嵌入式操作系統(tǒng)是什么

　　嵌入式操作系統(tǒng)（Embedded OperatingSystem，簡稱：EOS）是指用于嵌入式系統(tǒng)的操作系統(tǒng)。嵌入式操作系統(tǒng)是一種用途廣泛的系統(tǒng)軟件，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)化瀏覽器等。嵌入式操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)嵌入式系統(tǒng)的全部軟、硬件資源的分配、任務(wù)調(diào)度，控制、協(xié)調(diào)并發(fā)活動。它必須體現(xiàn)其所在系統(tǒng)的特征，能夠通過裝卸某些模塊來達(dá)到系統(tǒng)所要求的功能。

　　接下來跟隨小編來了解一下常用的十款嵌入式操作系統(tǒng)吧。

　　常見的嵌入式操作系統(tǒng)

　　一、VxWorks

　　VxWorks操作系統(tǒng)是美國WindRiver公司于1983年設(shè)計開發(fā)的一種嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)（RTOS），是Tornado嵌入式開發(fā)環(huán)境的關(guān)鍵組成部分。良好的持續(xù)發(fā)展能力、高性能的內(nèi)核以及友好的用戶開發(fā)環(huán)境，在嵌人式實(shí)時操作系統(tǒng)領(lǐng)域逐漸占據(jù)一席之地。

　　VxWorks具有可裁剪微內(nèi)核結(jié)構(gòu)；高效的任務(wù)管理；靈活的任務(wù)間通訊；微秒級的中斷處理；支持POSIX 1003．1b實(shí)時擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)；支持多種物理介質(zhì)及標(biāo)準(zhǔn)的、完整的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等。

　　然而其價格昂貴。由于操作系統(tǒng)本身以及開發(fā)環(huán)境都是專有的，價格一般都比較高，通常需花費(fèi)10萬元人民幣以上才能建起一個可用的開發(fā)環(huán)境，對每一個應(yīng)用一般還要另外收取版稅。一般不通供源代碼，只提供二進(jìn)制代碼。由于它們都是專用操作系統(tǒng)，需要專門的技術(shù)人員掌握開發(fā)技術(shù)和維護(hù)，所以軟件的開發(fā)和維護(hù)成本都非常高。支持的硬件數(shù)量有限。

　　二、Windows CE

　　Windows CE與Windows系列有較好的兼容性，無疑是Windows CE推廣的一大優(yōu)勢。其中WinCE3.0是一種針對小容量、移動式、智能化、32位、了解設(shè)備的模塊化實(shí)時嵌人式操作系統(tǒng)。為建立針對掌上設(shè)備、無線設(shè)備的動態(tài)應(yīng)用程序和服務(wù)提供了一種功能豐富的操作系統(tǒng)平臺，它能在多種處理器體系結(jié)構(gòu)上運(yùn)行，并且通常適用于那些對內(nèi)存占用空間具有一定限制的設(shè)備。它是從整體上為有限資源的平臺設(shè)計的多線程、完整優(yōu)先權(quán)、多任務(wù)的操作系統(tǒng)。它的模塊化設(shè)計允許它對從掌上電腦到專用的工業(yè)控制器的用戶電子設(shè)備進(jìn)行定制。

　　操作系統(tǒng)的基本內(nèi)核需要至少200KB的ROM。由于嵌入式產(chǎn)品的體積、成本等方面有較嚴(yán)格的要求，所以處理器部分占用空間應(yīng)盡可能的小。系統(tǒng)的可用內(nèi)存和外存數(shù)量也要受限制，而嵌入式操作系統(tǒng)就運(yùn)行在有限的內(nèi)存（一般在ROM或快閃存儲器）中，因此就對操作系統(tǒng)的規(guī)模、效率等提出了較高的要求。從技術(shù)角度上講，Windows CE作為嵌入式操作系統(tǒng)有很多的缺陷：沒有開放源代碼，使應(yīng)用開發(fā)人員很難實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的定制；在效率、功耗方面的表現(xiàn)并不出色，而且和Windows一樣占用過的系統(tǒng)內(nèi)存，運(yùn)用程序龐大；版權(quán)許可費(fèi)也是廠商不得不考慮的因素。

　　三、嵌入式Linux

　　這是嵌入式操作系統(tǒng)的一個新成員，其最大的特點(diǎn)是源代碼公開并且遵循GPL協(xié)議，在近一年多以來成為研究熱點(diǎn)，據(jù)IDG預(yù)測嵌入式Linux將占未來兩年的嵌入式操作系統(tǒng)份額的50%。

