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1、嵌入式操作系统 Embedded Operating System,西安交通大学计算机系,嵌入式操作系统,几种常见嵌入式操作系统之比较,常用嵌入式操作系统,VxWorks Windows CE Palm OS 嵌入式Linux uc OS ,常见嵌入式操作系统之比较,Palm OS 3Com公司产品，专门为掌上电脑开发的32位的嵌入式操作系统 占有非常小的内存，基于Palm OS编写的应用程序占用的空间也非常小（通常只有几十KB） Palm提供了串行通信接口和红外线传输接口，利用它可以方便地与其它外部设备通信、传输数据 拥有开放的OS应用程序接口，开发商可根据需要自行开发所需的应用程序 具有强
2、开放性，现在有大约数千种专门为Palm OS编写的应用程序，从程序内容上看，小到个人管理、游戏，大到行业解决方案，Palm OS无所不包。在丰富的软件支持下，基于Palm OS的掌上电脑功能得以不断扩展。,常见嵌入式操作系统之比较,Palm OS 特点 操作系统的节能功能。在Palm OS的应用程序中，如果没有事件运行，则系统设备进入半休眠（doze）的状态；如果应用程序停止活动一段时间，则系统自动进入休眠（sleep）状态。 合理的内存管理。Palm的存储器全部是可读写的快速RAM，动态RAM（Dynamic RAM）类似于PC机上的RAM，它为全局变量和其它不需永久保存的数据提供临时的存储
3、空间；存储RAM（Storage RAM）类似于PC机上的硬盘，可以永久保存应用程序和数据。 Palm OS的数据是以数据库（database）的格式来存储的。,常见嵌入式操作系统之比较,Palm OS 应用 Palm OS与同步软件（HotSync）结合可以使掌上电脑与PC机上的信息实现同步，把台式机的功能扩展到了掌上电脑。 Palm应用范围相当广泛，如：联络及工作表管理、电子邮件及互联网通信、销售人员及组别自动化等。 Palm外围硬件十分丰富，有数码相机、GPS接收器、调制解调器、GSM无线电话、数码音频播放设备、便携键盘、语音记录器、条码扫描、无线寻呼接收器、探测仪等。,常见嵌入式操作系
4、统之比较,嵌入式Linux 嵌入式Linux OS逐渐形成了可与Windows CE等EOS相抗衡的局面。目前正在开发的嵌入式系统中，49%的项目选择Linux作为嵌入式操作系统。Linux现已成为嵌入式操作系统的理想选择。 已有产品:如中科红旗嵌入式Linux，已投入了实际应用。,嵌入式Linux的特点,常见嵌入式操作系统之比较,嵌入式Linux特点（以中科红旗嵌入式Linux为例） 开放源码，丰富的软件资源，广泛的软件开发者的支持，价格低廉，结构灵活，适用面广。 精简的内核，性能高、稳定，多任务。 适用于不同的CPU，支持多种体系结构，如X86、ARM、MIPS、ALPHA、SPARC等。
5、 能够提供完善的嵌入式GUI以及嵌入式X-Windows。 提供嵌入式浏览器、邮件程序、MP3播放器、MPEG播放器、记事本等应用程序。,常见嵌入式操作系统之比较,嵌入式Linux特点(续) 提供完整的开发工具和SDK，同时提供PC上的开发版本。 用户可定制，可提供图形化的定制和配置工具。 常用嵌入式芯片的驱动集，支持大量的周边硬件设备，驱动丰富。 针对嵌入式的存储方案，提供实时版本和完善的嵌入式解决方案。 完善的中文支持，强大的技术支持，完整的文档。,主流嵌入式Linux系统,Clinux Embedix RTLinux RTAI Monta Vista Linux,嵌入式Linux的优势,
6、Linux系统是层次结构且内核完全开放 强大的网络支持功能 Linux具备一整套工具链，容易自行建立嵌入式系统的开发环境和交叉运行环境，并且可以跨越嵌入式系统开发中仿真工具的障碍 Linux具有广泛的硬件支持特性,常见嵌入式操作系统之比较,嵌入式Linux的开发 一种思路是通过裁减的途径。通过开发符合原接口Linux标准的精简的Linux内核，以满足掌上电脑等方面的需求。 另一种思路在普通Linux操作系统的低层中加载一个非常精简的Rt-Kernel，处理实时任务；而原有的内核(Linux kernel)在运行时可以看作RT-kernel的任务，而且相当于专用RTOS中优先级最低的任务 (th
