4.电路板上外设Linux驱动程序的编写。
　　WinCE是微软公司嵌入式、移动计算平台的基础，它是一个开放的、可升级的32位嵌入式操作系统，是基于掌上型电脑类的电子设备操作系统，它是精简的Windows 95，Win CE的图形用户界面相当出色。WinCE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于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200K的ROM。
　　一般来说，一个WinCE系统包括四层结构：应用程序、WinCE内核映像、板级支持包(BSP)、硬件平台。而基本软件平台则主要由WinCE系统内核映像(OS Image)和板卡支持包(BSP)两部分组成。因为WinCE系统是一个软硬件紧密结合的系统，因此即使CPU处理器相同，但是如果开发板上的外围硬件不相同，这个时候还是需要修改BSP来完成一个新的BSP。因此换句话说，就是WinCE的移植过程主要是改写BSP的过程。
　　Android
　　Android 是一个包括操作系统，中间件以及一些重要应用程序的专门针对移动设备的层次结构的软件集。Android 作为一个完全开源的操作系统，是由操作系统Linux、中间件以及核心应用程序组成的软件栈。通过 android SDK 提供的 API 以及相应的开发工具， 程序员可以很方便的开发android平台上的应用程序。其整个系统由应用程序，应用程序框架，应用程序库，Android运行库，Linux内核(Linux Kernel)五个部分组成。Android操作系统内置了一部分应用程序， 包括电子邮件客户端、SMS程序、日历、地图、浏览器、通讯录以及其他的程序，值得一提的是这些所有的程序都是用java编写的。
　　移植的主要的工作是驱动，硬件抽象层的移植。为了更好地理解和调试系统，也应该适当地了解上层对硬件抽象层的调用情况。
　　TinyOS
　　TinyOS是一个开源的嵌入式操作系统，它是由加州大学的伯利克分校开发出来的，主要应用于无线传感器网络方面。程序采用的是模块化设计，所以它的程序核心往往都很小，一般来说核心代码和数据大概在400 Bytes左右，能够突破传感器存储资源少的限制。TinyOS提供一系列可重用的组件，一个应用程序可以通过连接配置文件(A Wiring Specification)将各种组件连接起来，以完成它所需要的功能。
　　嵌入式实时操作系统(RTOS)
　　在工业控制、 军事设备、航空航天等领域对系统的响应时间有苛刻的要求，这就需要使用实时系统。当外界事件或数据产生时，能够接受并以足够快的速度予以处理，其处理的结果又能在规定的时间之内来控制生产过程或对处理系统作出快速响应，并控制所有实时任务协调一致运行的嵌入式操作系统。故对嵌入式实时操作系统的理解应该建立在对嵌入式系统的理解之上加入对响应时间的要求。
　　FreeRTOS
　　FreeRTOS是一个迷你操作系统内核的小型嵌入式系统。作为一个轻量级的操作系统，功能包括：任务管理、时间管理、信号量、消息队列、内存管理、记录功能等，可基本满足较小系统的需要。FreeRTOS任务可选择是否共享堆栈，并且没有任务数限制，多个任务可以分配相同的优先权。相同优先级任务的轮转调度，同时可设成可剥夺内核或不可剥夺内核。
　　FreeRTOS 的移植主要需要改写如下三个文件。1.portmacro.h 2.port.c 3. port.asm
　　μTenux
　　μTenux基于ARM微控制器平台，对uT最适用于ARM Cortex M0-M4系列的微控制器，代码开源、免费，是一个功能强大的抢占式实时多任务操作系统。μTenux除具有实时嵌入式操作系统的一般特性：可移植性，可固化，可裁剪等特性以外，它还具有如下优点：(1)微内核。无MMU， ROM/RAM占用量小，所占ROM最大60KB，最小10KB;RAM最大12KB，最小2KB;(2)开源免费;(3)支持所有32位ARM7/9和Cortex M系列的微控制器;(4)可配置多达到256个任务以及140个任务优先级;(5)有良好的商业支持， T-Engine论坛进行总的维护。
