當(dāng)前位置:首頁 > 嵌入式 > 嵌入式硬件
[導(dǎo)讀]摘要:敘述嵌入式系統(tǒng)和嵌入式操作系統(tǒng)的概念,簡述嵌入式實時系統(tǒng)的發(fā)展階段。重點介紹μC/OS-II和eCos的發(fā)展歷史,并且對μC/OS-II與 eCos進行比較,為大家在選擇嵌

摘要:敘述嵌入式系統(tǒng)和嵌入式操作系統(tǒng)的概念,簡述嵌入式實時系統(tǒng)的發(fā)展階段。重點介紹μC/OS-II和eCos的發(fā)展歷史,并且對μC/OS-II與 eCos進行比較,為大家在選擇嵌入式操作系統(tǒng)時提供參考。 關(guān)鍵詞:嵌入式操作系統(tǒng) RTOS μC/OS-II eCos 1 背景 隨著計算機技術(shù)的迅速發(fā)展和芯片制造工藝的不斷進步,嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用日益廣泛:從民用的電視、手機等電路設(shè)備到軍用的飛機、坦克等武器系統(tǒng),到處都有嵌入式系統(tǒng)的身影。在嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用開發(fā)中,采和嵌入式實時操作系統(tǒng)(簡稱RTOS)能夠支持多任務(wù),使得程序開發(fā)更加容易,便于維護,同時能夠提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。這已逐漸成為嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的一個發(fā)展方向。 2 嵌入式操作系統(tǒng)概述 嵌入式操作系統(tǒng)是一種支持嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的操作系統(tǒng)軟件。它是嵌入式系統(tǒng)(包括硬、軟件系統(tǒng))極為重要的組成部分,通常包括與硬件相關(guān)的底層驅(qū)動軟件、系統(tǒng)內(nèi)核、設(shè)備驅(qū)動接口、通信協(xié)議、圖形界面、標(biāo)準(zhǔn)化瀏覽器Browser等。嵌入式操作系統(tǒng)具有通用操作系統(tǒng)的基本特點,如能夠有效管理越來越復(fù)雜的系統(tǒng)資源;能夠把硬件虛擬化,使得開發(fā)人員從繁忙的驅(qū)動程序移植和維護中解脫出來;能夠提供庫函數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備驅(qū)動程序以及工具集等。與通用操作系統(tǒng)相比較,嵌入式操作系統(tǒng)在系統(tǒng)實時高效性、硬件的相關(guān)依賴性、軟件固態(tài)化以及應(yīng)用的專用性等方面具有較為突出的特點。 嵌入式系統(tǒng)的出現(xiàn)至今已經(jīng)有30多年的歷史??v觀嵌入式技術(shù)的發(fā)展過程,大致經(jīng)歷了四個階段。 (1)無操作系統(tǒng)的嵌入式算法階段 這一階段的嵌入式系統(tǒng)是以單芯片為核心的系統(tǒng),具有與一些監(jiān)測、伺服、指示設(shè)備相配合的功能。一般沒有明顯的操作系統(tǒng)支持,而是通過匯編語言編程對系統(tǒng)進行直接控制。主要特點是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能都相對單一,針對性強,無操作系統(tǒng)支持,幾乎沒有用戶接口。 (2)簡單監(jiān)控式的實時操作系統(tǒng)階段 這一階段的嵌入式系統(tǒng)主要以嵌入式式器為基礎(chǔ)、以簡單監(jiān)控式操作系統(tǒng)為核心。系統(tǒng)的特點是:處理器種類繁多,通用性比較弱;開銷小,效率高;一般配備系統(tǒng)仿真器,具有一定的兼容性和擴展性;用戶界面不夠友好,主要用來控制系統(tǒng)負(fù)載以及監(jiān)控應(yīng)用程序運行。 (3)通用的嵌入式實時操作系統(tǒng)階段 以通用型嵌入式實時操作系統(tǒng)為標(biāo)志的嵌入式系統(tǒng),如VxWorks、pSos、Windows CE就是這一階段的典型代表。這一階段嵌入式系統(tǒng)的特點是:能運行在各種不同的微處理器上;具有強大的能用型操作系統(tǒng)的功能,如具備了文件和目錄管理、多任務(wù)、設(shè)備驅(qū)動支持、網(wǎng)絡(luò)支持、圖形窗口以及用戶界面等功能;具有豐富的API和嵌入式應(yīng)用軟件。 (4)以Internet為標(biāo)志的嵌入式系統(tǒng) 伴隨著通用型嵌入式實時操作系統(tǒng)的發(fā)展,面向Internet網(wǎng)絡(luò)和特定應(yīng)用的嵌入式操作系統(tǒng)正日益引起人們的重視,成為重要的發(fā)展方向。嵌入式系統(tǒng)與 Internet的真正結(jié)合、嵌入式操作系統(tǒng)與應(yīng)用設(shè)備的無縫結(jié)合代表著嵌入式操作系統(tǒng)發(fā)展的未來。 3 兩種源碼開放的RTOS 嵌入式實時操作系統(tǒng)有很多,如VxWorks、PalmOS、WindowsCE等。這些操作系統(tǒng)均屬于商品化產(chǎn)品,價格昂貴且由于源泉代碼不公開導(dǎo)致了諸如對設(shè)備的支持、應(yīng)用軟件的移植等一系列的問題;而開放源碼的RTOS在成本和技術(shù)上有其特有的優(yōu)勢,在RTOS領(lǐng)域占有越來越重要的地位,本文將介紹 μC/OS-II和eCos兩種優(yōu)秀的源碼公開的實時操作系統(tǒng),通過對它們各自的特點和性能進行分析和比較,給出相關(guān)的數(shù)據(jù),為選擇一種合適的RTOS提供參考。 3.1 μC/OS-II μC/OS-II的前射是μC/OS,最早出自于1992年美國嵌入式系統(tǒng)專家Jean J.Labrosse在《嵌入式系統(tǒng)編程》雜志的5月和6月刊上刊登的文章連載,并把μC/OS的源碼發(fā)布在該雜志的BBS上。當(dāng)時就有500多人下載了這份源碼。世界上數(shù)以千計的工程技術(shù)人員將μC/OS應(yīng)用到了各個領(lǐng)域,如照相機業(yè)、發(fā)動機控制、網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備、高速公路電話系統(tǒng)、ATM機和工業(yè)機器人等。許多大學(xué)用μC/OS作教材,用于實時系統(tǒng)教學(xué)。1998年,作者決定出版μC/OS的第二本書《μC/OS-II The Real Time Kernel》,并設(shè)立了正式的網(wǎng)站:www. ΜC/OS-II.com,給μC/OS-II增加了一些新的功能,并且增加了約200頁的解釋。 μC/OS和μC/OS-II是專門為計算機的嵌入式應(yīng)用設(shè)計的,絕大部分代碼是用C語言編寫的。CPU硬件相關(guān)部分是用匯編語言編寫的、總量約200行的匯編語言部分被壓縮到最低限度,為的是便于移植到任何一種其它的CPU上。許多移植的范例可以從網(wǎng)站上得到。用戶只要有標(biāo)準(zhǔn)的ANSI的C交叉編譯器,有匯編器、連接器等軟件工具,就可以將μC/OS嵌入到開發(fā)的產(chǎn)品中。 μC/OS具有執(zhí)行效率高、占用空間小、實時性能優(yōu)良和可擴展性能等特點,最小內(nèi)核可編譯至2KB。μC/OS-II已經(jīng)移植到了幾乎所有知名的CPU 上。 3.2 eCos eCos(embedded Configurable operating system),即嵌入式可配置操作系統(tǒng),最初起源于美國的Cygnus Solutions公司。Cygnus公司于1998年11月發(fā)布了第一個eCos版本eCos1.1,當(dāng)時只支持有限的幾種處理器結(jié)構(gòu)。1999年11 月,RedHat公司以6.74億美元收購了Cygnus公司。在此后的幾年里,eCos成為其嵌入式領(lǐng)域的關(guān)鍵產(chǎn)品,得到了迅速的發(fā)展。