基於ARM的11種嵌入式操作係統大盤點!
發布時間:2014-10-12 責任編輯:echolady
【導讀】qianrushicaozuoxitongjiyongyuqianrushixitongdecaozuoxitong。qianrushicaozuoxitongdezhizeshiduiruanyingjianziyuandefenpeiherenwutiaodu,yijixietiaobingkongzhibingfahuodong。qianrushicaozuoxitonggeyouqisuozaixitongdetezhengtixian,tongguozhuangxiemokuailaidadaoxitongsuoxudegongneng。qianrushixitonggongyouyingjianceng、驅動層、操作係統層和應用層4層。
1、Android
Android 是一個包括操作係統,中間件以及一些重要應用程序的專門針對移動設備的層次結構的軟件集。Android 作為一個完全開源的操作係統,是由操作係統Linux、中間件以及核心應用程序組成的軟件棧。通過 android SDK 提供的 API 以及相應的開發工具, 程序員可以很方便的開發android平台上的應用程序。其整個係統由應用程序,應用程序框架,應用程序庫,Android運行庫,Linux內核(Linux Kernel)五個部分組成。Android操作係統內置了一部分應用程序, 包括電子郵件客戶端、SMS程序、日曆、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動,硬件抽象層的移植。為了更好地理解和調試係統,也應該適當地了解上層對硬件抽象層的調用情況。
2、嵌入式LINUX
嵌入式Linux 是將日益流行的Linux操作係統進行裁剪修改,使之能在嵌入式計算機係統上運行的一種操作係統。Linux做嵌入式的優勢,首先,Linux是開放源代碼;其次,Linux的內核小、效率高,可以定製,其係統內核最小隻有約134KB;第三,Linux是免費的OS,Linux還有著嵌入式操作係統所需要的很多特色,突出的就是Linux適應於多種CPU和多種硬件平台而且性能穩定,裁剪性很好,開發和使用都很容易。同時,Linux內核的結構在網絡方麵是非常完整的,Linux對網絡中最常用的TCP/IP協議有最完備的支持。提供了包括十兆、百兆、千兆的以太網絡,以及無線網絡,Token Ring(令牌環網)、光纖甚至衛星的支持。
移植步驟:1.Bootloader的移植;2.嵌入式Linux操作係統內核的移植;3.嵌入式Linux操作係統根文件係統的創建;4.電路板上外設Linux驅動程序的編寫。
3、TinyOS
TinyOS是一個開源的嵌入式操作係統,它是由加州大學的伯利克分校開發出來的,主要應用於無線傳感器網絡方麵。程序采用的是模塊化設計,所以它的程序核心往往都很小,一般來說核心代碼和數據大概在400 Bytes左右,能夠突破傳感器存儲資源少的限製。TinyOS提供一係列可重用的組件,一個應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。
4、WinCE
WinCE是微軟公司嵌入式、移動計算平台的基礎,它是一個開放的、可升級的32位嵌入式操作係統,是基於掌上型電腦類的電子設備操作係統,它是精簡的Windows 95,Win CE的圖形用戶界麵相當出色。WinCE是從整體上為有限資源的平台設計的多線程、完整優先權、多(duo)任(ren)務(wu)的(de)操(cao)作(zuo)係(xi)統(tong)。它(ta)的(de)模(mo)塊(kuai)化(hua)設(she)計(ji)允(yun)許(xu)它(ta)對(dui)於(yu)從(cong)掌(zhang)上(shang)電(dian)腦(nao)到(dao)專(zhuan)用(yong)的(de)工(gong)業(ye)控(kong)製(zhi)器(qi)的(de)用(yong)戶(hu)電(dian)子(zi)設(she)備(bei)進(jin)行(xing)定(ding)製(zhi)。操(cao)作(zuo)係(xi)統(tong)的(de)基(ji)本(ben)內(nei)核(he)需(xu)要(yao)至(zhi)少(shao)200K的ROM。
一般來說,一個WinCE係統包括四層結構:應用程序、WinCE內核映像、板級支持包(BSP)、硬件平台。而基本軟件平台則主要由WinCE係統內核映像(OS Image)和板卡支持包(BSP)兩部分組成。因為WinCE係統是一個軟硬件緊密結合的係統,因此即使CPU處理器相同,但是如果開發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BSP的過程。
