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  • 达内教你选择嵌入式操作系统

    发布:IT培训 来源:资料库 时间:2014-12-29

  • 嵌入式操作系统是ARM CPU的软件基础,从8位/16位单片机发展到以arm CPU核为代表的32位嵌入式处理器,嵌入式操作系统将替代传统的由手工编制的监控程序或调度程序,成为重要的基础组件。更重要的是嵌入式操作系统对应用程序可以起到屏蔽的作用,使应用程序员面向操作系统级开发应用软件,并易于在不同的arm核的嵌入式处理器上移植。

    嵌入式操作系统都具有一定的实时性,易于裁剪和伸缩,可以适合于从ARM7到Xscale各种ARM CPU和各种档次的应用,嵌入式操作系统可以使用广泛流行的ARM开发工具,如arm公司的SDT/ADS和RealView等,也可以使用开发软件,如GCC/GDB、KDE或Eclipe开发环境,市场上还有专用的开发工具,如Tornado、μC/View、μC/KA、CODE/Lab、Metroworks等。

    本文就目前国内在arm CPU上广泛采用的三种嵌入式操作系统(μC/OS-II、μCLinux和嵌入式Linux)作分析。

    μC/OS-II嵌入式实时内核全世界数百种设备已经在使用μC/OS-II,包括手机、路由器、不间断电源、飞行器、医疗设备和工业控制设备。μC/OS-II已经有ARM7TDMI、ARM9和Strong ARM等各种ARM CPU的移植,支持包含Atmel、Hynix、Intel、Motorola、Philips、Samsung、Sharp等公司的arm核的CPU.μC/OS-II的移植也相当容易,与CPU相关的代码包装在三个文件中,它们是os_cpu.h、os_cpu_a.asm和os_cpu_c.c.μC/OS-II有60多个系统调用,覆盖任务、定时器、信号量、事件标志、邮箱、队列和内存管理,已经包含了传统嵌入式操作系统内核(如PSOS,VRTX)的功能,还支持互斥型信号量,这是90年代的嵌入式操作系统内核,如VxWorks和VRTXsa才有的技术。

    μC/OS-II因为是可抢占的实时内核,所以μC/OS-II与商业嵌入式实时内核在性能上没有什么差异,μC/OS-II没有用户态和内核态,任务(线程)或中断和任务切换的响应可以很快,主要是和arm CPU相关的。最新的2.7x版本还增加了算法以避免在移植中修改堆栈指针,这样可以保证μC/OS-II在不同的CPU上运行更稳定,移植更方便。μC/OS-II目前除了内核外还有商业化文件系统μC/FS,图形系统μC/GUI以及任务调试工具μC/KA和μC/View,但是μC/OS-II自己目前还没有TCP/IP协议系统。

    总的来说,μC/OS-II是一个非常容易学习,结构简单,功能完备和实时性很强的嵌入式操作系统内核,适合于各种嵌入式应用以及大专院校教学和科研。最后需要说明,μC/OS-II不是免费软件,任何人学习使用μC/OS-II需要购买《嵌入式实时操作系统μC/OS-II》一书,使用μC/OS-II的产品需要购买产品生产授权,购买了此授权的还可以得到开发期间的技术支持和升级服务。

    μCLinux操作系统μCLinux是Linux小型化后,适合于没有MMU(内存管理单元)的微处理器芯片而裁剪成的操作系统,如果ARM CPU系列中的ARM7 TDMI、arm940T等产品希望使用Linux操作系统,只能用μCLinux,当然,μCLinux也支持Motorola Dragonball、Coldfire等其它中低端嵌入式处理器。

    μCLinux保持了传统Linux操作系统的主要特性,包括稳定、强大的网络和文件系统的支持,μCLinux裁剪了大量的Linux内核以缩小尺寸,适合象512k/b RAM、1M/b Flash这样小容量、低成本的嵌入式系统。μCLinux系统小型化的另一简化是采用了μCLib库替代Linux的Glib库,使用μCLib可以大大减少应用程序的代码尺寸,对于中小型嵌入式应用,μCLib功能可以满足需要,所以目前即使是某些采用Linux 2.4.嵌入式Linux操作系统这里要讨论的是可以嵌入在ARM CPU上的,具有MMU功能的Linux操作系统,也可以称是嵌入式Linux操作系统。与微软公司的软件不一样,Linux不是由一家公司所拥有、维护开发的,Linux在市场有多种发行版本,所有发行版本都包含一样的Linux内核、基本工具和应用,不同的发行版本主要是在附加的工具链、应用、配置以及各种内核补丁上有所不同。嵌入式Linux主要是在实时性增强、内核精简和裁减、支持多种CPU结构(如arm CPU)等方面做了改进和提高。

    使用嵌入式Linux系统有两种途径:第一是用户自己装配(称为DIY内核),你可以在www.kernel.org找到全部Linux代码,或直接到arm CPU的源代码树下linux.org.uk">www.armlinux.org.uk找到所需要的Linux版本的移植,或者某些半导体公司,如三星、Motorola在自己的网站或在自己的arm评估板含有一个最小Linux内核系统。如果这个最小内核没有包含GCC/GDB工具链,可能还要到GNU的网站下载全部的源代码,然后再编译生成所需要版本的arm工具链和应用程序库,这个过程是相当耗时和困难的。还需要指出,这种DIY内核的配置,添加应用和驱动程序也是不标准的和复杂的,这是嵌入式系统的特殊性所在。

    第二是选择一个商业化的嵌入式Linux操作系统平台。商业化的嵌入式Linux版本是针对嵌入式处理器,如arm所优化设计的,支持各种半导体厂家的评估板和主要的设备驱动,商业化的嵌入式Linux包含了文件系统、应用、实时性扩展和技术支持培训服务,现今国外著名的商业化嵌入式Linux产品有:MontaVista Linux、Bluecat Linux、Timesys Linux、Metrowork Linux、Vlinux和Redhat Linux等,

    国内也有红旗、中软、新华嵌入式Linux. MontaVista Linux是MontaVista软件公司于1999年推出的,它是目前全球优秀的嵌入式Linux操作系统和工具供应商,MontaVista在嵌入式Linux的实时性、交叉开发工具、高可用性、动态电源管理等Linux技术要点方面具有领先地位。MontaVista Linux最版本是3.1,采用Linux 2.4.20,针对8种CPU系列(包含arm和Xscale)优化定制的商业化版本。

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