2002 年,RedHat公司由于財務(wù)方面的原因,裁剪了eCos開發(fā)隊伍,但并沒有停止eCos的發(fā)展。RedHat公司隨后宣稱將繼續(xù)支持eCos的發(fā)展,而由原eCos主要開發(fā)人員組建了eCos Centric公司,并于2003年5月正式發(fā)布了eCos2.0。 雖然eCos是RedHat的產(chǎn)品,但是eCos并不是Linux或Linux的派生,eCos彌補了Linux在嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域的不足。目前,一個最小配置的Linux內(nèi)核大概有500KB,需要占用1.5MB的內(nèi)存空間,這還不包括應(yīng)用程序和其它所需的服務(wù);eCos可以提供實時嵌入式應(yīng)用所需的基本運行基件,而只占用幾十KB或幾百KB的內(nèi)存空間。eCOS是一個源碼開放的可配置、可移植、無版稅、面向深嵌入式應(yīng)用的實時操作系統(tǒng)。從eCOS的名稱可以看出,它最大的特點在于它是一個配置靈活的系統(tǒng)。ECOS的核心部分是由不同的組件組成的,包括內(nèi)核、C語言庫和底層運行包等。每個組件以能提供大量的可配置選項,利用eCOS提供的配置工具可以很方便地進行配置。通過不同的配置使得eCOS能夠滿足不同的嵌入式應(yīng)用。 4 μC/OS-II與eCOS的比較 對于以上兩種源泉碼公開的實時操作系統(tǒng),我們主要從以下幾個方面進行比較。通過比較,能夠為大家選擇適合自己系統(tǒng)的RTOS提供參考。 4.1 內(nèi)核調(diào)度機制 RTOS內(nèi)核的核心是調(diào)度器。當(dāng)系統(tǒng)包含多個任務(wù)或多個線程時,必須使用調(diào)度器來決定當(dāng)前執(zhí)行哪一個任務(wù)或線程。調(diào)度器對線程的運行進行控制,并為線程提供一種同步機制。表1列出了這兩種RTOS調(diào)度器(調(diào)度機制)的比較。 表1 調(diào)度器比較  調(diào)度方法同優(yōu)先級調(diào)度優(yōu)先級數(shù)/個任務(wù)數(shù)量/個 uC/OS-II 固定優(yōu)先級搶占式無 64 (8個保留) 56 eCos 位圖優(yōu)先級搶占式無 32 32 多級隊列優(yōu)先級搶占式有 32 無限 獎券獎券法目前在測試中 μC/OS只支持固定優(yōu)先級搶占式,不支持時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度,調(diào)度方法簡單、實時性好,用法也簡單;eCOS調(diào)度方法豐富,適應(yīng)性好。當(dāng)然,目前的eCOS 只允許在其目標(biāo)系統(tǒng)中使用一個單獨的調(diào)度器,未來的版本將可以允許多個調(diào)度器協(xié)同工作。 4.2 任務(wù)間同步、通信機制 RTOS的功能一般要通過若干任務(wù)和中斷服務(wù)程序共同完成,任務(wù)與任務(wù)之間、任務(wù)與中斷服務(wù)程序之間必須協(xié)調(diào)動作,互相配合,這就牽涉到任務(wù)間的同步與通信問題。表2為這兩種操作系統(tǒng)同步與通信機制的比較。 表2 同步與通信機制的比較   uC/OS-II eCos 同步與通信機制信號量、郵箱、消息隊列互斥、條件變量、計數(shù)型信號量、郵箱和事件標(biāo)志 4.3 任務(wù)切換時間和中斷延遲時間 任務(wù)切換時間和中斷延遲時間是評估RTOS性能的兩個重要指標(biāo)。任務(wù)切換時間可以反映出RTOS執(zhí)行任務(wù)的速度,而中斷延遲時間可以反映出RTOS對外界變化的反應(yīng)速度。表3為這兩種操作系統(tǒng)任務(wù)切換時間和中斷延遲時間的比較。 