5、μTenux
μTenux基於ARM微控製器平台,對uT最適用於ARM Cortex M0-M4係列的微控製器,代碼開源、免費,是一個功能強大的搶占式實時多任務操作係統。μTenux除具有實時嵌入式操作係統的一般特性:可移植性,可固化,可裁剪等特性以外,它還具有如下優點:(1)微內核。無MMU, ROM/RAM占用量小,所占ROM最大60KB,最小10KB;RAM最大12KB,最小2KB;(2)開源免費;(3)支持所有32位ARM7/9和Cortex M係列的微控製器;(4)可配置多達到256個任務以及140個任務優先級;(5)有良好的商業支持,T-Engine論壇進行總的維護。
移植主要包括:芯片係統時鍾移植,外設移植和通用輸出/輸(shu)入(ru)端(duan)口(kou)的(de)移(yi)植(zhi)以(yi)及(ji)看(kan)門(men)狗(gou)模(mo)塊(kuai)移(yi)植(zhi)。由(you)於(yu)考(kao)慮(lv)到(dao)內(nei)核(he)代(dai)碼(ma)的(de)重(zhong)要(yao)性(xing)以(yi)及(ji)其(qi)在(zai)整(zheng)個(ge)移(yi)植(zhi)中(zhong)的(de)重(zhong)要(yao)意(yi)義(yi),且(qie)為(wei)了(le)整(zheng)個(ge)係(xi)統(tong)有(you)更(geng)好(hao)的(de)實(shi)時(shi)性(xing),可(ke)選(xuan)用(yong)彙(hui)編(bian)語(yu)言(yan)編(bian)寫(xie)操(cao)作(zuo)係(xi)統(tong)的(de)啟(qi)動(dong)代(dai)碼(ma)。
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6、嵌入式實時操作係統(RTOS)
在工業控製、軍事設備、航hang空kong航hang天tian等deng領ling域yu對dui係xi統tong的de響xiang應ying時shi間jian有you苛ke刻ke的de要yao求qiu,這zhe就jiu需xu要yao使shi用yong實shi時shi係xi統tong。當dang外wai界jie事shi件jian或huo數shu據ju產chan生sheng時shi,能neng夠gou接jie受shou並bing以yi足zu夠gou快kuai的de速su度du予yu以yi處chu理li,其qi處chu理li的de結jie果guo又you能neng在zai規gui定ding的de時shi間jian之zhi內nei來lai控kong製zhi生sheng產chan過guo程cheng或huo對dui處chu理li係xi統tong作zuo出chu快kuai速su響xiang應ying,並bing控kong製zhi所suo有you實shi時shi任ren務wu協xie調tiao一yi致zhi運yun行xing的de嵌qian入ru式shi操cao作zuo係xi統tong。故gu對dui嵌qian入ru式shi實shi時shi操cao作zuo係xi統tong的de理li解jie應ying該gai建jian立li在zai對dui嵌qian入ru式shi係xi統tong的de理li解jie之zhi上shang加jia入ru對dui響xiang應ying時shi間jian的de要yao求qiu。
7、VxWorks
VxWorks係統提供多處理器間和任務間高效的信號燈、消息隊列、管道、網絡透明的套接字。實時係統的另一關鍵特性是硬件中斷處理。為了獲得最快速可靠的中斷響應,VxWorks係統的中斷服務程序ISR有自己的上下文。VxWorks實時操作係統由400多個相對獨立的、duanxiaojingliandemubiaomokuaizucheng,yonghukegenjuxuyaoxuanzeshidangmokuailaicaijianhepeizhixitong,zheyouxiaodibaozhenglexitongdeanquanxinghekekaoxing。xitongdelianjieqikeanyingyongdexuyaozidonglianjieyixiemubiaomokuai。zheyang,tongguomubiaomokuaizhijiandeanxuzuhe,kededaoxuduomanzugongnengxuqiudeyingyong。
移植過程可以參考網絡上一些BSP代碼,BSP的英文全稱為board support package,即板級支持包,它的作用是針對特殊的硬件平台,為VxWorks內核提供操作的接口。
