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1、一、嵌入式系统与嵌入式操作系统 1、嵌入式系统 嵌入式系统是以嵌入式计算机为技术核心，面向用户、面向产品、面向应用，软硬件可裁减的；适用于对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性能有严格要求的专用计算机系统。 嵌人式系统应具有的特点是：高可靠性；在恶劣的环境或突然断电的情况下，系统仍然能够正常工作；许多嵌人式应用要求实时性，这就要求嵌入式操作系统具有实时处理能力；嵌入式系统和具体应用有机地结台在一起，它的升级换代也是和具体产品同步进行；嵌入式系统中的软件代码要求高质量、高可靠性；一般都固化在只读存储器中或间存中，也就是说软件要求固态化存储，而不是存储在磁盘等载体中。2、嵌入式操作系统 嵌入式操
2、作系统 EOS（Embedded Operating System）是一种用途广泛的系统软件，过去它主要应用于工业控制和国防系统领域。EOS 负责嵌人系统的全部软、硬件资源的分配、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块来达到系统所要求的功能。目前，已推出一些应用比较成功的 EOS 产品系列。随着 Internet 技术的发展、信息家电的普及应用及 EOS 的微型化和专业化，EOS 开始从单一的弱功能向高专业化的强功能方向发展。嵌人式操作系统在系统实时高效性、硬件的相关依赖性、软件固态化以及应用的专用性等方面具有较为突出的特点。EOS 是相对于一般操作系
3、统而言的，它除具备了一般操作系统最基本的功能，如任务调度、同步机制、中断处理、文件功能等外，还有以下特点： (1)可装卸性。开放性、可伸缩性的体系结构。 (2)强实时性。EOS 实时性一般较强，可用于各种设备控制当中。 (3)统一的接口。提供各种设备驱动接日。 (4)操作方便、简单、提供友好的图形 GUI，图形界面，追求易学易用。 (5)提供强大的网络功能，支持 TCP 门 P 协议及其它协议，提供 TCPUDP IPPPP 协议支持及统一的 MAC 访问层接口，为各种移动计算设备预留接口。 (6)强稳定性，弱交互性。嵌入式系统一旦开始运行就不需要用户过多的干预，这就要负责系统管理的 EOS
4、臭有较强的稳定性。嵌入式操作系统的用户接日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。 (7)固化代码。在嵌入系统中，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。辅助存储器在嵌入式系统中很少使用，因此，嵌入式操作系统的文件管理功能应该能够很容易地拆卸，而用各种内存文件系统。 (8)更好的硬件适应性，也就是良好的移植性。二、三种常用的嵌入式操作系统 1. PALM OS Palm 是 3Corn 公司的产品，其操作系统为 Palm OS。Palm OS 是一种 32 位的嵌入式操作系统。 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
5、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。Palm OS 是一套具有极强开放性的系统，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，基干 Palm OS 的掌上电脑功能得以不断扩展。 Palm OS 是一套专门为掌上电脑开发的 OS。在编写程序时，Palm OS 充分考虑了掌上电脑内存相对较小的情况，因此它只占有非常小的内存。由于基干 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），所以，基于 Palm OS 的掌
6、上电脑（虽然只有几 MB 的 RAM）可以运行众多应用程序。 由于 Palm 产品的最大特点是使用简便、机体轻巧；因此决定了 Palm OS 应具有以下特点。 (1)操作系统的节能功能。由于掌上电脑要求使用电源尽可能小，因此在 Palm OS 的应用程序中，如果没有事件运行，则系统设备进人半休眠（doze）的状态；如果应用程序停止活动一段时间，则系统自动进人休眠（sleep）状态。 (2)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空间；存储 RAM（Stor
7、age RAM ） 类似于 PC 机上的硬盘，可以永久保存应用程序和数据。 (3)Palm OS 的数据是以数据库（database）的格式来存储的。数据库是由一组记录（records）和一些数据库头信息组成的。为保证程序处理速度和存储器空间，在处理数据的时候，Palm OS 不是把数据从存储堆（Storage Heap ）拷贝到动态堆（Dynamic Heap）后再进行处理，而是在存储堆中直接处理。为避免错误地调用存储器地址，Palm OS 规定，这一切都必须调用其内存管理器里的 API 来实现。 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
8、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等。Palm 外围硬件也十分丰富，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、语言记录器、条码扫描、无线寻呼接收器、探测仪。 其中 Palm 与 GPS 结合的应用，不但可以作导航定位，还可以结合 GPS 作气候的监测、地名调查等。 2. Windows CE WINDOWS CE 是微软开发的一个开放的、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。它是精简的 Windows 95。Windows
