嵌入式操作系统软件平台

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1、嵌入式操作系统软件平台嵌入式操作系统软件平台1、嵌入式系统、嵌入式系统嵌入式系统的定义是以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。其在工业制造、过程控制、通讯、仪器、仪表、汽车、船舶、航空、航天、军事装备、消费类电子产品等方面具有广泛的应用。其组成结构如下图所示：图 1-1 嵌入式系统2、嵌入式软件的分类、嵌入式软件的分类 嵌入式操作系统：嵌入式操作系统 EOS（Embedded Operating System）是一种用途广泛的系统软件，过去它主要用于工业控制和国防系统领域。EOS 负责嵌入式系统的全部软、硬件资源的

2、分配、调度工作，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来达到系统所要求的功能。目前国际上著名的嵌入式操作系统有Windows CE、Palm OS、Linux、VxWorks、pSOS、QNX、OS-9、LynxxOS等。我国嵌入式操作系统起步较晚，国内类似产品主要是基于自主版权的 Linux 操作系统，其中以中软 Linux、红旗 Linux、东方 Linux 为代表。 嵌入式支撑软件：支撑软件是帮助和支持软件开发的软件，通常包括数据库和开发工具，期中以数据库最为重要。嵌入式移动数据库（简称移动数据库 EMDBS）是支持移动计算或某种特定计算模式的数据库管理系统，数

3、据库系统与操作系统、具体应用集成在一起，运行在各种智能性嵌入设备或移动设备上。国际上主要的嵌入式移动数据库系统有 Sybase、Oracle 等。我国嵌入式移动数据库系统以东软集团研究开发出的嵌入式数据库系统 OpenBASE Mini 为代表。 嵌入式应用软件：嵌入式应用软件是针对特定应用领域，基于某一固定的硬件平台，用来达到用户预期目标的计算机软件。由于用户任务可能有时间和精度上的要求，因此有些嵌入式应用软件需要特定的嵌入式操作系统的支持。嵌入式应用软件和普通应用软件有一定的区别，它不仅要求其准确性、安全性和稳定性等方面能够满足实际应用需要，而且要尽可能的进行优化，以减少对系统资源的消耗，

4、降低硬件成本。目前我国市场上出现了格式各样的嵌入式应用软件，包括浏览器、Email 软件、文字处理软件、通讯软件、多媒体软件、个人信息处理软件、智能人机交互软件、各种行业应用软件等。本文中主要针对嵌入式操作系统。3、嵌入式操作系统的特征、嵌入式操作系统的特征嵌入式操作系统复杂嵌入式系统的全部软、硬件资源的分配、调度工作，控制协调并发，因此它必须体现所在系统的特征，能够通过装卸某些模块来达到系统所要求的功能。嵌入式操作系统具有如下一些特征： 小巧：嵌入式系统所能提供的资源有限，所以嵌入式操作系统必须做到小巧以满足嵌入式系统硬件的限制。 实时性：大多数嵌入式系统工作在实时性要求较高的环境中，因此嵌

5、入式操作系统必须将实时性作为一个重要指标来考虑。 可装卸：由于嵌入式系统需要根据应用的要求进行装卸，所以iqianrushi 操作系统也必须能够跟用应用的要求进行装卸，去掉多余的部分或简化相应模块。 固话代码：在嵌入式系统中，嵌入式操作系统和应用软件被固化在嵌入式系统计算机的 ROM 中。 弱交互性：大多数嵌入式系统的工作过程不需要人的干预。嵌入式操作系统的用户接口一般不提供操作命令，它通过系统调用命令向用户程序提供服务。 强稳定性：嵌入式系统一旦开始运行，就不需要过多的干预。在这种条件下，要求负责系统管理的嵌入式操作系统具有较高的稳定性。 统一的接口：随着各种各样嵌入式操作系统的出现，人们有