　　由于其源代碼公開，人們可以任意修改，以滿足自己的應(yīng)用，并且查錯也很容易。遵從GPL，無須為每例應(yīng)用交納許可證費(fèi)。有大量的應(yīng)用軟件可用。其中大部分都遵從GPL，是開放源代碼和免費(fèi)的?？梢陨约有薷暮髴?yīng)用于用戶自己的系統(tǒng)。 有大量的免費(fèi)的優(yōu)秀的開發(fā)工具，且都遵從GPL，是開放源代碼的。有龐大的開發(fā)人員群體。無需專門的人才，只要懂Unix/Linux和C語言即可。隨著Linux在中國的普及，這類人才越來越多。所以軟件的開發(fā)和維護(hù)成本很低。優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)功能，這在Internet時代尤其重要。穩(wěn)定——這是Linux本身具備的一個很大優(yōu)點(diǎn)。內(nèi)核精悍，運(yùn)行所需資源少，十分適合嵌入式應(yīng)用。

　　支持的硬件數(shù)量龐大。嵌入式Linux和普通Linux并無本質(zhì)區(qū)別，PC上用到的硬件嵌入式Linux幾乎都支持。而且各種硬件的驅(qū)動程序源代碼都可以得到，為用戶編寫自己專有硬件的驅(qū)動程序帶來很大方便。

　　在嵌入式系統(tǒng)上運(yùn)行Linux的一個缺點(diǎn)是Linux體系提供實(shí)時性能需要添加實(shí)時軟件模塊。而這些模塊運(yùn)行的內(nèi)核空間正是操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)調(diào)度策略、硬件中斷異常和執(zhí)行程序的部分。由于這些實(shí)時軟件模塊是在內(nèi)核空間運(yùn)行的，因此代碼錯誤可能會破壞操作系統(tǒng)從而影響整個系統(tǒng)的可靠性，這對于實(shí)時應(yīng)用將是一個非常嚴(yán)重的弱點(diǎn)。

　　四、μC/OS一Ⅱ

　　μC/OS一Ⅱ是著名的源代碼公開的實(shí)時內(nèi)核，是專為嵌入式應(yīng)用設(shè)計的，可用于8位，16位和32位單片機(jī)或數(shù)字信號處理器（DSP）。它是在原版本μC/OS的基礎(chǔ)上做了重大改進(jìn)與升級，并有了近十年的使用實(shí)踐，有許多成功應(yīng)用該實(shí)時內(nèi)核的實(shí)例。它的主要特點(diǎn)如下：

　　公開源代碼，容易就能把操作系統(tǒng)移植到各個不同的硬件平臺上；

　　可移植性，絕大部分源代碼是用C語言寫的，便于移植到其他微處理器上； 可固化；

　　可裁剪性，有選擇的使用需要的系統(tǒng)服務(wù)，以減少斗所需的存儲空間；

　　占先式，完全是占先式的實(shí)時內(nèi)核，即總是運(yùn)行就緒條件下優(yōu)先級最高的任務(wù)；

　　多任務(wù)，可管理64個任務(wù)，任務(wù)的優(yōu)先級必須是不同的，不支持時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度法； 可確定性，函數(shù)調(diào)用與服務(wù)的執(zhí)行時間具有其可確定性，不依賴于任務(wù)的多少； 實(shí)用性和可靠性，成功應(yīng)用該實(shí)時內(nèi)核的實(shí)例，是其實(shí)用性和可靠性的最好證據(jù)。 由于μC/OS一Ⅱ僅是一個實(shí)時內(nèi)核，這就意味著它不像其他實(shí)時存在系統(tǒng)那樣提供給用戶的只是一些API函數(shù)接口，還有很多工作需要用戶自己去完成。

　　五、TInyOS

　　TInyOS是一個開源的嵌入式操作系統(tǒng)，它是由加州大學(xué)的伯利克分校開發(fā)出來的，主要應(yīng)用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)方面。程序采用的是模塊化設(shè)計，所以它的程序核心往往都很小，一般來說核心代碼和數(shù)據(jù)大概在400 Bytes左右，能夠突破傳感器存儲資源少的限制。TInyOS提供一系列可重用的組件，一個應(yīng)用程序可以通過連接配置文件（A Wiring Specification）將各種組件連接起來，以完成它所需要的功能。

　　六、嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)（RTOS）

　　在工業(yè)控制、 軍事設(shè)備、航空航天等領(lǐng)域?qū)ο到y(tǒng)的響應(yīng)時間有苛刻的要求，這就需要使用實(shí)時系統(tǒng)。當(dāng)外界事件或數(shù)據(jù)產(chǎn)生時，能夠接受并以足夠快的速度予以處理，其處理的結(jié)果又能在規(guī)定的時間之內(nèi)來控制生產(chǎn)過程或?qū)μ幚硐到y(tǒng)作出快速響應(yīng)，并控制所有實(shí)時任務(wù)協(xié)調(diào)一致運(yùn)行的嵌入式操作系統(tǒng)。故對嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)的理解應(yīng)該建立在對嵌入式系統(tǒng)的理解之上加入對響應(yīng)時間的要求。

