stm32嵌入式操作系統(tǒng)的優(yōu)缺點

STM32系列專為要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應用設計的ARM Cortex®-M0，M0+，M3, M4和M7內(nèi)核。STM32系列32位微控制器，基于ARM Cortex-M3處理器。

它能支持32位廣泛的應用，支持包括高性能、實時功能、數(shù)字信號處理，和低功耗、低電壓操作，同時擁有一個完全集成和易用的開發(fā)?；赟TM平臺且滿足實時控制要求的操作系統(tǒng)，有以下4種可供選擇。分別為μC/OS-II、μClinux、eCos、FreeRTOS和都江堰操作系統(tǒng)(djyos)。下面分別介紹這五種嵌入式操作系統(tǒng)的特點及不足。

μC/OS-II 是一種基于優(yōu)先級的搶占式多任務實時操作系統(tǒng)，包含了實時內(nèi)核、任務管理、時間管理、任務間通信同步(信號量，郵箱，消息 隊列)和內(nèi)存管理等功能。它可以使各個任務獨立工作，互不干涉，很容易實現(xiàn)準時而且無誤執(zhí)行，使實時應用程序的設計和擴展變得容易，使應用程序的設計過程大為減化。

μC/OS-II是在μC/OS的基礎上發(fā)展起來的，是用C語言編寫的一個結(jié)構(gòu)小巧、搶占式的多任務實時內(nèi)核。μC/OS-II能管理64個任務，并提供任務調(diào)度與管理、內(nèi)存管理、任務間同步與通信、時間管理和中斷服務等功能，具有執(zhí)行效率高、占用空間小、實時性能優(yōu)良和擴展性強等特點。

stm32嵌入式操作系統(tǒng)的特點以及不足

對于實時性的滿足上，由于μC/OS-II內(nèi)核是針對實時系統(tǒng)的要求設計實現(xiàn)的，所以只支持基于固定優(yōu)先級搶占式調(diào)度;調(diào)度方法簡單，可以滿足較高的實時性要求。μC/OS-II 的鮮明特點就是源碼公開，便于移植和維護。

在內(nèi)存管理上，μC/OS-II把連續(xù)的大塊內(nèi)存按分區(qū)來管理，每個分區(qū)中都包含整數(shù)個大小相同的內(nèi)存塊，但不同分區(qū)之間內(nèi)存的大小可以不同。用戶動態(tài)分配內(nèi)存時，只須選擇一個適當?shù)姆謪^(qū)，按塊來分配內(nèi)存，釋放時將該塊放回到以前所屬的分區(qū)，這樣就消除了因多次動態(tài)分配和釋放內(nèi)存所引起的碎片問題。

在文件系統(tǒng)的支持方面，由于μC/OS-II是面向中小型嵌入式系統(tǒng)的，即使包含全部功能，編譯后內(nèi)核也不到10 KB，所以系統(tǒng)本身并沒有提供對文件系統(tǒng)的支持。但是μC/OS-II具有良好的擴展性能，如果需要也可自行加入文件系統(tǒng)的內(nèi)容。

在對硬件的支持上，μC/OS-II能夠支持當前流行的大部分CPU，μC/OS-II由于本身內(nèi)核就很小，經(jīng)過裁剪后的代碼最小可以為2KB，所需的最小數(shù)據(jù)RAM空間為4 KB，μC/OS-II的移植相對比較簡單，只需要修改與處理器相關(guān)的代碼就可以。

綜上可知，μC/OS-II是一個結(jié)構(gòu)簡單、功能完備和實時性很強的嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核，針對于沒有MMU功能的CPU，它是非常合適的。它需要很少的內(nèi)核代碼空間和數(shù)據(jù)存儲空間，擁有良好的實時性，良好的可擴展性能，并且是開源的，網(wǎng)上擁有很多的資料和實例，所以很適合向STM32上移植。

μClinux是一種優(yōu)秀的嵌入式Linux版本，其全稱為micro-control Linux，從字面意思看是指微控制Linux。同標準的Linux相比，μClinux的內(nèi)核非常小，但是它仍然繼承了Linux操作系統(tǒng)的主要特性，包括良好的穩(wěn)定性和移植性、強大的網(wǎng)絡功能、出色的文件系統(tǒng)支持、標準豐富的API，以及TCP/IP網(wǎng)絡協(xié)議等。因為沒有MMU內(nèi)存管理單元，所以其多任務的實現(xiàn)需要一定技巧。

μClinux在結(jié)構(gòu)上繼承了標準Linux的多任務實現(xiàn)方式，分為實時進程和普通進程，分別采用先來先服務和時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度，僅針對中低檔嵌入式CPU特點進行改良，且不支持內(nèi)核搶占，實時性一般。

在內(nèi)存管理上由于μClinux是針對沒有MMU的處理器設計的，不能使用處理器的虛擬內(nèi)存管理技術(shù)，只能采用實存儲器管理策略。系統(tǒng)使用分頁內(nèi)存分配方式，在啟動時對實際存儲器進行分頁。系統(tǒng)對內(nèi)存的訪問是直接的，操作系統(tǒng)對內(nèi)存空間沒有保護，多個進程可共享一個運行空間，所以，即使是一個無特權(quán)進程調(diào)用一個無效指針也會觸發(fā)一個地址錯誤，并有可能引起程序崩潰甚至系統(tǒng)崩潰。

μClinux操作系統(tǒng)的中斷管理是將中斷處理分為兩部分：頂半處理和底半處理。在頂半處理中，必須關(guān)中斷運行，且僅進行必要的、非常少、速度快的處理，其他處理交給底半處理;底半處理執(zhí)行那些復雜、耗時的處理，而且接受中斷。因為系統(tǒng)中存在有許多中斷的底半處理，所以會引起系統(tǒng)中斷處理的延時。

μClinux對文件系統(tǒng)支持良好，由于μClinux繼承了Linux完善的文件系統(tǒng)性能，它支持ROMFS、NFS、ext2、MS-DOS、JFFS等文件系統(tǒng)。但一般采用ROMFS文件系統(tǒng)，這種文件系統(tǒng)相對于一般的文件系統(tǒng)(如ext2)占用更少的空間。但是ROMFS文件系統(tǒng)不支持動態(tài)擦寫保存，對于系統(tǒng)需要動態(tài)保存的數(shù)據(jù)須采用虛擬RAM盤/JFFS的方法進行處理。

綜上可知，μClinux最大特點在于針對無MMU處理器設計，這對于沒有MMU功能的stm32f103來說是合適的，但移植此系統(tǒng)需要至少512KB的RAM空間，1MB的ROM/FLASH空間，而stmf103擁有256K的FLASH，需要外接存儲器，這就增加了硬件設計的成本。μClinux結(jié)構(gòu)復雜，移植相對困難，內(nèi)核也較大，其實時性也差一些，若開發(fā)的嵌入式產(chǎn)品注重文件系統(tǒng)和與網(wǎng)絡應用則μClinux是一個不錯的選擇。