6、必要为嵌入式系统提供的接口进行约定，为嵌入式应用软件的设计者提供统一的服务接口，为嵌入式应用软件的运行提供平台的无关性。4、几种常见的嵌入式操作系统、几种常见的嵌入式操作系统在本文中将只对目前应用较多的 Linux、Windows CE、VxWorks 进行介绍。4.1 Linux嵌入式 Linux 是将 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。嵌入式 Linux 既继承了 Internet 上无限的开放源代码资源，又具有嵌入式操作系统的特性。嵌入式 Linux 的特点是版权费免费、性能优异、软件移植容易、代码开放、有许多应用软件支持、产品开发周期短等特

7、性。嵌入式 Linux 的应用领域广泛，其主要应用领域有信息家电、P、机顶盒、数字电话（Digital Telephone） 、录音电话（Answering Machine） 、荧屏电话（Screen Machine） 、数据网络、路由器、桥接器、ATM、远程通信、医疗电子、交通运输计算机外设、航空航天领域等。Linux 做嵌入式具有如下优势： Linux 是开放源代码的，不存在黑箱技术，遍布全球的众多 Linux 爱好者又是 Linux 开发者的强大技术支持； Linux 的内核小，效率高，内核的更新速度快，Linux 是可以制定的，其内核大小只有约 134KB； Linux 是免费的操作系

8、统，在价格上极具竞争力。Linux 还有着嵌入式操作系统是一个跨平台的系统，它可以支持二三十种 CPU，而且性能稳定，裁剪性好，开发和使用都很容易。同时，Linux 内核的结构在网络方面非常完整，Linux 对网络中最常用的 TCP/IP 协议具有完备的支持，提供了包括十兆、百兆、千兆的以太网络，以及无线网络。Linux 也很适于做信息家电的开发。4.2 Window CEWindows CE（Windows Embedded Compact）是微软公司嵌入式、移动计算机平台的基础，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。Windows CE 中

9、的 C 代表袖珍（Compact） 、消费（Consumer） 、通信能力（Connectivity）和伴侣（Companion） ；E 代表电子产品（Electronics） 。Windows CE 的操作界面来源于 Windows 95/98，是基于WIN32 API 从新开发、新型的信息设备平台，它具有模块化，结构化和基于Win32 应用程序接口和与处理器无关等特点。Windows CE 是有优先级的多任务操作系统，它允许多重功能、进程，在相同时间系统中运行，Windows CE 支持最大的 32 为同步进程。一个进程包含一个或多个线程，每个线程代表进程的一个独立部分，一个线程被指定为进

10、程的基本线程，进程也能创造一个未定数目的额外线程，额外线程实际数目可利用系统资源限定。Windows CE 利用基于优先级的时间片演算法以安排线程的执行，Windows CE 支持八个不同的优先级，由 0 到 7,0 代表最高级，它在头文件windows.h 中定义。Windows CE 主要应用于医疗设备、机器人、手持终端、手机、导航仪、网络连接设备和各类消费类电子产品中。Windows CE 与 Linux 相比，其各自特点如下： Linux 是开放源代码，遍布全球的 Linux 爱好者都是 Linux 开发者强大的技术支持者；Windows CE 内核全部开放，GUI 不开放； Linu

11、x 内核小，效率高；Windows CE 与之相比占用过多的 RAM； Linux 是开放源码的操作系统，在价格上极具竞争力，适合中国国情；Windows CE 需要版权费； Linux 不仅支持 x86 芯片，还是一个跨平台的系统，更换 CPU 时不会遇到更换平台的困扰； Linux 内核的结构在网络方面是非常完整的，它提供了对包括十兆位、百兆位及千兆位的以太网络，还有无线网络、Token ring（令牌环）和光纤甚至卫星的支持，Windows CE 的网络功能也比较强大； Linux 开发难度较高，需要很高的技术实力，WINCE 开发相对较容易，开发周期短，内核完善，主要是应用层开发； L