　　七、FreeRTOS

　　FreeRTOS是一個迷你操作系統(tǒng)內(nèi)核的小型嵌入式系統(tǒng)。作為一個輕量級的操作系統(tǒng)，功能包括：任務(wù)管理、時間管理、信號量、消息隊列、內(nèi)存管理、記錄功能等，可基本滿足較小系統(tǒng)的需要。FreeRTOS任務(wù)可選擇是否共享堆棧，并且沒有任務(wù)數(shù)限制，多個任務(wù)可以分配相同的優(yōu)先權(quán)。相同優(yōu)先級任務(wù)的輪轉(zhuǎn)調(diào)度，同時可設(shè)成可剝奪內(nèi)核或不可剝奪內(nèi)核。

　　八、WinCE

　　WinCE是微軟公司嵌入式、移動計算平臺的基礎(chǔ)，它是一個開放的、可升級的32位嵌入式操作系統(tǒng)，是基于掌上型電腦類的電子設(shè)備操作系統(tǒng)，它是精簡的 Windows 95，Win CE的圖形用戶界面相當(dāng)出色。WinCE是從整體上為有限資源的平臺設(shè)計的多線程、完整優(yōu)先權(quán)、多任務(wù)的操作系統(tǒng)。它的模塊化設(shè)計允許它對于從掌上電腦到專用的工業(yè)控制器的用戶電子設(shè)備進(jìn)行定制。操作系統(tǒng)的基本內(nèi)核需要至少200K的ROM。

　　一般來說，一個WinCE系統(tǒng)包括四層結(jié)構(gòu)：應(yīng)用程序、WinCE內(nèi)核映像、板級支持包（BSP）、硬件平臺。而基本軟件平臺則主要由 WinCE系統(tǒng)內(nèi)核映像（OS Image）和板卡支持包（BSP）兩部分組成。因?yàn)閃inCE系統(tǒng)是一個軟硬件緊密結(jié)合的系統(tǒng)，因此即使CPU處理器相同，但是如果開發(fā)板上的外圍硬件不相同，這個時候還是需要修改BSP來完成一個新的BSP。因此換句話說，就是WinCE的移植過程主要是改寫B(tài)SP的過程。

　　九、Android

　　Android 是一個包括操作系統(tǒng)，中間件以及一些重要應(yīng)用程序的專門針對移動設(shè)備的層次結(jié)構(gòu)的軟件集。Android 作為一個完全開源的操作系統(tǒng)，是由操作系統(tǒng)Linux、中間件以及核心應(yīng)用程序組成的軟件棧。通過 android SDK 提供的 API 以及相應(yīng)的開發(fā)工具， 程序員可以很方便的開發(fā)android平臺上的應(yīng)用程序。其整個系統(tǒng)由應(yīng)用程序，應(yīng)用程序框架，應(yīng)用程序庫，Android運(yùn)行庫，Linux內(nèi)核 （Linux Kernel）五個部分組成。Android操作系統(tǒng)內(nèi)置了一部分應(yīng)用程序， 包括電子郵件客戶端、SMS程序、日歷、地圖、瀏覽器、通訊錄以及其他的程序，值得一提的是這些所有的程序都是用java編寫的。

　　移植的主要的工作是驅(qū)動，硬件抽象層的移植。為了更好地理解和調(diào)試系統(tǒng)，也應(yīng)該適當(dāng)?shù)亓私馍蠈訉τ布橄髮拥恼{(diào)用情況。

　　十、QNX

　　QNX由加拿大QNX軟件系統(tǒng)有限公司開發(fā)，廣泛應(yīng)用于自動化、控制、機(jī)器人科學(xué)、電信、數(shù)據(jù)通信、航空航天、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、醫(yī)療儀器設(shè)備、交通運(yùn)輸、安全防衛(wèi)系統(tǒng)、POS機(jī)、零售機(jī)等任務(wù)關(guān)鍵型應(yīng)用領(lǐng)域。

　　QNX獨(dú)特的微內(nèi)核和消息傳遞結(jié)構(gòu)使其運(yùn)行和開發(fā)時非常方便。QNX具有非常好的伸縮性，用戶可以把應(yīng)用程序代碼和QNX內(nèi)核直接編譯在一起，使之為簡單的嵌入式應(yīng)用生成單一的映像。