　　移植主要包括：芯片系统时钟移植，外设移植和通用输出/输入端口的移植以及看门狗模块移植。由于考虑到内核代码的重要性以及其在整个移植中的重要意义，且为了整个系统有更好的实时性，可选用汇编语言编写操作系统的启动代码。
　　VxWorks
　　VxWorks系统提供多处理器间和任务间高效的信号灯、消息队列、管道、网络透明的套接字。实时系统的另一关键特性是硬件中断处理。为了获得最快速可靠的中断响应，VxWorks系统的中断服务程序ISR有自己的上下文。VxWorks实时操作系统由400多个相对独立的、短小精炼的目标模块组成，用户可根据需要选择适当模块来裁剪和配置系统，这有效地保证了系统的安全性和可靠性。系统的链接器可按应用的需要自动链接一些目标模块。这样，通过目标模块之间的按需组合，可得到许多满足功能需求的应用。
　　移植过程可以参考网络上一些BSP代码，BSP的英文全称为board support package，即板级支持包，它的作用是针对特殊的硬件平台，为VxWorks内核提供操作的接口。
　　μClinux
　　嵌入式Linux作为一个开放源代码的操作系统，以价格低廉、功能强大又易移植的特性正在被广泛应用，μClinux是专门针对没有MMU的处理器而设计的嵌入式Linux，非常适合中低端嵌入式系统的需求。 在GNU通用公共许可证的授权下，μClinux操作系统的用户可以使用几乎所有Linux的API函数，不会因为没有内存管理单元MMU而受到影响;而且，μClinux在标准的Linux基础上进行了适当的裁剪和优化，形成了一个高度优化的、代码紧凑的嵌入式Linux，体积小了，但是仍然保留了Linux的大多数的优点，比如稳定性好、强大的网络功能、良好的可移植性、完备的文件系统支持功能、以及标准丰富的应用程序接口API等，可以支持类似ARM7TDMI等类型多的小巧玲珑的中央处理器。
　　eCos中文翻译为嵌入式可配置操作系统或嵌入式可配置实时操作系统。适合于深度嵌入式应用，主要应用对象包括消费电子、电信、车载设备、手持设备以及其他一些低成本和便携式应用。eCos是一种开发源代码软件，无任何版权费用。 eCos最大的特点是模块化，内核可配置。如果说嵌入式Linux太庞大了，那么eCos可能就能够满足要求。它是一个针对16位、32位和64位处理器的可移植开放源代码的嵌入式RTOS。和嵌入式Linux不同，它是由专门设计嵌入式系统的工作组设计的。eCos具有相当丰富的特性和一个配置工具，后者能够让你选取你所需要的特性。
　　eCos的软件分了若干的模块，移植工作主要在他的hal层进行，所谓hal(硬件抽象层)就是把和硬件相关的软件凑到一起。
　　μC/OS-II
　　μC/OS-II是一个完整的、可移植、可固化、可裁剪的占先式实时多任务内核。μC/OS-II绝大部分的代码是用ANSI的C语言编写的，包含一小部分汇编代码，使之可供不同架构的微处理器使用。其结构小巧简洁且支持抢占式的多任务调度与管理。此实时操作系统管理任务数多达64个，且提供内部程序存储器管理、系统运行时间管理、多任务实时调度与管理等功能。由于它的作者占用和保留了8个任务，所以留给用户应用程序最多可有56个任务。赋予各个任务的优先级必须是不相同的。这意味着μC/OS-II不支持时间片轮转调度法。μC/OS-II为每个任务设置独立的堆栈空间，可以快速实现任务切换。
　　将μC/OS-II操作系统移植到目标处理器上，需要从硬件和软件两方面来考虑。硬件方面，目标处理器需满足以下条件：
　　①处理器的C编译器能产生可重入代码;
　　②用C语言可以开/关中断;
　　③处理器支持中断，并且能够产生定时中断(通常在10～1000 Hz之间);
　　④处理器能够支持容纳一定量数据的硬件堆栈;
　　⑤处理器有将堆栈指针和其他寄存器读出和存储到堆栈或内存中的指令。
　　软件方面，主要是一些与处理器相关的代码移植，其分布在OS_CPU.H、OS_CPU_C.C和OS_CPU_A.ASM这3个不同的文件中。
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嵌入式操作系统的种类与特点
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嵌入式操作系统的种类与特点
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