表3 任務(wù)切換時間和中斷延遲時間的比較  任務(wù)切換時間/us 中斷延遲時間/μs 測試環(huán)境 μC/OS-II 29.7~34.2 78.8 Intel80186(33MHz) eCos 15.84 19.2 MPC860A3(33MHz) 4.4 對硬件的支持 μC/OS-II和eCOS支持當(dāng)前流行的大部分嵌入式CPU,都具有很好的可移植特性。μC/OS-II支持從8位到32位的CPU;而eCOS可以在 16位、32位和64位等不同體系結(jié)構(gòu)之間移植。μC/OS-II和eCOS由于本身內(nèi)核就很小,經(jīng)過裁剪后的代碼最小可以分別為小于2KB和10KB,所需的最小數(shù)據(jù)RAM空間可以為4KB和10KB,因此它們對硬件的要求很低,具有極高的經(jīng)濟性。 結(jié)語 通過比較可以看到:μC/OS-II相對eCOS來說,源代碼最小很多,特別適合學(xué)習(xí)和研究。它最大的特點是小巧,適合應(yīng)用在一些RAM和ROM有限的小型嵌入式系統(tǒng)中,如單片機系統(tǒng)。ECOS最大的特點是配置靈活,適合于用在一些商業(yè)級或工業(yè)級的嵌入式系統(tǒng),如一些消費電子、汽車領(lǐng)域等等。總之,選用什么樣的操作系統(tǒng),要根據(jù)目標(biāo)系統(tǒng)的硬件條件和用戶應(yīng)用程序的復(fù)雜度來確定。 ------------ 關(guān)于μC/OS-II系列軟件版權(quán)的說明 Micrium 公司產(chǎn)品包括μC/OS-II,μC/GUI,uC/FS,μC/TCP-IP,μC/USB等。Micrium 公司提供嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用方面的產(chǎn)品,并對其軟件擁有知識產(chǎn)權(quán)。Micrium花費了大量的時間和財力為嵌入式領(lǐng)域提供高質(zhì)量的軟件產(chǎn)品。所有上述產(chǎn)品都以源代碼的形式提供給客戶,具有極大的適用性。產(chǎn)品不是免費軟件,也不是開放源碼的軟件,因此,不能免費使用,需要清楚的闡明μC/OS-II和系列的軟件不是開放源碼的免費軟件,這是和Linux完全不一樣的。 開發(fā)和研究者可以通過購買Micrium公司的Jean先生的μC/OS-II的書籍,而得到μC/OS-II源代碼,但是僅可以作為個人和學(xué)校學(xué)習(xí)使用,所有和μC/OS-II直接和間接相關(guān)的商業(yè)目的行為,必須購買使用μC/OS-II及系列產(chǎn)品的商業(yè)授權(quán),包括芯片/單板/系統(tǒng)廠家的任何參考設(shè)計,教學(xué)設(shè)備和最終的產(chǎn)品,如果沒有得到Micrium公司Jean先生簽字的合法授權(quán)都是不合法的使用, 這在μC/OS-II的書籍Micrium公司(www.micrium.com)和中國代理商-北京麥克泰軟件公司網(wǎng)站(www.bmrtech.com)上面中有明確規(guī)定。 Micrium公司其它軟件如μC/GUI,μC/FS,μC/TCP-IP,μC/USB 等的銷售模式與μC/OS-II不同,如果沒有購買使用授權(quán),完全不可以擁有該源代碼,也不能將源代碼用于產(chǎn)品的設(shè)計,培訓(xùn),教學(xué)和生產(chǎn)。 μC/OS-II, μC/GUI,μC/FS,μC/TCP-IP,μC/USB 等授權(quán)方式有:單個產(chǎn)品、產(chǎn)品線(系列)、按照CPU 劃分的產(chǎn)品三種形式,μC/OS-KA,μC/OS-VIEW 等工具是按照使用人的數(shù)目收取費用的,相對起傳統(tǒng)的RTOS 動輒2-3萬美圓的開發(fā)費用和每塊單板的使用費(根據(jù)數(shù)量從數(shù)百到幾個美圓),μC/OS-II及系列產(chǎn)品是采用一次性的收費方式,應(yīng)該只是大約相當(dāng)于傳統(tǒng)RTOS 的10-20% 的總體費用。 如果您正在將μC/OS-II系列軟件用于您的產(chǎn)品,您需要購買并獲得正式使用授權(quán)。 北京麥克泰軟件技術(shù)有限公司