9、 CE 的图形用户界面相当出色。其中 CE 中的 C 代表袖珍（Compact）、消费（Consumer）、通信能力（Connectivit)和伴侣（Companion）；E 代表电子产品（Electronics ）。与 Windows 9598、Windows NT 不同的是，Windows CE 是所有源代码全部由微软自行开发的嵌入式新型操作系统，其操作界面虽来源于 Windows 9598，但 Windows CE 是基于 Win32 API 重新开发的、新型的信息设备平台。Windows CE 具有模块化、结构化和基干 Win32 应用程序接日以及与处理器无关等特点。Windows C
10、E 不仅继承了传统的 Windows 图形界面，并且在 Windows CE 平台上可以使用 Windows 9598 上的编程工具（如 Visual Basic、Visual十等）、使用同样的函数、使用同样的界面风格，使绝大多数的应用软件只需简单的修改和移植就可以在 WindowsCE 平台上继续使用。 Windows CE 的设计目标是：模块化及可伸缩性、实时性能好，通信能力强大，支持多种 CPU。它的设计可以满足多种设备的需要，这些设备包括了工业控制器、通信集线器以及销售终端之类的企业设备，还有像照相机、电话和家用娱乐器材之类的消费产品。一个典型的基于Willd。WS CE 的嵌人系统通
11、常为某个特定用途而设计，并在不联机的情况下工作。它要求所使用的操作系统体积较小，内建有对中断响应功能。 WINDOWS CE 的特点有： (1)具有灵活的电源管理功能，包括睡眠唤醒摸式。 (2)使用了对象存储（object store）技术，包括文件系统、注册表及数据库。它还具有很多高性能。 高效率的操作系统特性，包括按需换页、共享存储、交叉处理同步、支持大容量堆（heaP）等。 (3)拥有良好的通信能力。广泛支持各种通信硬件，亦支持直接的局域网连接以及拨号连接，并提供与 PC、内部网以及 Internet 的连接，还提供与 Windows gxNT 的最佳集成和通信。 (4)支持嵌套中断。允
12、许更高优先级别的中断首先得到响应，而不是等待低级别的 ISR 完成。这使得该操作系统具有嵌入式操作系统所要求的实时性。 (5)更好的线程响应能力。对高级别 IST（中断服务线程）的响应时间上限的要求更加严格，在线程响应能力方面的改进，帮助开发人员掌握线程转换的具体时间，并通过增强的监控能力和对硬件的控制能力帮助他们创建新的嵌入式应用程序。 (6)256 个优先级别。可以使开发人员在控制嵌人式系统的时序安排方面有更大的灵活性。 (7)Windows CE 的 API 是 Win32 API 的一个子集，支持近 1500 个 Win32 API。有了这些 API，足可以编写任何复杂的应用程序。当然
13、，在Windows CE 系统中，所提供的 API 也可以随具体应用的需求而定。 在掌上型电脑中 Windows CE 包含如下一些重要组件：Pocket Outlook 及其组件、语音录音机、移动频道、远程拨号访问、世界时钟、计算器、多种输入法、GBK 字符集、中文 TTF 字库、英汉双向词典、袖珍测览器、电子邮件、Pocket Office、系统设置、Windows CE Services 软件。 3. Linux Linux 是一个类似于 Unix 的操作系统。它起源于芬兰一个名为 Linus Torvalds 的业余爱好，但是现在已经是最为流行的一款开放源代码的操作系统。Linux 从
14、 1991 年问世到现在，短短 10 年的时间内已发展成为一个功能强大、设计完善的操作系统，伴随网络技术进步而发展起来的Linux OS 已成为 Microsoft 公司的 DOS 和 Windows 9598 的强劲对手。Linux 系统不仅能够运行于 PC 平台，还在嵌入式系统方面大放光芒，在各种嵌人式 Linux OS 迅速发展的状况下，Linux OS 逐渐形成了可与 Windows CE 等 EOS 进行抗衡的局面。目前正在开发的嵌人式系统中，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。 中科红旗软件技术有限公司开发的红旗嵌入式 L
15、inux 正在成为许多嵌人式设备厂商的首选。在不到一年的时间内，红旗公司先后推出了 PDA、机预盒、瘦客户机、交换机用的嵌入式 Linux系统，并且投入了实际应用。现以红旗嵌入式 Linux 为例来讲解嵌入式 Linux OS 的特点： (1)精简的内核，性能高、稳定，多任务。 (2)适用于不同的 CPU，支持多种体系结构，如 X86、ARM、MIPS、ALPHA，SPARC 等。 (3)能够提供完善的嵌人式 GUI 以及嵌入式 X。 (4)提供嵌人式测览器、邮件程序、MP3 M 放器、MPEG 播放器、记事本等应用程序。 (5)提供完整的开发工具和 SDK，同时提供 PC 上的开发版本。 (
16、6)用户可定制，可提供图形化的定制和配置工具。 (7)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。 (8)针对嵌人式的存储方案，提供实时版本和完善的嵌入式解决方案。 (9)完善的中文支持，强大的技术支持，完整的文档。 (10)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。 4. 嵌入式操作系统的比较 嵌入式 Linux OS 与 Windows CE 相比的优点： 第一，Linux 是开放源代码的，不存在黑箱技术，遍布全球的众多 Linux 爱好者都是 Linux 开发者的强大技术支持者；而 Windows CE 是非开放性 OS；使第三方很难实现产品的定制。第二，Linux 的源代码随处可得，注释丰富，文档齐全，易干解决各种问题。第三，Linux 的内核小、效率高；而 Windows CE 在这方面是笨拙的，占用过多的 RAM，应用程序庞大。第四，Linux 是开放源代码的 OS，在价格上极具竞争力，适合中国国情。Windows CE 的版权费用是厂家不得不考虑的因素。第五，Linux 不