7、e idle task)。美国新墨西哥理工学院的开发小组致力于RTLinux的开发工作。,嵌入式Linux面临的挑战,1、扩充Linux的实时系统 内核不支持事件优先级和抢占实时特性 对Linux实时性的扩展可以从两方面进行: 向外扩展（让实时系统支持的范围更广，支持的设备更多） 向上扩展（扩充Linux内核，从功能上扩充Linux的实时处理和控制系统）,嵌入式Linux面临的挑战(续一）,RT-Linux的做法 Linux本身的任务以及Linux内核本身作为一个优先级最低的任务 实时任务作为优先级最高的任务 实时任务以Linux的内核模块(Loadable Kernel Module，LKM
8、)的形式存在,嵌入式Linux面临的挑战(续二）,2、改变Linux内核的体系结构 Monolithic内核体系 MicroKernel体系 执行效率 内核的体积 升级、维护和移植,嵌入式Linux面临的挑战(续三）,微内核技术 缺点：操作系统的服务模块在独立的地址空间运行，使得进程间通信和上下文切换的系统开销大大增加，降低了系统效率。,嵌入式Linux面临的挑战(续四）,3、完善Linux的集成开发环境 Linux在基于图形界面的特定系统定制平台的研究上，与Windows操作系统相比还存在差距,常见嵌入式操作系统之比较,嵌入式Linux举例RTLinux RTLinux是一硬实时操作系统 实
9、现了一个微内核的小的实时操作系统，而将普通Linux系统作为一个该操作系统中的一个低优先级的任务来运行 普通Linux系统中的任务可以通过FIFO和实时任务进行通信 通过软件来模拟硬件的中断控制器 RT-Linux通过将系统的实时时钟设置为单次触发状态，可以提供十几个微秒级的调度粒度,常见嵌入式操作系统之比较,嵌入式Linux举例RTLinux 内核结构：RT-kernel对硬件中的中断进行处理，并用软件模拟中断控制器。对于编程而言，Linux内核对软件中断控制器的操作就如同原来它对硬件中断一样，但它不能禁止RT-kernel响应中断。实时任务不同于Linux的进程：首先它相当于线程，使上下文
10、切换延迟缩短；其次系统为它静态分配内存并锁定，不使用虚拟内存；第三，任务的模式高于Linux的系统模式与用户模式。RT-kernel本身是不可抢占，但是由于它非常短小精悍，造成的延迟比较短。,RTLinux内核结构,常见嵌入式操作系统之比较,嵌入式Linux举例RTLinux（续） 调度算法。实时任务的调度方式主要有两种：周期性调度与中断唤醒。API函数rt_task_make_periodic( )可以指定任务的周期。RTLinux带一个纯优先级调度器；用户可以根据需要编写自己的调度器。,常见嵌入式操作系统之比较,嵌入式Linux举例RTLinux（续） 开发与调试环境。采用RTLinux实
11、现嵌入式设计，需要自主开发编译与调试工具；现阶段一般沿用GCC，GDB等工具，缺乏实时专用的编译与调试工具。 RTLinux主要支持的机型是PC-based和ALPHA型机。 RTLinux兼容POSIX1003.1b规范。,POSIX实时扩展,POSIX（Portable Operating System Interface）是为标准化类UNIX操作系统所必须具有的特征和接口而制定，其思想就是为了增强为类UNIX操作系统编写的软件的可移植性,嵌入式Linux 与Windows CE相比的优点,Linux是开放源代码的，不存在黑箱技术。 Linux在价格上极具竞争力。 Linux的内核小、效率
12、高。,嵌入式Linux 与Windows CE相比的优点(续),Linux不仅支持x86芯片，还是一个跨平台的系统。到目前为止，它可以支持2030种CPU。 Linux内核的结构在网络支持方面是非常完整的，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。 Linux在内核结构的设计中充分考虑了适应系统的可裁剪性的要求。,嵌入式Linux 与Windows CE相比的弱点,开发难度较高，需要很强的技术实力 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 有些Linux的应用程序需要虚拟内存，所以并非所有的Linux应用程序都可以在嵌入式系统中运行。,Palm OS与Windows CE的比较,从技术层面上讲，Palm OS是一套专门为掌上电脑开发的操作系统；Windows CE相对则过于臃肿。 Palm OS是一套具有极强开放性的系统。开发者向用户免费提供Palm OS的开发工具，允许用户利用该工具在Palm OS基础上方便地编写、修改相关软件。,Palm OS、Windows CE、Linux这三种嵌入式操作系统各有不同的特点，不同的用途；但Linux比Palm OS和Windows CE更小、更稳定，而且Linux是开放的OS，在价格上极具竞争力。,续上页,