本站聲明: 本文章由作者或相關(guān)機構(gòu)授權(quán)發(fā)布,目的在于傳遞更多信息,并不代表本站贊同其觀點,本站亦不保證或承諾內(nèi)容真實性等。需要轉(zhuǎn)載請聯(lián)系該專欄作者,如若文章內(nèi)容侵犯您的權(quán)益,請及時聯(lián)系本站刪除。
換一批
延伸閱讀

9月2日消息,不造車的華為或?qū)⒋呱龈蟮莫毥谦F公司,隨著阿維塔和賽力斯的入局,華為引望愈發(fā)顯得引人矚目。

關(guān)鍵字: 阿維塔 塞力斯 華為

加利福尼亞州圣克拉拉縣2024年8月30日 /美通社/ -- 數(shù)字化轉(zhuǎn)型技術(shù)解決方案公司Trianz今天宣布,該公司與Amazon Web Services (AWS)簽訂了...

關(guān)鍵字: AWS AN BSP 數(shù)字化

倫敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英國汽車技術(shù)公司SODA.Auto推出其旗艦產(chǎn)品SODA V,這是全球首款涵蓋汽車工程師從創(chuàng)意到認(rèn)證的所有需求的工具,可用于創(chuàng)建軟件定義汽車。 SODA V工具的開發(fā)耗時1.5...

關(guān)鍵字: 汽車 人工智能 智能驅(qū)動 BSP

北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越來越多用戶希望企業(yè)業(yè)務(wù)能7×24不間斷運行,同時企業(yè)卻面臨越來越多業(yè)務(wù)中斷的風(fēng)險,如企業(yè)系統(tǒng)復(fù)雜性的增加,頻繁的功能更新和發(fā)布等。如何確保業(yè)務(wù)連續(xù)性,提升韌性,成...

關(guān)鍵字: 亞馬遜 解密 控制平面 BSP

8月30日消息,據(jù)媒體報道,騰訊和網(wǎng)易近期正在縮減他們對日本游戲市場的投資。

關(guān)鍵字: 騰訊 編碼器 CPU

8月28日消息,今天上午,2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會開幕式在貴陽舉行,華為董事、質(zhì)量流程IT總裁陶景文發(fā)表了演講。

關(guān)鍵字: 華為 12nm EDA 半導(dǎo)體

8月28日消息,在2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會上,華為常務(wù)董事、華為云CEO張平安發(fā)表演講稱,數(shù)字世界的話語權(quán)最終是由生態(tài)的繁榮決定的。

關(guān)鍵字: 華為 12nm 手機 衛(wèi)星通信

要點: 有效應(yīng)對環(huán)境變化,經(jīng)營業(yè)績穩(wěn)中有升 落實提質(zhì)增效舉措,毛利潤率延續(xù)升勢 戰(zhàn)略布局成效顯著,戰(zhàn)新業(yè)務(wù)引領(lǐng)增長 以科技創(chuàng)新為引領(lǐng),提升企業(yè)核心競爭力 堅持高質(zhì)量發(fā)展策略,塑強核心競爭優(yōu)勢...

關(guān)鍵字: 通信 BSP 電信運營商 數(shù)字經(jīng)濟

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央廣播電視總臺與中國電影電視技術(shù)學(xué)會聯(lián)合牽頭組建的NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟在BIRTV2024超高清全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展研討會上宣布正式成立。 活動現(xiàn)場 NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)...

關(guān)鍵字: VI 傳輸協(xié)議 音頻 BSP

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日舉辦的2024年長三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)聯(lián)合招商會上,軟通動力信息技術(shù)(集團)股份有限公司(以下簡稱"軟通動力")與長三角投資(上海)有限...

關(guān)鍵字: BSP 信息技術(shù)
關(guān)閉
關(guān)閉