主流嵌入式作業系統有哪些?

華清遠見成都發表於2021-01-13

嵌入式作業系統EOS(Embedded OperatingSystem)是一種用途廣泛的系統軟體,過去它主要應用於工業控制和國防系統領域。常見的嵌入式作業系統有wince、PALM OS、linux、Android、FreeRTOS。

WINDOWS CE是微軟開發的一個開放的、可升級的32位嵌入式作業系統,是基於掌上型電腦類的電子裝置作業系統。它是精簡的Windows 95。Windows CE的圖形使用者介面相當出色。其中CE中的C代表袖珍(Compact)、消費(Consumer)、通訊能力(Connectivit)和伴侶(Companion);E代表電子產品(Electronics)。與 Windows 95/98、Windows NT不同的是,Windows CE是所有原始碼全部由微軟自行開發的嵌入式新型作業系統,其操作介面雖來源於Windows 95/98,但Windows CE是基於Win32 API重新開發的、新型的資訊裝置平臺。Windows CE具有模組化、結構化和基幹Win32應用程式接日以及與處理器無關等特點。Windows CE不僅繼承了傳統的Windows圖形介面,並且在Windows CE平臺上可以使用Windows 95/98上的程式設計工具(如 Visual Basic、Visual+十等)、使用同樣的函式、使用同樣的介面風格,使絕大多數的應用軟體只需簡單的修改和移植就可以在WindowsCE平臺上繼續使用。

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Windows CE的設計目標是:模組化及可伸縮性、實時效能好,通訊能力強大,支援多種CPU。它的設計可以滿足多種裝置的需要,這些裝置包括了工業控制器、通訊集線器以及銷售終端之類的企業裝置,還有像照相機、電話和家用娛樂器材之類的消費產品。一個典型的基於Willd。WS CE的嵌人系統通常為某個特定用途而設計,並在不聯機的情況下工作。它要求所使用的作業系統體積較小,內建有對中斷響應功能。

WINDOWS CE的特點有:

(1) 具有靈活的電源管理功能,包括睡眠/喚醒摸式。(2) 使用了物件儲存(object store)技術,包括檔案系統、登錄檔及資料庫。它還具有很多高效能。

(2) 高效率的作業系統特性,包括按需換頁、共享儲存、交叉處理同步、支援大容量堆(heaP)等。

(3) 擁有良好的通訊能力。廣泛支援各種通訊硬體,亦支援直接的區域網連線以及撥號連線,並提供與PC、內部網以及Internet的連線,還提供與Windows gx/NT的佳整合和通訊。

(4) 支援巢狀中斷。允許更高優先順序別的中斷首先得到響應,而不是等待低階別的ISR完成。這使得該作業系統具有嵌入式作業系統所要求的實時性。

(5) 更好的執行緒響應能力。對高階別IST(中斷服務執行緒)的響應時間上限的要求更加嚴格,線上程響應能力方面的改進,幫助開發人員掌握執行緒轉換的具體時間,並通過增強的監控能力和對硬體的控制能力幫助他們建立新的嵌入式應用程式。

(6) 256個優先順序別。可以使開發人員在控制嵌人式系統的時序安排方面有更大的靈活性。

(7) Windows CE的API是Win32 API的一個子集,支援近1500個Win32 API。有了這些API,足可以編寫任何複雜的應用程式。當然,在Windows CE系統中,所提供的API也可以隨具體應用的需求而定。

在掌上型電腦中Windows CE包含如下一些重要元件:Pocket Outlook及其元件、語音錄音機、移動頻道、遠端撥號訪問、世界時鐘、計算器、多種輸入法、GBK字符集、中文TTF字型檔、英漢雙向詞典、袖珍測覽器、電子郵件、Pocket Office、系統設定、Windows CE Services軟體。