8、FreeRTOS
FreeRTOS是一個迷你操作係統內核的小型嵌入式係統。作為一個輕量級的操作係統,功能包括:任務管理、時間管理、信號量、消息隊列、內存管理、記錄功能等,可基本滿足較小係統的需要。FreeRTOS任ren務wu可ke選xuan擇ze是shi否fou共gong享xiang堆dui棧zhan,並bing且qie沒mei有you任ren務wu數shu限xian製zhi,多duo個ge任ren務wu可ke以yi分fen配pei相xiang同tong的de優you先xian權quan。相xiang同tong優you先xian級ji任ren務wu的de輪lun轉zhuan調tiao度du,同tong時shi可ke設she成cheng可ke剝bo奪duo內nei核he或huo不bu可ke剝bo奪duo內nei核he。
FreeRTOS 的移植主要需要改寫如下三個文件。1.portmacro.h 2.port.c 3. port.asm
9、eCos
eCos中文翻譯為嵌入式可配置操作係統或嵌入式可配置實時操作係統。適合於深度嵌入式應用,主要應用對象包括消費電子、電信、車載設備、手持設備以及其他一些低成本和便攜式應用。eCos是一種開發源代碼軟件,無任何版權費用。 eCos最大的特點是模塊化,內核可配置。如果說嵌入式Linux太龐大了,那麼eCos可能就能夠滿足要求。它是一個針對16位、32位和64位處理器的可移植開放源代碼的嵌入式RTOS.和嵌入式Linux不同,它是由專門設計嵌入式係統的工作組設計的。eCos具有相當豐富的特性和一個配置工具,後者能夠讓你選取你所需要的特性。
eCos的軟件分了若幹的模塊,移植工作主要在他的hal層進行,所謂hal(硬件抽象層)就是把和硬件相關的軟件湊到一起。
10、μClinux
嵌入式Linux作為一個開放源代碼的操作係統,以價格低廉、功能強大又易移植的特性正在被廣泛應用,μClinux是專門針對沒有MMU的處理器而設計的嵌入式Linux,非常適合中低端嵌入式係統的需求。 在GNU通用公共許可證的授權下,μClinux操作係統的用戶可以使用幾乎所有Linux的API函數,不會因為沒有內存管理單元MMU而受到影響;而且,μClinux在標準的Linux基礎上進行了適當的裁剪和優化,形成了一個高度優化的、代碼緊湊的嵌入式Linux,體積小了,但是仍然保留了Linux的大多數的優點,比如穩定性好、強大的網絡功能、良好的可移植性、完備的文件係統支持功能、以及標準豐富的應用程序接口API等,可以支持類似ARM7TDMI等類型多的小巧玲瓏的中央處理器。
11、μC/OS-II
μC/OS-II是一個完整的、可移植、可固化、可裁剪的占先式實時多任務內核。μC/OS-II絕大部分的代碼是用ANSI的C語(yu)言(yan)編(bian)寫(xie)的(de),包(bao)含(han)一(yi)小(xiao)部(bu)分(fen)彙(hui)編(bian)代(dai)碼(ma),使(shi)之(zhi)可(ke)供(gong)不(bu)同(tong)架(jia)構(gou)的(de)微(wei)處(chu)理(li)器(qi)使(shi)用(yong)。其(qi)結(jie)構(gou)小(xiao)巧(qiao)簡(jian)潔(jie)且(qie)支(zhi)持(chi)搶(qiang)占(zhan)式(shi)的(de)多(duo)任(ren)務(wu)調(tiao)度(du)與(yu)管(guan)理(li)。此(ci)實(shi)時(shi)操(cao)作(zuo)係(xi)統(tong)管(guan)理(li)任(ren)務(wu)數(shu)多(duo)達(da)64個,且提供內部程序存儲器管理、係統運行時間管理、多任務實時調度與管理等功能。由於它的作者占用和保留了8個任務,所以留給用戶應用程序最多可有56個任務。賦予各個任務的優先級必須是不相同的。這意味著μC/OS-II不支持時間片輪轉調度法。μC/OS-II為每個任務設置獨立的堆棧空間,可以快速實現任務切換。
將μC/OS-II操作係統移植到目標處理器上,需要從硬件和軟件兩方麵來考慮。硬件方麵,目標處理器需滿足以下條件:
(1)處理器的C編譯器能產生可重入代碼;
(2)用C語言可以開/關中斷;
(3)處理器支持中斷,並且能夠產生定時中斷(通常在10~1000 Hz之間);
(4)處理器能夠支持容納一定量數據的硬件堆棧;
(5)處理器有將堆棧指針和其他寄存器讀出和存儲到堆棧或內存中的指令。
軟件方麵,主要是一些與處理器相關的代碼移植,其分布在OS_CPU.H、OS_CPU_C.C和OS_CPU_A.ASM這3個不同的文件中。
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