12、inux 核心调试工具不全，调试不太方便，尚没有很好的用户图形界面，Windows CE 的 GUI 丰富，开发工具强大； Linux 系统维护难度大。Linux 在使用较完整的 GUI 时一般会占用较大的内存，可以去掉部分无用的功能来减小使用的内存，但是如果不仔细，将引起新的问题。4.3 VxWorksVxWorks 操作系统是美国 WindRiver 公司于 1983 年设计开发的一种嵌入式实时操作系统（RTOS） ，是嵌入式开发环境的关键组成部分。良好的持续发展能力、高性能的内核以及友好的用户开发环境，在嵌入式实时操作系统领域占据一席之地。它以其良好的可靠性和卓越的实时性被广泛地应用在通

13、信、军事、航空、航天等高精尖技术及实时性要求极高的领域中。VxWorks 几乎支持所有现在市场上的 CPU，包括 x86 系列、MIPS、Power PC、Intel i960、SPARC、SH-4、ARM、Strong ARM 以及 xScale CPU。VxWorks 操作系统由任务的管理与调度、任务的同步与通信、动态内存的管理、时钟的管理、I/O 管理、文件系统等几个部分组成，其具有如下特点： 高性能的操作系统内核 Wind，具有实时性和可裁剪性； 友好的开发调试环境，其 Tornado 是主机的集成开发环境； 较好的兼容性； 支持多种开发和运行环境。VxWorks 系统的主要应用领域为

14、以下几个方面： 数据网络：如以太网交换机、路由器、远程接入服务器等； 远程通讯：如电信的专用分组交换机和自动呼叫分配器等； 医疗设备：如放射理疗设备； 消费电子：如个人数字助理； 交通运输：如导航系统、高速火车控制系统等； 工业：如机器人等； 航空航天：如卫星跟踪系统等； 多媒体：如电视会议等； 计算机外围设备：如 x 终端、I/O 系统等。总之，VxWorks 的系统结构是一个相当小的微内核的层次结构。内核仅提供多任务环境、进程间通信和同步功能。模块足够支持 VxWorks 在较高层次所提供的丰富的性能的要求。5、操作系统的选型及常见操作系统的比较、操作系统的选型及常见操作系统的比较5.1

15、操作系统的选型操作系统的选型1) 市场进入时间制定产品时间表与选择操作系统有关系，实际产品和一般的演示是不同的，Windows CE 人力资源丰富，现成资源非常多，能使产品很快进入市场，因为WinCE+x86 做产品实际是做减法，即去掉不需要的功能，因此能很快出产品，但伴随的可能是成本高，核心竞争力差。而某些高效的操作系统可能由于编程人员缺乏，或着技术积累不够，影响开发速度。2) 可移植性，操作系统相关性进行嵌入式软件开发时，可移植性是要重点考虑的问题，良好的软件可移植性应可以在不同的平台、不同的系统上运行，与操作系统无关。但软件的通用性和软件的性能通常是矛盾的，通用性是以损失某些特定情况下的

16、优化性能为代价的。3) 可利用资源产品开发不同于学术课题研究，它是以快速、低成本、高质量的推出适合用户需要的产品为目的的。Linux 和 WinCE 都有大量的资源可以利用，这是它们得以广泛被应用的关键因素之一，加之越来越多的嵌入式系统要求提供完全功能的 Web 浏览器，而这需要高性能、高可靠的 GUI 的支持，使得 WinCE 在这方面更加突出。4) 系统定制能力信息时代，用户的需求是千差万别的，硬件平台也是不一样的，所以对系统的定制能力提出了要求。要分析产品是否对系统底层有改动的需求，这种盖顶是否伴随着产品特色。Linux 由于其源代码开放的天生魅力，在制定能力方面具有优势。随着 WinCE3.0 源码的开放，其制定能力也有所提升。5) 成本成本是所有产品开发中需要重点考虑的因素之一。选择某一系统会对它一系列的因素产生影响，如对硬件设备的选型、人员投入、公司管理及和其它合作伙伴共同开发之间的沟通等。5.2 几种操作系统的比较几种操作系统的比较1) VxWorksVxWorks 操作系统具有可裁剪微内核结构、高效的任