Palm是3Corn公司的產品,其作業系統為Palm OS。Palm OS是一種32位的嵌入式作業系統。Palm提供了序列通訊介面和紅外線傳輸介面;利用它可以方便地與其它外部裝置通訊、傳輸資料;擁有開放的OS應用程式介面,開發商可根據需要自行開發所需的應用程式。Palm OS是一套具有極強開放性的系統,現在有大約數千種專門為Palm OS編寫的應用程式,從程式內容上看,小到個人管理、遊戲,大到行業解決方案,Palm OS無所不包。在豐富的軟體支援下,基幹Palm OS的掌上電腦功能得以不斷擴充套件。Palm OS是一套專門為掌上電腦開發的OS。在編寫程式時,Palm OS充分考慮了掌上電腦記憶體相對較小的情況,因此它只佔有非常小的記憶體。由於基幹Palm OS編寫的應用程式佔用的空間也非常小(通常只有幾十KB),所以,基於Palm OS的掌上電腦(雖然只有幾MB的RAM)可以執行眾多應用程式。Palm產品的大特點是使用簡便、機體輕巧。

Linux是一個類似於Unix的作業系統。它起源於芬蘭一個名為Linus Torvalds的業餘愛好,但是現在已經是為流行的一款開放原始碼的作業系統。Linux從1991年問世到現在,短短10年的時間內已發展成為一個功能強大、設計完善的作業系統,伴隨網路技術進步而發展起來的Linux OS已成為Microsoft公司的DOS和Windows 95/98的強勁對手。Linux系統不僅能夠執行於PC平臺,還在嵌入式系統方面大放光芒,在各種嵌人式Linux OS迅速發展的狀況下,Linux OS逐漸形成了可與Windows CE等EOS進行抗衡的局面。目前正在開發的嵌人式系統中,49%的專案選擇Linux作為嵌入式作業系統。Linux現已成為嵌入式作業系統的理想選擇。

嵌入式Linux OS的特點:

(1) 精簡的核心,效能高、穩定,多工。

(2) 適用於不同的CPU,支援多種體系結構,如X86、ARM、MIPS、ALPHA等。

(3) 能夠提供完善的嵌人式GUI以及嵌入式X.Wifld。WS。

(4) 提供嵌人式測覽器、郵件程式、MP3 M放器、MPEG播放器、記事本等應用程式。

(5) 提供完整的開發工具和SDK,同時提供PC上的開發版本。

(6) 使用者可定製,可提供圖形化的定製和配置工具。

(7) 常用嵌入式晶片的驅動集,支援大量的周邊硬體裝置,驅動豐富。

(8) 針對嵌人式的儲存方案,提供實時版本和完善的嵌入式解決方案。

(9) 完善的中文支援,強大的技術支援,完整的文件。

(10) 開放原始碼,豐富的軟體資源,廣泛的軟體開發者的支援,結構靈活,適用面廣。

Android是一個包括作業系統,中介軟體以及一些重要應用程式的專門針對移動裝置的層次結構的軟體集。Android作為一個完全開源的作業系統,是由作業系統Linux、中介軟體以及核心應用程式組成的軟體棧。通過android SDK提供的API以及相應的開發工具,程式設計師可以很方便的開發android平臺上的應用程式。其整個系統由應用程式,應用程式框架,應用程式庫,Android執行庫,Linux核心(Linux Kernel)五個部分組成。Android作業系統內建了一部分應用程式,包括電子郵件客戶端、SMS程式、日曆、地圖、瀏覽器、通訊錄以及其他的程式,值得一提的是這些所有的程式都是用java編寫的。

FreeRTOS是一個迷你作業系統核心的小型嵌入式系統。作為一個輕量級的作業系統,功能包括:任務管理、時間管理、訊號量、訊息佇列、記憶體管理、記錄功能等,可基本滿足較小系統的需要。FreeRTOS任務可選擇是否共享堆疊,並且沒有任務數限制,多個任務可以分配相同的優先權。相同優先順序任務的輪轉排程,同時可設成可剝奪核心或不可剝奪核心。

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